1、評分： 課程設(shè)計題目： 多功能數(shù)字電子鐘的設(shè)計 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計時間：2009 年 02 月28 日目 錄一、 前言 2二、 總體方案 3三、 各部分電路原理及分析 5四、 結(jié)束語 13五、 參考文獻 15前 言電子技術(shù)課程設(shè)計教學(xué)目的與要求：電子技術(shù)課程設(shè)計是配合電子技術(shù)基礎(chǔ)課程與實驗教學(xué)的一個非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。它能鞏固電子技術(shù)的理論知識，提高電子電路的設(shè)計水平，加強綜合分析問題和解決問題的能力，進一步培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能和動手能力，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識及創(chuàng)新思維。課程設(shè)計是針對某一門課程的要求，對學(xué)生進行綜合性的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的獨立能力，能夠運用課程中所學(xué)到的理

2、論與實踐緊密結(jié)合地去獨立地解決實際問題，使學(xué)生靈活應(yīng)用電路原理和電子技術(shù)的有關(guān)知識?！半娮蛹夹g(shù)課程設(shè)計”是電子技術(shù)課程里實踐性的教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生綜合性地學(xué)習(xí)和訓(xùn)練電子技術(shù)，這種過程是通過學(xué)生獨立地進行某一課題的設(shè)計、安裝和調(diào)試來完成的。學(xué)生通過自己動腦動手解決一兩個實際問題，鞏固和運用在“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”及“單片機原理與應(yīng)用”等課程中所學(xué)的理論知識和實驗技能，基本掌握常用電子電路的一般設(shè)計方法，提高設(shè)計能力和實驗技能，通過從原理圖的設(shè)計和仿真到具體電子系統(tǒng)的安裝和調(diào)試，全面提高學(xué)生的實際動手能力、安裝調(diào)試能力、科學(xué)試驗?zāi)芰Φ确矫娴木C合素質(zhì)，對進行畢業(yè)設(shè)計及畢業(yè)后從事電子技術(shù)方面

3、的工作都有很大的幫助。電子課程設(shè)計應(yīng)達到如下基本要求：1、 鞏固和加強“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”課程的理論知識。2、 綜合運用電子技術(shù)課程中所學(xué)到的理論知識去獨立完成一個設(shè)計課題。3、 進一步熟悉常用學(xué)會電子電路的安裝與調(diào)試技能。4、 掌握電子電路的一般的設(shè)計方法，了解電子產(chǎn)品研制開發(fā)過程。5、 提高電子電路實驗技能及儀器使用能力。6、 掌握電子電路安裝和調(diào)試的方法及故障排除方法。7、 學(xué)會撰寫課程設(shè)計總結(jié)報告。8、 通過查閱手冊和文獻資料，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題和解決問題的能力。9、 培養(yǎng)創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維。10、 學(xué)會撰寫機電電工電子課程設(shè)計并總結(jié)自己的報告。電子技術(shù)課程設(shè)計的任務(wù)和

4、基本要求：要求用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計一臺能顯示日、時、分、秒的數(shù)字電子鐘。技術(shù)要求如下：1、 由晶振電路產(chǎn)生1Hz標準秒信號。2、 秒、分為0059六十進制計數(shù)器。3、 時為0023二十四進制計數(shù)器。4、 周顯示從17為七進制計數(shù)器。5、 可手動校正，且具有整點報時功能。6、 用LED數(shù)碼管作為顯示器件?？?體 方 案數(shù)字電子鐘的原理方框圖如圖所示。干電路系統(tǒng)由秒信號發(fā)生器、“時、分、秒”計數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時電路、整點報時電路組成。秒信號產(chǎn)生器是整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計時系統(tǒng)的精度，一般用石英晶體振蕩器加分頻器來實現(xiàn)。將標準秒信號送入“秒計數(shù)器”，“秒計數(shù)器”采用60進制計數(shù)

5、器，每累計60秒發(fā)現(xiàn)胡一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計數(shù)器”的時鐘脈沖?！胺钟嫈?shù)器”也采用60進制計數(shù)器，每累計60分鐘，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時計數(shù)器”?！皶r計數(shù)器”采用24進制計時器，可實現(xiàn)對一天24小時的累計。譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”計數(shù)器的輸出狀態(tài)由七段顯示譯碼器譯碼，通過六位LED七段顯示器顯示出來。整點報時電路時根據(jù)計時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一脈沖信號，然后去觸發(fā)一音頻發(fā)生器實現(xiàn)報時。校時電路時用來對“時”、“分”、“秒”顯示數(shù)字進行校對調(diào)整的。譯碼、顯示譯碼、顯示譯碼、顯示整點報時24進制計數(shù)器60進制計數(shù)器60進制計數(shù)器校秒校分校時分頻器晶體振蕩

