1、航天航天工業(yè)學院設計摘要現代生活的人們越來越重視起了時間觀念，可以說 是時間和金錢劃上了等 號。對于那些對時間把握非常嚴格和準確的人或事來說， 時間的不準確會帶來非 常大的麻煩，所以以數碼管為顯示器的時鐘比指針式的時鐘表現出了很大的優(yōu) 勢。數碼管顯示的時間簡單明了而且讀數快、 時間準確顯示到秒。 而機械式的依 賴于晶體震蕩器，可能會導致誤差。數字鐘是采用數字電路實現對“時” 、“分”、 “秒”數字顯示的計時裝置。數字鐘的精度、 穩(wěn)定度遠遠超過老式機械鐘。 在這次設計中， 我們目前只采 用LED數碼管顯示秒來顯示最高秒為 99秒的方式，根據數碼管動態(tài)顯示原理來 進行顯示，用基于C52單片機、12

2、MHz的晶振產生振蕩脈沖。在此次設計中，電路具有顯示時間的其本功能，還可以實現對時間的調整。 數字鐘是其小巧，價格低廉，走時精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受 廣大消費的喜愛，因此得到了廣泛的使用。關鍵字： 數字鐘 晶振19引言集成電路是信息產業(yè)和高新技術的核心， 是推動國民經濟和社會信息化的關 鍵技術。集成電路的產業(yè)規(guī)模和技術水平已成為國家綜合國力的一個重要標志 . 集成電路有體積小、功耗小、功能多等優(yōu)點，因此在許多電子設備中被廣泛使 用。電子鐘是人們日常生活中常用的計時工具，而數字式電子鐘又有其體積小、 重量輕、走時準確、結構簡單、耗電量少等優(yōu)點而在生活中被廣泛應用，因此本 次設計就

3、用數字集成電路和一些簡單的邏輯門電路來設計一個數字式電子鐘， 使 其完成時間及星期的顯示功能。本次設計以數字電子為主，分別對 1S 時鐘信號源、秒計時顯示進行設計的 功能，并通過本次設計加深對數字電子技術的理解以及更熟練使用計數器、 觸發(fā) 器和各種邏輯門電路的能力。日常生活中常見的電路圖有：如74ls48 , LED數碼 管，分頻器電路，CD4060及各種門電路和基本的觸發(fā)器等組成，很適合在日常 生活中使用。目錄第一章：1.1 、設計任務 4第二章：2.1 、設計方案的選擇與論證 5第三章：3.1 、系統原理 63.2 、振蕩電路 . 73.3 、單元電路的設計 8、 93.4 、整體電路 .

4、 10第四章：4.1 、電路總圖 114.2 、元器件列表 124.3、程序 134.4、總結與體會 18第五章：5.1 、參考文獻 . 19第一章1. 設計任務 ：設計一種多功能數字鐘， 該數字鐘具有準確計時， 以數字形式顯示時秒的時 間功能。在電路中， 基本功能部分由主體電路實現， 它們都要用到振蕩電路提供 的1Hz脈沖信號。為了使電路簡單所設計的電路具備校秒的功能， 并且要用數碼 管顯示秒，只設計兩位顯示。任務：（1）鞏固和提高學過的基礎理論和專業(yè)知識；（2）提高運用所學專業(yè)知識進行獨立思考和綜合分析、 解決實際問題 的能力；（3）培養(yǎng)掌握正確的思維方法和利用軟件和硬件解決實際問題的基本

5、 技能；（4）增強對實際電路的認識，掌握分析處理方法，進行試、計算等基 本技能的訓練，使之具有一定程度的實際工作能力。（5）掌握科研、資料查詢的基本方法以及獲取新知識的能力。（6）促使我們學習和獲取新知識，掌握自我學習的能力。（ 7）通過參與實際工作， 使我們了解社會和工作， 具備一定的實際工 作能力（ 8）通過設計數字電子鐘，了解電子鐘的工作原理和內部構造 基本要求 :（1）時間計數器電路采用 100進制，從00開始到 99后再回到 00；（2）用 2 位數碼管顯示秒；（3）為了保證計時的穩(wěn)定及準確，由晶體振蕩器提供時間基準信號第二章2. 設計方案的選擇：方案設計：一個基本的數字鐘電路主要由

