..電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告——數(shù)字鐘設(shè)計(jì)學(xué)院：機(jī)電與汽車工程學(xué)院專業(yè)：機(jī)械電子工程班級(jí)：機(jī)電子1102班學(xué)號(hào)：__指導(dǎo)宋老師20XX6月30日目錄一、摘要………………2二、課程設(shè)計(jì)要求…………………2三、概述………………2四、單元電路設(shè)計(jì)…………………31、計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì)……………………3六十進(jìn)制電路……………………4二十四進(jìn)制電路…………………42、石英振蕩電路……………………53、分頻電路…………64、校時(shí)電路…………75、譯碼顯示電路……………………76、時(shí)鐘電路〔包括校時(shí)電路……97、報(bào)時(shí)電路…………10五、總體電路圖…………11六、系統(tǒng)綜述……………12七、心得體會(huì)……………12摘要數(shù)字電子鐘在我們?nèi)粘Ｉ钪须S處可見,比如我們手上戴的子表,我們?cè)谀承┕矆?chǎng)合見到的數(shù)字顯示的鐘,是一種用數(shù)字顯示秒﹑分﹑時(shí)的記時(shí)裝置,與傳統(tǒng)的機(jī)械時(shí)鐘相比,它一般具有走時(shí)準(zhǔn)確﹑顯示直觀﹑無(wú)機(jī)械傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn),所以在我們生活中得到了廣泛的應(yīng)用。本課程設(shè)計(jì)是通過(guò)數(shù)字電路來(lái)構(gòu)成的,包括時(shí)序邏輯電路和組合邏輯電路,主要由74LS290〔異步二-五-十進(jìn)制計(jì)數(shù)器芯片、JK觸發(fā)器、與非門、數(shù)碼管等構(gòu)成。二、課程設(shè)計(jì)要求1．設(shè)計(jì)指標(biāo)〔1時(shí)間以24小時(shí)為一個(gè)周期；〔2顯示時(shí)、分、秒；〔3有校時(shí)功能,可以分別對(duì)時(shí)及分進(jìn)行單獨(dú)校時(shí),使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間；〔4計(jì)時(shí)過(guò)程具有報(bào)時(shí)功能,當(dāng)時(shí)間到達(dá)整點(diǎn)前5秒進(jìn)行蜂鳴報(bào)時(shí)；〔5為了保證計(jì)時(shí)的穩(wěn)定及準(zhǔn)確須由晶體振蕩器提供表針時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)。2．設(shè)計(jì)要求〔1畫出電路原理圖〔或仿真電路圖；〔2元器件及參數(shù)選擇；〔3電路仿真與調(diào)試；3．編寫設(shè)計(jì)報(bào)告寫出設(shè)計(jì)的全過(guò)程,附上有關(guān)資料和圖紙,有心得體會(huì)。三、概述數(shù)字電路主要數(shù)字電子鐘組成一般由振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器及顯示器等幾部分組成。石英振蕩器產(chǎn)生的時(shí)標(biāo)信號(hào)送到分頻器,分頻電路將時(shí)標(biāo)信號(hào)分成秒脈沖,秒脈沖送入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù),并把累計(jì)結(jié)果以"時(shí)"、"分"、"秒"的數(shù)字顯示出來(lái)。"秒"的顯示由兩級(jí)計(jì)數(shù)器和譯碼器組成的六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路實(shí)現(xiàn),"分"的顯示電路與"秒"相同。"時(shí)"的顯示由兩級(jí)計(jì)數(shù)器和譯碼器組成的二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路實(shí)現(xiàn)。秒信號(hào)產(chǎn)生器是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號(hào),它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度,一般用石英晶體振蕩器加分頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)送入"秒計(jì)數(shù)器","秒計(jì)數(shù)器"采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器,每累計(jì)60秒發(fā)一個(gè)"分脈沖"信號(hào),該信號(hào)將作為"分計(jì)數(shù)器"的時(shí)鐘脈沖。"分計(jì)數(shù)器"也采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器,每累計(jì)60分鐘,發(fā)出一個(gè)"時(shí)脈沖"信號(hào),該信號(hào)將被送到"時(shí)計(jì)數(shù)器"。"時(shí)計(jì)數(shù)器"采用24進(jìn)制計(jì)時(shí)器,可實(shí)現(xiàn)對(duì)一天24小時(shí)的累計(jì)。譯碼顯示電路將"時(shí)"、"分"、"秒"計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)0進(jìn)行七段顯示譯碼器譯碼,通過(guò)六位七段譯碼顯示器顯示出來(lái)。整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路根據(jù)計(jì)時(shí)系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一脈沖信號(hào),然后去觸發(fā)一音頻發(fā)生器實(shí)現(xiàn)報(bào)時(shí)。