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文檔簡介
1、 電子技術課程設計報告 設計課題: 數字時鐘電路的設計 專業班級: 電氣自動化技術1001 學生姓名: 指導教師: 設計時間: 2011年9月 數字電子鐘的設計 一、設計內容和要求 1時鐘的“時”要求用兩位顯示并用二十四小時制顯示。2時鐘的“分”、“秒”要求各用兩位顯示。3. 編寫設計報告 寫出設計的全過程,附上有關資料和圖紙,有心得體會。二、方案設計與論證數字電子鐘是由多塊數字集成電路構成的,其中有振蕩器,分頻器,校時電路,計數器,譯碼器和顯示器六部分組成。振蕩器和分頻器組成標準秒信號發生器,不同進制的計數器產生計數,譯碼器和顯示器進行顯示,通過校時電路實現對時,分的校準。數字時鐘基本原理的
2、邏輯框圖如下所示:譯碼器譯碼器譯碼器時計數器分計數器秒計數器校時電路振蕩器分頻器系統方框 圖11、 由上圖可以看出,振蕩器產生的信號經過分頻器作為產生秒脈沖,秒脈沖送入計數器,計數結果經過“時”、“分”、“秒”,譯碼器,顯示器顯示時間。2、 其中振蕩器和分頻器組成標準秒脈沖信號發生器,由不同進制的計數器,譯碼器和顯示電路組成計時系統。秒信號送入計數器進行計數,把累計的結果以“時”,“分”、“秒”的數字顯示出來。“時”顯示由十二進制計數器,譯碼器,顯示器構成;“分”、“秒”顯示分別由六十進制的計數器,譯碼器,顯示器構成。3、 可以在任意時刻校準時間,只用一只按鈕開關實現,要求可靠方便,校時電路實
3、現對時,分的校準。4、 能以音響自動正點報時,12小時循環一次;要求第一響為正點,以后每隔一秒或半秒鐘響一下,幾點鐘就響幾下。5、 秒信號要求考慮時間精度,采用石英晶體振蕩器經分頻器產生。三、單元電路設計與參數計算1.振蕩器的設計振蕩器是數字鐘的核心。振蕩器的穩定度及頻率的精確度決定了數字鐘計時的準確程度,通常選用石英晶體構成振蕩器電路。一般來說,振蕩器的頻率越高,計時器的精度越高。在本設計中振蕩器采用的是由集成電路555與rc組成的多諧振蕩器。其電路圖如下圖2-1-1:接通電源后,電容c1被充電, 上升,當上升到大于2/3時,觸發器被復位,放電管t導通,此時為低電平,電容c1通過和t放電,使
4、下降。當下降到小于1/3時,觸發器被復位,反轉為高電平。電容器c1放點結束,所需時間為:當c1放點結束時,t截止,vcc將通過r1、r2向電容器c1充電,vc由1/3vcc上升到2/3vcc所需的時為:當vc上升到2/3vcc時,觸發器又被復位發生翻轉,如此周而復始,在輸出端就得到一個周期性的方波,其頻率為本設計中,由電路圖和f的公式可以算出,微調r3=60k左右,其輸出的頻率為f=1000hz.2.分頻器本設計中,由于振蕩器產生的信號頻率太高,要得到標準的秒信號,就需要對所得的信號進行分頻。這里所采用的分頻電路是由3個總規模計數器74ls90來構成的3級1/10分頻。其電路圖如下圖所示: 從
5、圖可以看出,由振蕩器的1000hz高頻信號從u1的14端輸入,經過3片74ls90的三級1/10分頻,就能從u3的11端輸出得到標準的秒脈沖信號。相應的如果輸入的是100khz時,就需要5片進行5級分頻,電路圖畫法和上圖4一樣,同 理依次類推。3.六進制電路的設計由74hc390、7400、數碼管與4511組成,電路如圖4.十進制電路的設計由74hc390、7400、數碼管與4511組成,電路如圖5.六十進制計數器“秒”計數器電路與“分”計數器電路都是六十進制,它由一級十進制計數器和一級六進制計數器連接構成,如圖所示,是采用兩片中規模集成電路74ls90串接起來構成的“秒”,“分”計數器。由圖
6、可知,u1是十進制計數器,u1的qd作為十進制的進位信號,74ls90n計數器是十進制異步計數器,用反饋清零法來實現十進制計數,u2和與非門組成六進制計數。74ls90n是在cp信號的下降沿觸發下進行計數,u2的qa和qc相與0101的下降沿,作為“分(時)”計數器的輸入信號。u2的輸出0110高電平1分別送到計數器的r01、r02端清零,74ls90n內部的r01、r02與非后清零而使計數器歸零,完成六進制計數。由此可見,u1和u2串接實現了六十進制計數。6.十四進制計數器“時”計數為二十四進制。在本設計中二十四進制的計數電路也是由兩個74ls90n組成的二十四進制計數電路,如圖2-3-2所