6、譯碼顯示器、C52等組成。干電路系統由秒信號發(fā)生器、晶振器等電路組成。首先構成一個CB555定時器產生震蕩周期為一秒的標準秒脈沖，由74LS161采用清零法分別組成六十進制的秒計數器。使用CB555定時器的輸出作為秒記數 器的CP脈沖，把秒記數器地進位輸出作為分記數器地 CP脈沖，分記數器的進位 輸出作為時記數器的CP脈沖。使用74LS48為驅動器，以BS201A數碼管作為顯 示器。方案二：首先構成一個由 12Hz 的石英晶體振蕩器產生震蕩周期為一秒的標準秒脈沖，由74LS161采用清零法分別組成六十進制的秒計數器使用由12Hz的石英晶體振蕩器構成。經過兩人的探討， 最后決定用方案二， 這是因

7、為目前知識有限只能選擇第二第三章3.1系統原理 ：數字鐘實際上是一個對標準頻率（1HZ進行計數的計數電路。由于計數的 起始時間不可能與標準時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校時電 路，同時標準的1HZ時間信號必須做到準確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路 構成數字鐘。圖1所示為數字鐘的一般構成框圖。開始圖1 原理框圖晶體振蕩器電路3.2 振蕩電路：晶體振蕩器電路給數字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準確的 12H z的方波信號，可保 證數字鐘的走時準確及穩(wěn)定。 不管是指針式的電子鐘還是數字顯示的電子鐘都使 用了晶體振蕩器電路。振蕩電路由石英晶體振蕩器和分頻器產生1Hz時鐘脈沖，下面對石英晶體振蕩器和

8、分頻器兩部分進行介紹。（1）石英晶體振蕩器： 石英晶體的固有頻率十分穩(wěn)定。另外石英晶體的振動具有多諧性，除了基頻振動外，還有奇次諧次泛音振動，對于石英晶體，既可利用基頻振動，也可利 用泛音振動。 前者稱為基頻晶體， 后者稱為泛音晶體， 晶片厚度與振動頻率成反 比，工作頻率越咼，要求晶片厚度越薄。將石英晶體作為咼Q值諧振回路兀件接 入反饋電路中，就組成了晶體振蕩器（2）時間計數器電路：時間計數電路由秒個位和秒十位計數器電路構成， 其中秒個位和秒十位計數 器為 99進制計數器，而根據設計要求，秒計數器為 1 00進制計數器。（3）譯碼驅動電路：譯碼驅動電路將計數器輸出的8421BCD碼轉換為數碼管

9、需要的邏輯狀態(tài)，并 且為保證數碼管正常工作提供足夠的工作電流。單元電路的設計3.3單元電路：數字電子鐘的設計方法很多種，例如，可用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘； 也可以利用專用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路組成電子鐘； 還可以利用單片機來實現電子鐘等。在本次設計，電路是由許多單元電路組成的，因此首先必須對各個單元電路 進行設計。圖2所示為一般單元電路。TM二芋彗Q3-七亠 H 寸豈亠H =L-=s. -= 3L 亠土H圖（1）圖（2）圖2(1)、(2)、( 3)單元電路圖一般電路圖主要由元件符號、連線、結點、 注釋四大部分組成，元件符號表 示實際電路中的元件，它的形狀與實際的元件不

10、一定相似， 甚至完全不一樣。但 是它一般都表示出了元件的特點，而且引腳的數目都和實際元件保持一致。連線表示的是實際電路中的導線，在原理圖中雖然是一根線，但在常用的印 刷電路板中往往不是線而是各種形狀的銅箔塊， 就像收音機原理圖中的許多連線 在印刷電路板圖中并不一定都是線形的，也可以是一定形狀的銅膜。結點表示幾個元件引腳或幾條導線之間相互的連接關系。所有和結點相連的元件引腳、導 線，不論數目多少，都是導通的。注釋在電路圖中是十分重要的，電路圖中所有的文字都可以歸入注釋一類。 細看以上各圖就會發(fā)現，在電路圖的各個地方都有注釋存在，它們被用來說明元 件的型號、名稱等等。整體電路3.4整體電路一個基本

11、的數字鐘電路系統主要有秒信號發(fā)生器、“秒、”計數器、譯碼器及顯示器、電路組成。秒信號產生器是整個系統的時基信號，它直接決定計時系統 的精度，一般用石英晶體振蕩器加分頻器來實現組成一個輸出1秒的標準秒脈沖,將標準秒信號送入“秒計數器”。譯碼顯示電路將“秒”計數器的輸出狀態(tài)送到兩段顯示譯碼器譯碼，通過兩位 LED兩段顯示器顯示出來。電源原理圖為：IZ Y：7i|1121 III1uoz:圖3電源電路本電源的紋波電壓很小，為5V,有時甚至為0V。滿足需要。能向總體電路提 供電源總體功能實現原理圖1 *03nj-CAPACrjII匚口炳PlPlf!F14-Fl員卜BlS1103113rpp PFPPL