校時(shí)電路時(shí)用來(lái)對(duì)"時(shí)"、"分"顯示數(shù)字進(jìn)行校對(duì)調(diào)整的?？傮w結(jié)構(gòu)圖如下：1HZ2HZ分頻電路分頻電路石英振蕩電路校"分"電路校"時(shí)"電路秒個(gè)位計(jì)數(shù)器秒十位計(jì)數(shù)器分個(gè)位計(jì)數(shù)器時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)器分十位計(jì)數(shù)器時(shí)十位計(jì)數(shù)器譯碼器譯碼器譯碼器譯碼器譯碼器譯碼器數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管1HZ2HZ分頻電路分頻電路石英振蕩電路校"分"電路校"時(shí)"電路秒個(gè)位計(jì)數(shù)器秒十位計(jì)數(shù)器分個(gè)位計(jì)數(shù)器時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)器分十位計(jì)數(shù)器時(shí)十位計(jì)數(shù)器譯碼器譯碼器譯碼器譯碼器譯碼器譯碼器數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管四、單元電路設(shè)計(jì)1、計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)〔172LS290異步二-五-十計(jì)數(shù)器介紹1只輸入計(jì)數(shù)脈沖CP0時(shí),由Q0輸出,為二進(jìn)計(jì)數(shù)器2只輸入計(jì)數(shù)脈沖CP1時(shí),由Q1、Q2、Q3輸出,為五進(jìn)制計(jì)數(shù)器。3將Q0端與CP1端連接,輸入計(jì)數(shù)脈沖CP0。可得到為8421碼異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器4功能表如下：〔2六十進(jìn)制電路設(shè)計(jì)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器由2位組成,個(gè)位為十進(jìn)制,十位為六進(jìn)制,電路連接如圖所示。個(gè)位的最高位Q3連接到十位的CP0端。個(gè)位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器經(jīng)過(guò)是個(gè)脈沖循環(huán)一次,每當(dāng)?shù)谑畟€(gè)脈沖來(lái)到時(shí),Q3由1變?yōu)?,相當(dāng)于下降沿,使十位六進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。個(gè)位計(jì)數(shù)器經(jīng)過(guò)第一次十個(gè)脈沖,十位計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)為0001；經(jīng)過(guò)二十個(gè)脈沖時(shí),十位計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)為0010；以此類推,經(jīng)過(guò)六十個(gè)脈沖時(shí),十位計(jì)數(shù)為0110。接著,立即清零,個(gè)位和十位計(jì)數(shù)器都恢復(fù)為0000,數(shù)碼管不能立即顯示,立即顯示為0,不會(huì)顯示60。如此循環(huán)便構(gòu)成了六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器?！?二十四進(jìn)制電路設(shè)計(jì)二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器由2位組成,個(gè)位為十進(jìn)制,十位為六進(jìn)制,電路連接如圖所示。個(gè)位的最高位Q3連接到十位的CP0端。個(gè)位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器經(jīng)過(guò)是個(gè)脈沖循環(huán)一次,每當(dāng)?shù)谑畟€(gè)脈沖來(lái)到時(shí),Q3由1變?yōu)?,相當(dāng)于下降沿,使十位六進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。個(gè)位計(jì)數(shù)器經(jīng)過(guò)第一次十個(gè)脈沖,十位計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)為0001；經(jīng)過(guò)二十個(gè)脈沖時(shí),十位計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)為0010；以此類推,經(jīng)過(guò)二十四個(gè)脈沖時(shí),個(gè)位計(jì)數(shù)為0100十位計(jì)數(shù)為0010。接著,再來(lái)一個(gè)脈沖就立即清零,個(gè)位和十位計(jì)數(shù)器都恢復(fù)為0000,數(shù)碼管來(lái)不及顯示,顯示為0,不會(huì)顯示24。如此循環(huán),便是二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。2、石英振蕩電路3、分頻電路分頻器電路將32768Hz的高頻方波信號(hào)經(jīng)32768〔2^15次分頻后得到1Hz的方波信號(hào)供秒計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。由于每接入一個(gè)JK觸發(fā)器,頻率變?yōu)榍耙粋€(gè)的1/2,故接入15個(gè)JK觸發(fā)器便可以把32768Hz的方波分成1Hz的方波,而校時(shí)電路需要2Hz的方波,故經(jīng)過(guò)16384〔2^14次分頻后的方波信號(hào)變能滿足校時(shí)電路的要求。