7、示。由上圖可以看出,當“時”個位u2計數器輸入端a(14腳)來到第10觸發信號時,u2計數器清零,進位端qd向u3“時”十位計數器輸入進位信號,當第24個“時”(來自“分”計數器的狀態為“0010”,此時“時”個位計數器的qc和“時”計數器的清零端r01和r02,通過74ls90n內部的與非后清零,計數器復零從而完成二十四進制計數。7譯碼器與顯示器的設計用七段發光二極管來顯示譯碼器輸出的數字,顯示器有兩種:共陰極和共陽極顯示器。74ls48譯碼器譯碼的是高電平,所以對應的顯示器應為共陰極顯示器。在本設計中用的是解碼七段排列顯示器,即包含譯碼器的七段顯示器。其圖形管腳如下圖所示6.較時電路當剛接
8、通電源或計時出現錯誤時,都需要對時間進行校正。校正電路如下圖2-5-1所示:四、總原理圖及元器件清單1.由上面介紹的電路各個部分的子電路構成的各個部分的功能,再由第一章的數字時鐘的系統原理框圖,可以清楚的知道了總體的電路情況。下面圖就時本設計的總體電路:由圖可以看出和清楚的整個數字時鐘的總體工作原理和整個工作過程:由555和rc構成的振蕩器產生的1000hz的高頻信號經過由3片74ls90構成的1/1000分頻的分頻器后得到標準的秒脈沖信號,進入60進制的“秒”計時,“秒”的分位進入60進制的“分”計時,最后,由分的“時”進位進入24進制的“時”計時。在電路中,還有由門電路和開關構成的校時電路
9、對電路的“時”,“分”進行校時,得到正確的時間。個數描述參考標識包974ls, 74ls90nu1, u2, u3, u4, u5, u6, u17, u18, u19ipc-2221a/2222no14174std, 7408nu13ipc-2221a/2222no14274std, 7486nu14, u15ipc-2221a/2222no141timer, lm555cnu16ipc-2221a/2222n08e474std, 7403nu20, u21, u22, u23ipc-2221a/2222no14表4-1 元器件清單2.五、結論與心得通過本次設計,使我對已學過的電路、數電、模
10、電等電子技術的知識有了更深一步的了解,鍛煉和培養了自己利用已學知識來分析和解決實際問題的能力。對自己以后的學習和工作有很大的幫助。剛開始做這個設計的時候感覺自己什么都不知道怎么下手,腦子里比較浮躁和零亂。但通過一段時間的努力,通過重溫數電,模電等電子技術的書籍,還有通過查看相關的設計技術以及一些參考文獻,再加之在老師的指導和周圍同學的幫助下,使我對自己的本設計有了熟練的掌握。在整個的設計過程中我充滿了激情和用心。記得在做實驗的時候,也是用滿腔的熱情來完成各項實驗任務,并在每項實驗項目中都達到了優秀的成績。 所以,我相信自己的實際動手能力,并一向的加強自己在這方面的努力。在這次的電子技術設計中亦
11、是如此,用自己的雙手和滿腔的熱情來完成各個環節,不斷的在圖書管查看相關資料和期刊文獻,特別在internt上也收收獲了很多新鮮的東西。這次設計更讓我熟悉了一些常用集成邏輯電路和其相應芯片的使用。雖然,在本設計中所用的方案不是最好的,但我想其中的原理是最基本的;雖然其中可能出現的誤差會計較大些,但是是最經濟的和實用的,我想在下去的一段時間里,我會將其的實物做出來,當然也有可能做成一個成型的數字時鐘哦.最后,我要衷心的感謝老師給了我們這一次實踐的機會,讓我更加深刻地了解和認識到了自己的優點和不足,通過這個課程設計我發現了我好多知識都不熟悉甚至有的東西我根本就不知道,這讓我感到了要學習的東西還有很多很多。因此使我更堅定了在以后的學習中要扎實好基礎,闊廣知識面。 六、參考文獻教
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