數(shù)字鐘+12小時制+時分校正.doc

目 錄1 課程設(shè)計目的 12 課程設(shè)計題目描述和要求 13 課程設(shè)計報告內(nèi)容 13.1 設(shè)計方案的選定與說明 13.2 論述方案的各部分原理 13.3 相關(guān)的計算 83.4 電路的總圖 84 總結(jié) 85 附圖 101 設(shè)計的目的(1) 會運用電子技術(shù)課程所學(xué)到的理論知識，獨立完成設(shè)計課題；(2) 會將單元電路組成系統(tǒng)電路的方法；(3) 了解數(shù)字計時裝置的基本工作原理和簡單設(shè)計方法；(4) 熟悉中規(guī)模集成電路和半導(dǎo)體顯示器件的使用方法；(5) 通過查閱手冊和文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)獨立分析和解決實際問題的能力。2 題目描述和要求(1) 時間以12小時為一周期；(2) 要顯示時、分、秒；(3) 具體校時功能，可以分別對時及分進(jìn)時單獨校時，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時間；(4) 為了保證計時的穩(wěn)定及準(zhǔn)確須由晶體器提供表針時間基準(zhǔn)信號。3 報告內(nèi)容3.1 計方案的選定與說明數(shù)字鐘電路是一個典型的數(shù)字電路系統(tǒng)，其由時、分、秒計數(shù)器以及校時和顯示電路組成。數(shù)字鐘是一個對秒（即頻率為1HZ）進(jìn)行計數(shù)的計數(shù)電路。由于計數(shù)電路啟動時的起始時間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校正（校正時，分等）電路，同時頻率為1HZ的信號必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。數(shù)字式計時器一般都有振蕩器、分頻器、譯碼器、顯示器等幾部分組成。其中，振蕩器和分頻器組成標(biāo)準(zhǔn)秒信號發(fā)生器，有不同進(jìn)制的計數(shù)器、譯碼器和顯示器組成計時系統(tǒng)。秒信號送入計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)，把累加的結(jié)果以“時”、“分”、“秒”的數(shù)字顯示出來?！皶r”顯示由二十四進(jìn)制計數(shù)器、譯碼器和顯示器構(gòu)成；“分”和“秒”顯示分別由六十進(jìn)制計數(shù)器、譯碼器和顯示器構(gòu)成。數(shù)字鐘原理 數(shù)字鐘的原理框圖如圖一所示，它由振蕩器、計秒電路、計分電路、計時電路譯碼顯示電路等組成，工作時，石英晶體振蕩器產(chǎn)生頻率穩(wěn)定的脈沖，經(jīng)過若干次分頻，得到秒脈沖信號，并送計秒電路；當(dāng)秒計數(shù)器給滿60秒時，輸出秒進(jìn)位信號，送計分電路，當(dāng)分計數(shù)器滿60分時，輸出分進(jìn)位信號，并送計時電路，當(dāng)時計數(shù)滿12小時后，時分秒計數(shù)器同時自動復(fù)0，又開始新的 12小時。 圖一 數(shù)字鐘的原理框圖 3.2 論述方案的各部分原理 (1)石英晶體振蕩電路 石英晶體振蕩器的特點是振蕩頻率準(zhǔn)確、電路結(jié)構(gòu)簡單、頻率容易調(diào)整。用反相器與石英晶體構(gòu)成的振蕩電路如下圖。晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768z的方波信號，可保證數(shù)字鐘的走時準(zhǔn)確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。一般輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩器電路通常有兩類，一類是用門電路構(gòu)成；另一類是通過非門構(gòu)成的電路，本次設(shè)計采用了后一種。如圖二所示，由非門與晶體、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路，實現(xiàn)整形功能，將振蕩器輸出的近似于正弦波的波形轉(zhuǎn)換為較理想的方波。輸出反饋電阻為非門提供偏置，使電路工作于放大區(qū)域，即非門的功能近似于一個高增益的反相放大器。電容、與晶體構(gòu)成一個諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對振蕩頻率的控制功能，同時提供了一個度相移，從而和非門構(gòu)成一個正反饋網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。 圖二 晶體振蕩器如果精度要求不高可以采用集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩。多諧振蕩器也稱無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它沒有穩(wěn)定狀態(tài)，同時毋須外加觸發(fā)脈沖，就能輸出一定頻率的矩形脈沖（自激振蕩）。