1、吉林建筑大學城建學院電氣信息工程系課程設計第1章 緒論1.1 設計目的 1. 了解數字鐘的原理，從而學會制作數字鐘。2. 了解各種在制作中用到的中小規模集成電路的作用及實用方法。3. 進一步學習與掌握各種組合邏輯電路與時序電路的原理與使用方法。4. 通過理論與實踐相結合，提高分析問題和解決問題的能力。5. 學會使用規范、標準及有關設計資料。6. 初步掌握設計步驟和基本內容，掌握編寫設計說明書的基本方法。1.2 設計的主要內容1. 設計制作一個數字電子鐘。2. 數字電子鐘由組合邏輯電路和時序電路組成。3. 各用2位數碼管顯示時、分、秒。4. 具有手動校時、校分功能，可以分別對時、分進行單獨校時。

2、5. 為了保證計時的穩定及準確，須由晶體振蕩器提高時間基準信號。1.3 設計的要求1能夠按照要求獨立完成課程設計部分；2學會查閱技術手冊和文獻資料；3進一步熟悉常用集成電路的設計方法；4初步掌握電路的調試技能和故障排除方法；5填寫設計任務書，撰寫課程設計論文。第2章 方案分析2.1 方案一圖2-1 方案一原理圖在此方案電路的校時開關中，電路存在開關抖動問題，使電路無法正常工作。所以在本次設計中，不選擇方案一。2.2 方案二圖2-2 方案二原理圖此方案不存在開關抖動問題，可保持電路正常工作。所以，此次設計選擇方案二。第3章 功能原理3.1 設計原理數字電子鐘是一個將“時、分、秒”顯示于人的視覺器

3、官的計時裝置。除計時外，還具有校時、報時等功能。一個基本的數字電子鐘主要由譯碼顯示器，“時、分、秒”計數器，校時電路，報時電路和振蕩器組成。干電路系統由秒信號發生器、“時、分、秒”計數器、譯碼器及顯示器、校時電路、整點報時電路組成。秒信號發生器是整個系統的時基信號，它直接決定計時系統的精度，一般由振蕩器加分頻器來實現。將標準秒信號送入“秒計數器”，每累計60秒發出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計數器”的時鐘脈沖。每累計60分，發出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時計數器”，“時計數器”采用24進制計時器，可實現對一天24小時的累計。圖3-1 數字電子鐘原理框圖3.2 電子鐘構成555

4、振蕩器電路:振蕩器電路給數字鐘提供一個頻率穩定準確的方波信號，可保證數字鐘的走時準確及穩定。不管是指針式的電子鐘還是數字顯示的電子鐘都使用了振蕩器電路。采用由集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器，使得振蕩頻率f=1Hz。圖3-2 555振蕩器電路圖分頻器電路：分頻器本質上是由電容器和電感線圈構成的LC濾波網絡，高通濾波器只讓高頻信號通過而阻止低頻信號。低通濾波器只讓低頻信號通過。圖3-3 分頻器電路圖時間計數器電路：計數是一種最簡單基本的運算，計數器就是實現這種運算的邏輯電路。計數器在數字系統中主要是對脈沖的個數進行計數，以實現測量、計數和控制的功能。譯碼驅動電路：譯碼是編碼的逆過程。譯

5、碼器是一種多輸入多輸出的組合邏輯電路，負責將二進制代碼翻譯為特定的對象。數碼管：數碼管是一種半導體發光器件，其基本單元是發光二極管，用來顯示數字。第4章 功能模塊4.1 振蕩電路多諧振蕩器也稱無穩態觸發器，它沒有穩定狀態，同時無需外加觸發脈沖，就能輸出一定頻率的矩形波形（自激振蕩）。用555實現多諧振蕩，需要R1，R2和電容，并接+5V的直流電源。圖4-1 555振蕩器電路圖4.2 CD40110工作原理CD40110為十進制可逆計數器/鎖存器/驅動器，具有加減計數，計數器狀態鎖存，七段譯碼輸出等功能能。這次設計用到CD40110的加計數、七段譯碼輸出功能。 CD40110有2個計數時鐘輸入端

6、CPu和CPd，分別用作加計數時鐘輸入和減計數時鐘輸入。CD40110的進位輸出CO和借位輸出BO一般為高電平，當計數器從90時，BO輸出脈沖，當計數器從09時，CO輸出脈沖，以此利用CO端可以實現大于10進制的計數功能。圖4-2 CD40110引腳圖CD40110各引腳功能：BO進位輸出端；CO借位輸出端；CPd減計數器時鐘輸入端；CPu加計數器時鐘輸入端；CR清除端；CT計數允許端；LE鎖存器預置端；VDD正電源；VSS地；Ya-Yg鎖存譯碼輸出端。4.3秒計數電路秒的個位部分為逢十進一，十位部分為逢六進一，從而共同完成60進制計數器。當計數到59時清零并重新開始計數。秒的個位部分的設計：