6、器校時控制數(shù)字電子時鐘系統(tǒng)框圖各部分電路原理及分析1、 秒信號發(fā)生器秒信號發(fā)生器是數(shù)字電子中的核心部分，它的精度和穩(wěn)定度決定了數(shù)字鐘的質(zhì)量，通常用晶體振蕩器產(chǎn)生的脈沖經(jīng)過整形、分頻獲得1Hz的秒脈沖。CD4060是14位二進制計數(shù)器。它內(nèi)部有14級二分頻，有兩個反相器。CP1（11腳）、CP0（10腳）分別為時鐘輸入、輸出端，即內(nèi)部反相器G1的輸入輸出端。圖中R為反饋電阻（10MHz100MHz），目的是為CMOS反相器提供偏置，使其工作在放大狀態(tài)。C1是頻率微調(diào)電容，取5/30pF，C2是溫度特性校正用電容，一般取2050pF。內(nèi)部反相器G2起整形作用，且提高帶負載的能力。石英晶體采用327

7、68Hz晶振，若要得到1Hz的脈沖，則需經(jīng)過15級二分頻器完成。由于CD4060只能實現(xiàn)14級分頻，故必須外加一級分頻器，可采用CD4060雙D觸發(fā)器完成。2、 秒、分、時計數(shù)器設(shè)計秒、分計數(shù)器為60進制計數(shù)器，小時計數(shù)器為24進制計數(shù)器。實現(xiàn)這兩種模數(shù)的計數(shù)器采用中規(guī)模集成計數(shù)器74LS90。74LS90既有清零端，又有“置數(shù)”功能。（1）、60進制計數(shù)器由74LS90構(gòu)成的60進制計數(shù)器如圖所示。首先將兩片74LS90設(shè)置成十進制加法計數(shù)器。將兩片74LS90 的置數(shù)端S1（6腳）、S0（7腳）接低電平，“CP1”(1腳)接Q0(12腳)，以Q3位進位端，則兩片74LS90都構(gòu)成十進制計數(shù)

8、器。將第一片74LS90計數(shù)器的進位輸出端Q3連到第二片74LS90的進位輸入端CP0（14腳），這樣兩片計數(shù)器最大可實現(xiàn)100進制的計數(shù)器。現(xiàn)在要設(shè)計成一個60進制的計數(shù)器，可以利用74LS90的“反饋置零”的方法實現(xiàn)。由于74LS90屬于一步置數(shù)，故當(dāng)計數(shù)器輸出“2Q32Q22Q12Q0、1Q31Q21Q11Q0=0110、0000”時，通過置數(shù)脈沖使計數(shù)器清零，即此時Q2（8腳）、Q1（9腳）發(fā)出置數(shù)脈沖送至清零端R1（2腳）、R0（3腳）使計數(shù)器清零。該電路可以作為秒、分計數(shù)器。（2）、24進制計數(shù)器同理當(dāng)計數(shù)器狀態(tài)為“2Q32Q22Q12Q0、1Q31Q21Q11Q0=0010、01

9、00”時，要求計數(shù)器歸零。通過2Q1、1Q2送出的指數(shù)脈沖使兩片計數(shù)器74LS90同時歸零，從而構(gòu)成了24進制計數(shù)器。3、譯碼顯示電路譯碼電路的功能是將“秒”“分”“時”計數(shù)器的輸出代碼進行編譯，變成相應(yīng)的數(shù)字。用于驅(qū)動LED七段譯碼器常用的有74LS47.74LS47是BCD-7段譯碼器/驅(qū)動器，其輸出是OC門輸出且低電平有效，專用于驅(qū)動LED七段共陽極顯示數(shù)碼管。由74LS47和LED七段共陽數(shù)碼管組成的一位數(shù)碼顯示電路。若將“秒”“分”“時”計數(shù)器的每位輸出分別接到相應(yīng)七段譯碼器的輸入端，便可進行不同數(shù)字顯示。在譯碼器輸出與數(shù)碼管之間串聯(lián)的R為限流電阻。 4、校時電路數(shù)字時鐘啟動后，每當(dāng)