用555實現(xiàn)多諧振蕩，需要外接電阻R1，R2和電容C，并外接+5V的直流電源。電路圖如圖三： 圖三 555定時器(2)分頻器的設(shè)計由于石英晶體振蕩器產(chǎn)生的頻率很高，要得到秒脈沖，需要用分頻電路。 74Sl790管腳圖 74LS90功能表 輸 入輸 出功 能清 0置 9時 鐘QD QC QB QAR0(1)、R0(2)S9(1)、S9(2)CP1 CP2110XX0X X0000清 00XX011X X1001置 90 00 XX 0 1QA輸出二進(jìn)制計數(shù)1 QDQCQB輸出五進(jìn)制計數(shù) QAQDQCQBQA輸出 8421BCD 碼十進(jìn)制計數(shù)QD QAQDQCQB輸出 8421BCD 碼十進(jìn)制計數(shù)1 1不 變保 持十分之一秒計數(shù)器和分計數(shù)器是十進(jìn)制，所以只需要將 74LS90 接成十進(jìn)制即可。電路圖選用3片中規(guī)模集成電路計數(shù)器74LS90可以完成分頻的功能因每片為十分之一分頻，3片級聯(lián)則可獲得所需要的頻率信號，即第一片的Q0端輸出頻率為500Hz，第二片的Q3端輸出為10Hz。分頻器的功能只要有兩個：第一是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號，第二提供功能擴(kuò)展電路所需要的信號(3)顯示器的設(shè)定譯碼器的對應(yīng)段相連。系統(tǒng)用七段發(fā)光二極管來顯示譯碼器輸出的數(shù)字，而且顯示器用的是共陰（接地）顯示器。(4)校時電路當(dāng)數(shù)字鐘接通電源或者計時出現(xiàn)誤差時，需要校正時間（或者稱校時），校時是數(shù)字應(yīng)具備的基本功能，一般電子手表都具有時、分、秒等校時功能，為電路簡單，這里只進(jìn)行時和分的校時。如圖四所示校時電路設(shè)計要求：在小時校正時不影響分和秒的正常計時，在分校時不影響秒和小時的正常計數(shù)。校時電路具體如下：數(shù)電路：脈沖信號經(jīng)過計數(shù)器，分別得到：秒“個位、十位，”分“個位、十位以及“時”個位、十位的計時。“秒”“分”計數(shù)器為60進(jìn)制，小時為12小時。 圖四 校正電路(5)譯碼器；譯碼是將給定的代碼進(jìn)行翻譯，采用的碼制不同，譯碼電路也不同。74LS48驅(qū)動器是與8421BCD編碼計數(shù)器配合用的七段譯碼驅(qū)動器。74LS48的輸入端和計數(shù)器對應(yīng)的輸出端， 74LS48引腳圖數(shù)字或功能輸 入輸 出LT非Ibr非 A3 A2 A1 A0Ib非/Yb非a b c d e f g0123456789101112131415滅燈滅零試燈 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1111111111111111001 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 74LS48真值表 3.3 相關(guān)的計算輸出電壓的平均值：U0=0.9U2脈動系數(shù)：S=0.67輸出的脈沖頻率為f=1/(R1+2R2)C1ln2=1KHZ，周期T=1/f=1ms3.4 電路的總圖見附圖電路的調(diào)試：（1）段譯碼器與七段顯示器的測量：把顯示器與74LS48相連，第一接觸時，數(shù)碼管完全沒有顯示數(shù)字，檢查后發(fā)現(xiàn)是數(shù)碼管未接地而造成的，接地后發(fā)現(xiàn)還是沒有顯示正確的數(shù)字，后來經(jīng)過同學(xué)的調(diào)試發(fā)現(xiàn)芯片引腳接觸不良，所以確認(rèn)芯片是否接觸良好是非常重要的。（2）時間計數(shù)器的連接和測試：這里的問題總是接觸不好，引腳接觸不良，但是只要有耐心還是比較容易解決的。（3）校時電路：校時電路的問題不是很大。沒有什么錯誤。4 總結(jié) 次對數(shù)字鐘的設(shè)計與制作，讓我了解了一些設(shè)計電路的步驟，同時也了解了關(guān)于數(shù)字鐘的設(shè)計原理與設(shè)計思想，這次想到數(shù)字鐘是由于我的Protel DXP（電路設(shè)計教程）里要求的課程設(shè)計，但是由于時間的緊迫，這個設(shè)計沒有進(jìn)行仿真，比較遺憾，不過在設(shè)計的過程中還是是學(xué)到不少東西的，由于有些芯片我們在數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)里沒有學(xué)過的，我們在查找這些資料的過程中就學(xué)到很多東西，有些芯片本來我們不懂的，但是經(jīng)過查資料使我對有些不是懂的芯片有了一定的了解。如果有時間，最好能夠做出一個實物圖就比較了解，但是時間實在太緊拉，雖然老師布置了很久，但是由于我們要考試復(fù)習(xí)就沒有多少是時間去想，有點遺憾。在這次設(shè)計中得到老師的指導(dǎo)比較少，都是靠我們自己找資料，這樣就比較盲目，所以在以后的課程設(shè)計中希望能多點得到老師的指導(dǎo)，而且有些芯片我們實