7、利用十進制計數器CD40110設計10進制計數器顯示秒的個位 。個位計數器由0增加到9時產生進位，連在十位部計數器脈沖輸入端CP，從而實現10進制計數和進位功能。圖4-3 60進制-秒計數電路圖4.4分計數電路分的個位部分為逢十進一，十位部分為逢六進一，從而共同完成60進制計數器。當計數到59時清零并重新開始計數。分的個位部分的設計：來自秒計數電路的進位脈沖使分的個位加1，利用十進制計數器CD40110設計10進制計數器顯示秒的個位 。個位計數器由0增加到9時產生進位，連在十位部計數器脈沖輸入端CP，從而實現10進制計數和進位功能。利用74LS161和74LS11設計6進制計數器顯示秒的十位

8、，當十位計數器由0增加到5時利用74LS11與門產生一個高電平接到個位、十位的CD40110的清零端，同時產生一個脈沖給時的個位。圖4-4 60進制分計數電路圖4.5時計數電路來自分計數電路的進位脈沖使時的個位加，個位計數器由0增加到9是產生進位，連在十位計數器脈沖輸入端CP，當十位計到2且個位計到3是經過74LS11與門產生一個清零信號，將所有CD40110清零。圖4-5 24進制-時計數電路圖4.6譯碼與顯示電路譯碼和數碼顯示電路是將數字鐘的計時狀態只管清晰地反映出來。譯碼是把給定的代碼進行翻譯，將時、分、秒計數器輸出的二進制代碼翻譯為相應的十進制數，并通過數碼管，在譯碼顯示電路輸出信號的

9、驅動下，顯示出清晰直觀的數字符號。這里的LED數碼管是采用共陰的方法連接的。圖4-6 譯碼與顯示電路圖4.7 校時電路當重新接通電源或走時出現誤差時都需要對時間進行校正。通常，校正時間的方法是：首先截斷正常的計數通路，然后再進行將人工觸發計數方波信號加到需要校正的計數單元的輸出端，校正好后，在轉入正常計時狀態即可。結 論通過這次對數字電子鐘的設計，讓我了解了設計電路的程序，也讓我了解了關于數字電子鐘的原理與設計理念，要設計一個電路總要對著一個參考電路圖才可以連接。此外，還讓我掌握了以往許多掌握不太牢的知識，感覺學到了很多知識。這次的課程設計，給我印象最深刻的是，對于電路還是應該自己動手實際操作

10、才會有深刻的理解。在這個過程中，我體會到團隊合作的重要。畢竟一個人的想法是有限的，有時可能會走進誤區。通過與他人的合作討論，可以解決很多自己解決不了的問題。通過這次設計，我掌握了一定的操作技能，培養了我的實踐能力和創新精神。在設計中，我的能力得到加強，對問題的分析能力得到提高。比如在選擇芯片時，選擇怎樣的芯片才能使電路趨于完善。雖然在設計中會遇到難題，但是從中我學到了很多，使自己的能力得到提高，我想在以后的理論學習中我就能夠明白自己的學習方向，增進專業知識的強化。 總之，在這次設計過程中我受益匪淺。我對本專業知識和基本理論有了進一步的系統了解。了解并掌握數字電子鐘所用到的各種元件。在探索和合作

11、中完成設計所要求的結果，培養了我的設計思維，提高了動手操作能力，讓我知道了成功來之不易。致 謝在設計完成之際，我要特別感謝老師的熱情關懷和悉心指導。在這次設計過程中，老師傾注了大量的心血和汗水。無論是電路板的制作，還是報告的撰寫，我都得到了老師悉心細致的教誨和無私的幫助。特別是他廣博的學識、深厚的學術素養、嚴謹的治學精神和一絲不茍的工作作風使我終生受益，在此表示真誠地感謝和深深的謝意。感謝老師這一周對我們的悉心指導，為了我們的設計，老師也同樣付出了很多。為了是我們的設計能順利進行，老師在會議上做出了多處強調，包括安全知識的普及以及一些專業知識的輔導。雖然老師平日里工作繁多，但在我做課程設計的每

12、個階段，從外出實習到查閱資料，設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計等整個過程中都給予了我悉心的指導。我的設計較為復雜煩瑣，但是老師仍然細心地糾正設計中的錯誤。他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。還要感謝和我一起參加設計的同學們，沒有他們的鼓勵和幫助，我同樣無法完成此次的課程設計。他們在本次設計中勤奮工作，克服了許多困難來完成此次課程設計，我學到了他們不畏困難的精神。每當我遇到困難，而老師又不在身邊時，我就向身邊的同學悉心請教，雖然他們不能每次都給出問題的解決方法，但他們能夠陪我一起去查閱資料，一起去克服遇到的難題。所以在這里我要特別感謝他們。這次的設計到此也就告一段落了，或許不太完美，但我努力過，不會留下遺憾。參考文獻1康華光等.編著電子技術基礎.數字部分. 高等教育出版社，2000年.2張慶雙等編著實用電子電路200例. 機械工業出版社，2005年.3張曉東著動手制作日常電子裝置. 中國電力出版社，2002年.4景新幸著電子電路創新性實驗指導. 高等教育出版社，2011年.5路而紅. 專用集成電路設計與電子設計自動化. 北京清華大學出版社，2004年.6方路線. 電路理論與電子技術實驗教程. 華中師范大學出版社，2