12、DfliPLPL34FL6P LT圖4實物原理圖 能顯示秒的時間；秒的計數為“ 100翻1”。第四章4.1電路總圖整理了圖1原理框圖、圖2 （1）、（2）、（3）、圖3電源電路、圖4實物原 理圖之后，電路總圖就完整了所有的框架原理圖。圖五所示為電路總圖：Q 寧1-76 5 4 5 213S3 Ik 113 d5 d玄.LAIL1213L4 *3 L fl-17 1*LS201帕-CAJACIICAPIchvr F-1LC2FA)z/lx圖圖（B）圖五（A）、（B）電路總圖元器件清單列表4.2元器件清單列表AlPart TypeABcDEr 1Part Type DesignatorFootpr

13、int2CAPC1RAD0.23CAPC2RAD0.241CAPAC10uRB.3A65CON9J1SIP96CRYSTALU1DIP407CRYSTAL12mRAD0.4iRES210kAXIALO.5RES2RS2DIP2010RES2RSSMGpiiSW-PBS2AN J IANPA21SW-PBS1AN J IANri3i14pisnr i6n_i7 n18192021程序4.3 程序功能：#includeunsigned int msecond,second;bit flag;char hao,miao;codecodeunsigned charduan=0x3f,0x06,0x5b

14、,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; charduan2=0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef; /unsigned char code wei=0,1,2,3,4,5,6,7;sbit p20=P2A0;sbit p2仁卩2八1；sbit p22=P2A2;sbit p23=P2A3；unsigned char fen8；void delay(int z)while(-z)；void Init_Timer0(void);void main (void)unsigned char num=0;EX

15、0=1;IT0=1;EX1=1;IT1=1;Init_Timer0();while (1)fen0=duanhao/10;fen1=duanhao%10;fen3=duanmiao/10;fen4=duan2miao%10;P0=0;P2=0xfe;P0=fen3;delay(200);P2=0xfd;P0=fen4;delay(200);P2=0xfb;P0=fen0;delay(200);P2=0xf7;P0=fen1;delay(200);void Init_Timer0()TMOD |= 0x01;EA=1;ET0=1;TR0=1;void Timer0() interrupt 1un

16、signed char num;TH0=(65536-2000)/256;TL0=(65536-2000)%256;if(flag)num+;if(num=5)num=0;hao+;if (hao=100)hao=0;miao+;if(miao=100)miao=0;void zhong0() interrupt 0flag=!flag;void zhong1(void) interrupt 2if(flag=0)hao=0;miao=0;總結與體會4.4 總結與體會：1. 遇到的問題及解決：在連接 100 進制的進位及二進制的接法中 ,要求熟悉邏輯電路及其芯片各引 腳的功能 , 那么在電路出

17、錯時便能準確地找出錯誤所在并及時糾正了。 2. 設計體會：這次對數字鐘的設計， 讓我了解了關于數字鐘的原理與設計理念， 加強了我 們動手、思考和解決問題的能力。在此次的數字鐘設計過程中 , 我更進一步地熟 悉了芯片的結構及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法， 鞏固和加強了 課本知識， 在計數模塊上面有以前的經驗， 設計技術模塊很快就得出了正確的結 果，雖然跟實驗室用得芯片不一樣，但原理不一樣，我也得出結論：不同的電路 可以實現同樣的功能，我們應該設計最簡單，最經濟，最實用的電路。當然這個 不一定所有條件都符合， 找到一個最大限度滿足各種條件的方案是我們設計的目 標。認識來源于實踐， 實踐

18、是認識的動力和最終目的， 實踐是檢驗真理的唯一標 準通過本次課程設計 ,我明白了一個道理 :無論做什么事情 , 都必需養(yǎng)成嚴謹 , 認真, 善思的工作作風，如：自己在制作電路板時有時候會忘記加上日期或者做 出來的的線路會出現斷線或者兩條線路聯合起來。 課程設計由于我們采用的是簡 單的數字電路來實現的 , 所以電路較簡單易懂 , 也是容易理解。通過這次設計，我還掌握了制PCB的一系列步驟，我又掌握了些元器件的用 途以及它們的參數、 性能。這次的設計電路我們本想加上計數器、 譯碼器等器件， 但我們自己沒能更好的去分析和設計并且沒能好好運用了它們。這次設計提高了我理論和實踐相結合的能力，增加了把理論用于實踐的興 趣，同時也提高了我分析問題和解決問題的能力。沒有最好，只有更好。我相信 通過這一次的畢業(yè)設計之后， 我以后會更加努力， 用嚴謹的科學態(tài)度去面對一切。 認識來源于實踐，實踐是認識的動力和最終目的，實踐是檢驗真理的唯一標