金石煒數(shù)字式電子鐘設計.PAGE10.單片機數(shù)字時鐘設計 綜述近年來隨著數(shù)字技術的迅速開展，各種中、大規(guī)模集成電路在數(shù)字系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、信號處理等方面都得到了廣泛的應用。這就迫切要求理工科大學生熟悉和掌握常用中、大規(guī)模集成電路功能及其在實際中的應用方法，除通過實驗教學培養(yǎng)數(shù)字電路的根本實驗方法、分析問題和故障檢查方法以及雙蹤示波器等常用儀器使用方法等根本電路的根本實驗技能外，還必須培養(yǎng)大學生工程設計和組織實驗能力。本次課程設計的目的在于培養(yǎng)學生對根本電路的應用和掌握，使學生在實驗原理的指導下，初步具備根本電路的分析和設計能力，并掌握其應用方法；自行擬定實驗步驟，檢查和排除故障、分析和處理實驗結果及撰寫實驗報告的能力。綜合實驗的設計目的是培養(yǎng)學生初步掌握小型數(shù)字系統(tǒng)的設計能力，包括選擇設計方案，進展電路設計、安裝、調(diào)試等環(huán)節(jié)，運用所學知識進展工程設計、提高實驗技能的實踐。數(shù)字電子鐘是一種計時裝置，它具有時、分、秒計時功能和顯示時間功能；具有整點報時功能。數(shù)字電子鐘由于采用了石英技術，走時精度高、穩(wěn)定性好，不需要經(jīng)常調(diào)校，使用攜帶方便。因此，在定時控制、自動報時及時間程序控制等方面都得到廣泛的應用。本次設計我查閱了大量的文獻資料，學到了很多關于數(shù)字電路方面的知識，并且更加穩(wěn)固和掌握了課堂上所學的課本知識，使自己對數(shù)字電子技術有了更進一步的認識和了解。1、方案設計與分析1.1設計方案1、時鐘功能具有顯示時、分、秒的功能2、具有整點報時功能，在整點時使用蜂鳴器進展報時1.2設計要點數(shù)字鐘一般是由振蕩器、分頻器、計數(shù)器、譯碼器、顯示器等幾局部組成。這些都是數(shù)字電路中應用最廣泛的根本電路，本設計直接采用由CB555定時器設計的多諧振蕩器產(chǎn)生振動周期為1s的脈沖。并將信號送入計數(shù)器進展計算，并把累加的結果以"時〞、"分〞、"秒〞的數(shù)字顯示出來。"秒〞的顯示由兩級計數(shù)器和譯碼器組成的六十進制計數(shù)電路實現(xiàn)；"分〞的顯示電路"秒〞一樣，"時〞的顯示由兩級計數(shù)器和譯碼器組成的二十四進制電路來實現(xiàn)。所有計時結果由六位數(shù)碼管顯示。本設計也可以采用單片機進展控制，雖然以單片機核心的數(shù)字式時鐘制作方便，但是單片機的本錢比邏輯芯片高，所以不太適合本設計。1.3振蕩器的選擇振蕩器的作用是產(chǎn)生時間標準信號。是數(shù)字電子鐘的核心之一，可以采用555定時器、門電路或者是石英晶體振蕩器產(chǎn)生。1.3.1石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器是由石英晶體、微調(diào)電容與集成反相器等元件構成，構造比擬復雜，原理圖如圖1-1：圖1-SEQ圖1-\*ARABIC11.3.2由555定時器組成的多謝振蕩電路為了制作方便，振蕩電路可選用構造較為簡單的555定時器構成的多諧振蕩器，555定時器能夠極方便的構成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。由于使用靈活、方便，所以在施密特觸發(fā)器的根底上改接成多諧振蕩器。原理圖如圖1-2：圖1-SEQ圖1-\*ARABIC22、數(shù)字鐘的設計與根本原理數(shù)字電子鐘需要顯示"時〞、"分〞、"秒〞，它的周期為24小時，"時〞采用二十四進制，"分〞采用六十進制，"秒〞采用六十進制。另外系統(tǒng)具有整點報時功能，當"分〞變?yōu)?9時，通過與非門控制蜂鳴器，進展整點報時。