電路圖如下：接入校時(shí)電路接秒個(gè)位計(jì)數(shù)器CP0輸入端4、校時(shí)電路接入校時(shí)電路接秒個(gè)位計(jì)數(shù)器CP0輸入端174LS00介紹"74LS00"與非門集成塊管腳及功能如下:真值表:1A1B1Y2A2B2Y3A3B3Y4A4B4Y001001001001011011011011101101101101110110110110功能簡(jiǎn)介:74LS00是一個(gè)由四"與非門"構(gòu)成的集成塊,一個(gè)與非門電路中為兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端;其特點(diǎn)是有"0"出1,同"1"出0．即輸入為低電平,則輸出顯高電平;輸入全為高電平,則輸出顯低電平．〔2校時(shí)電路接到分十位接到秒十位當(dāng)數(shù)字電子鐘走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí),需要校正時(shí)間。校時(shí)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)"時(shí)"、"分"的校準(zhǔn)。在電路中設(shè)有正常計(jì)時(shí)和校對(duì)位置。對(duì)校時(shí)電路的要求是,在小時(shí)校正中不影響分鐘和秒的正常計(jì)數(shù),在分鐘校正中不影響小時(shí)和秒的計(jì)數(shù)。主要由與非門構(gòu)成,構(gòu)成"或"的關(guān)系,故接成了如下形式接到分十位接到秒十位接到時(shí)個(gè)位接到時(shí)個(gè)位接入校時(shí)脈沖接到分個(gè)位接入校時(shí)脈沖接到分個(gè)位5、譯碼顯示電路1、共陰極譯碼顯示電路⑴.74LS248的功能：74LS248是4線—七段譯碼/驅(qū)動(dòng)器,集電極開路輸出,以高電平"1"驅(qū)動(dòng),用于共陰極顯示器。74LS248內(nèi)部接有2K上拉電阻,在連接LED數(shù)碼管時(shí)無(wú)需外接電阻。其中端為試燈輸入端,用于檢查七段顯示器各字段是否能正常發(fā)光,當(dāng)時(shí),顯示器應(yīng)該顯示出"8"字形,借此判斷各段工作是否正常。端為滅燈輸入/動(dòng)態(tài)滅零輸出端,滅燈輸入端的功能與恰好相反,在=0時(shí)可以使七段顯示器各字段均熄滅；動(dòng)態(tài)滅零輸出端與公用一個(gè)端子,它的作用是使小數(shù)點(diǎn)兩邊的數(shù)字即使是零也顯示出來(lái),以便看到小數(shù)點(diǎn)的位置和檢查無(wú)信號(hào)輸入時(shí)顯示器有無(wú)故障。端為動(dòng)態(tài)滅零輸入端,它的作用是使顯示器按照人們需要將所顯示的零予以熄滅,而在顯示1……9時(shí)則不受影響。正常使用時(shí)=1。74LS248管腳圖：功能表：輸入輸出數(shù)字顯示BIDCBAabcdefg0xxxx0000000消穩(wěn)1000011111100100010110000110010110110121001111110013101000110011410101101101151011000111116101111110000711000111111181100111100009⑵.原理：共陰極譯碼顯示電路由七段譯碼器/驅(qū)動(dòng)器74LS248和共陰極七段LED數(shù)碼構(gòu)成。其原理圖見圖。故連接起來(lái)的譯碼電路如下：6、時(shí)鐘電路〔包括校時(shí)電路由于74LS290計(jì)數(shù)器是下降沿翻轉(zhuǎn),故滿六十秒時(shí)向前進(jìn)一,讓分計(jì)時(shí)故進(jìn)位接在秒十位的QC上,當(dāng)秒十位為0100時(shí)變?yōu)楦唠娖?當(dāng)計(jì)滿六十秒時(shí),秒十位清零變?yōu)?000,分個(gè)位進(jìn)位端變?yōu)榈碗娖?此時(shí)分計(jì)一次數(shù),"分"到"時(shí)",也是同樣的進(jìn)位連接方法。故電路圖如下：7、報(bào)時(shí)電路報(bào)時(shí)的要求是在整點(diǎn)前五秒開始計(jì)時(shí),故在59分55秒時(shí)開始報(bào)時(shí),主要通過(guò)與非門和具有寄存數(shù)碼特點(diǎn)的JK觸發(fā)器〔這里用的是上升沿翻轉(zhuǎn)的構(gòu)成,當(dāng)分十位為0101、分個(gè)位為1001、秒十位為0101、秒個(gè)位為0101時(shí)開始報(bào)時(shí),故通過(guò)與非門接入分十位的Q2、Q0；分個(gè)位的Q3、Q0；秒十位的Q2、Q0；秒個(gè)位的Q2、Q0；通過(guò)多個(gè)與非門連接,讓這些輸出數(shù)全為1時(shí),與最后一個(gè)與非門才輸出1,讓JK觸發(fā)器置1,此時(shí)蜂鳴器響起,當(dāng)整點(diǎn)時(shí)停止報(bào)時(shí),接出分個(gè)位的全部輸出端,當(dāng)輸出全為0時(shí)最后一個(gè)與非門輸出為1時(shí)讓JK觸發(fā)器清零,此時(shí)JK觸發(fā)器清零,蜂鳴器停止響。其電路圖如下：五、總體電路圖：六、系統(tǒng)綜述通過(guò)石英振蕩分頻后得到的脈沖,在Multisim里面繪制出電路圖進(jìn)行仿真所得到的結(jié)果基本滿足課程設(shè)計(jì)的要求,能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)分秒的顯示,能夠?qū)崿F(xiàn)在整點(diǎn)前五秒報(bào)時(shí),能夠?qū)崿F(xiàn)校準(zhǔn)時(shí)鐘,總的來(lái)說(shuō)滿足設(shè)計(jì)要求。七、心得體會(huì)這次課程設(shè)計(jì)是對(duì)這學(xué)期數(shù)字邏輯課程所學(xué)內(nèi)容的一次綜合練習(xí),從中不僅強(qiáng)化了我對(duì)教材中知識(shí)的理解和掌握。而且也拓展了我在數(shù)字電子技術(shù)方