由555定時器構成的多諧振蕩電路，為"秒〞計時器的個位提供周期為1s的方波脈沖，"秒〞計時器通過串聯(lián)進位方式與"分〞位、"時〞位進展連接，計時器芯片為74LS160,再通過譯碼芯片7448，與BS201進展連接，對數(shù)據(jù)進展顯示，利用7448芯片可以簡化電路構造，使電路故障發(fā)生率降低，布線也更加容易，系統(tǒng)原理圖如圖2-1：數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管74487448744874487448↑↑↑↑↑↑7448744874487448744874487448秒計時器↑↑↑↑↑↑秒計時器時計時器分計時器←←時計時器分計時器整點報時電路多諧振蕩器↓↑整點報時電路多諧振蕩器圖2-12.1由555定時器構成的多諧振蕩器它是數(shù)字電子鐘的核心局部，它的精度和穩(wěn)定度決定于數(shù)字鐘的質(zhì)量。555定時器引腳圖如圖2-2，多諧振蕩器電路如圖2-3所示。多諧振蕩器為計數(shù)器提供計數(shù)脈沖和為計數(shù)器提供校時脈沖。本電路產(chǎn)生振蕩信號的周期為1s。圖2-SEQ圖1-\*ARABIC2圖2-32.2時、分、秒計數(shù)器秒信號經(jīng)秒計數(shù)器、分計數(shù)器、時計數(shù)器之后。分別得到顯示電路，以便實現(xiàn)用數(shù)字顯示時、分、秒的要求。"秒〞和"分〞計數(shù)器應為六十進制，而"時〞計數(shù)器應為二十四進制。要實現(xiàn)這一要求，可選用的中規(guī)模集成計數(shù)器較多，這里推薦74LS160或74LS161。六十進制計數(shù)器，它由兩塊中規(guī)模集成十進制計數(shù)器74LS160，一塊組成十進制，另一塊組成六進制。組合起來就構成六十進制計數(shù)器，如圖2-4所示六十進制計數(shù)器。圖2-4二十四進制計數(shù)器。它由兩塊中規(guī)模集成十進制計數(shù)器74LS160構成。當高位出現(xiàn)0010狀態(tài)，低位為0100狀態(tài)，即計到第24個來自"分〞計數(shù)器的進位信號時，產(chǎn)生反應清零信號，如圖2-5所示為二十四進制計數(shù)器。圖2-52.3譯碼顯示電路選用器件時應當注意譯碼器和顯示器件相互配合。一是驅(qū)動功率要足夠大，二是邏輯電平要匹配。秒計數(shù)器、分計數(shù)器、和時計數(shù)器的計數(shù)分別輸送給各自的顯示譯碼器7448，在數(shù)送給各自的數(shù)碼管，顯示出時、分、秒的計時。輸入A3、A2、A1和A0接收四位二進制碼，輸出a～g為高電平有效，可直接驅(qū)動共陰極顯示器，三個輔助控制端，以增強器件的功能，擴大器件應用。電路如圖2-6所示為計數(shù)、譯碼顯示電路。圖2-62.4整點報時電路整點報時功能是通過四路與非門將"分〞位的個位與十位連接在一起，當個位變?yōu)?并且十位變?yōu)?時，輸出低電平信號，再通過非門變?yōu)楦唠娖叫盘?，非門連接在NPN型三極管的基極，當基極為高電平時三極管導通，蜂鳴器工作。在其他時刻蜂鳴器不工作。整點報時電路圖如圖2-7：圖2-72.5數(shù)字式電子鐘原理圖：圖2-83、課程設計體會我們學習了數(shù)字電子電路和模擬電子電路，對電子技術有了一些初步了解，但那都是一些理論的東西。通過這次數(shù)字電子鐘的課程設計，我們才把學到的知識與實踐相結合。從而對我們學的知識有了更進一步的理解，使我們進一步加深了對所學知識的記憶。在此次的數(shù)字鐘設計過程中，我更進一步地熟悉了芯片的構造及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。也鍛煉了自己獨立思考問題的能力和通過查看相關資料來解決問題的習慣。雖然這只是一次簡單的課程設計，但通過這次課程設計我們了解了課程設計的一般步驟，和設計中應注意的問題，同時我們也掌握了做設計的根本流程，為我們以后進展更復雜的設計奠定了堅實的根底。設計本身并不是有很重要的意義，而是同學們對待問題時的態(tài)度和處理事情的能力。至于設計的成績無須看的太過于重要，而是設計的過程，設計的思想和設計電路中的每一個環(huán)節(jié)，電路中各個局部的功能是如何實現(xiàn)的。各個芯片能夠完成什么樣的功能，使用芯片時應該注意那些要點。同一個電路可以用那些芯片實現(xiàn)，各