10、數(shù)字時鐘顯示與實際時間不同時，需要根據(jù)標準時間進行較時，簡單有效的較時電路圖。校秒時，采用等待校時。當(dāng)進行校時時，將琴鍵開關(guān)K1按下，此時電路G1被封鎖，秒信號進入不到“秒計數(shù)器”中，此時暫停秒計時。當(dāng)數(shù)字鐘秒顯示值與標準時間秒數(shù)相同時，立即松開開關(guān)K1，數(shù)字秒顯示與標準時間秒計時同步運行，完成秒校時。?！胺帧?、“時”的原理比較簡單，采用加速。例如“分”校時使用G2、G3、G4三個與非門，當(dāng)進行“分”校時時，按下琴鍵開關(guān)K2，由于門G3輸出高電平，秒脈沖信號直接顯示與標準時間數(shù)值相符時，松開K2即可。當(dāng)松開K2時，門電路G2封鎖秒脈沖，輸出高電平，門電路G4接受來自秒計數(shù)器的輸出進位信號，使分

11、計數(shù)器正常工作。同理，“時”校時電路與“分”校時電路工作原理完全相同。5、 整點報時電路當(dāng)計數(shù)器在每次計時到整點前6秒時，開始報時。即當(dāng)“分”計數(shù)器到59，“秒”計數(shù)器為54時，要求報時發(fā)出一控制信號F1，該信號持續(xù)時間為5秒鐘，在這5秒鐘內(nèi)使低音信號（500HZ左右）打開閘門，使報時聲鳴叫5聲。當(dāng)計數(shù)器運行到59分59秒時，要求報時電路發(fā)出另一控制信號F2，該信號持續(xù)時間為1秒鐘，在這1秒內(nèi)使高音信號（1000HZ左右）打開閘門，使報時聲鳴叫1聲。74LS74是雙D觸發(fā)器，具有“置數(shù)”和“清零”功能，且高電平有效。利用74LS74觸發(fā)器的記憶功能，可完成實現(xiàn) 所要求的F1，F(xiàn)2信號。當(dāng)“分”

12、計數(shù)器和“秒”計數(shù)器輸出狀態(tài)為59分54秒時，與門G3輸出一高電平，使74LS74的第一個觸發(fā)器的輸出1Q被置成高電平，此時整點報時的低音信號（512HZ）與秒信號同時被引入到蜂鳴器中，使蜂鳴器每次叫0.5秒。一旦“分”和“秒”計數(shù)器輸出狀態(tài)為59分59秒時，與門G6輸出高電平，使觸發(fā)器的輸出1Q變成低電平，同時將74LS74的第二個觸發(fā)器的輸出2Q置數(shù)為高電平。此時 封鎖報時低音信號，開啟高因5報時信號（1024HZ），當(dāng)滿60鐘進位信號一到，觸發(fā)器的輸出2Q被清零。故蜂鳴器高音鳴叫一次，歷時0.5秒。設(shè)計總結(jié)通過這次課程設(shè)計，加強了我們動手、思考和解決問題的能力。經(jīng)過一周的努力，基本上完成

13、了課題，在完成課題過程中，同時我們的實踐能力增強了許多，而且在理論上也有了更深的認識。實習(xí)的過程實際上就是能力提高的過程。我沉得做課程設(shè)計同時也是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運用各個元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認識。平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完課程設(shè)計，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平時看課本，這次看了，下次就忘了，通過動手實踐讓我們對各個元件映象深刻。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

14、唯一標準。所以這個期末測試之后的課程設(shè)計對我們的作用是非常大的。剛開始設(shè)計時，我們覺得無從下手，在經(jīng)過一番資料查找與討論后，我們發(fā)現(xiàn)它其實并不是很難懂，只是還不會靈活運用。這次課程設(shè)計我們學(xué)會了一種設(shè)計的思想。把問題分成多個模塊，一一拆解開來。再逐一加以分析，最終解決問題。 回頭看看我們的設(shè)計，還存在一些問題，本次實習(xí)中，實習(xí)老師只對我們進行了宏觀的基本的指導(dǎo)，在實習(xí)過程中，完全放手讓我們自己搞。這樣對我們來說是一種極大的考驗，也是我們最好的鍛煉自己單獨解決問題的能力的時候！針對老師提出的課程設(shè)計問題，自己獨立進行設(shè)計。通過動腦動手及查閱圖書資料文獻等多種途徑解決問題，鞏固和運用了在“模擬電子

15、技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”及“電路分析”等課程中所學(xué)的理論知識和實驗技能，基本掌握了常用電子電路的一般設(shè)計方法，提高了設(shè)計能力和實驗技能，為以后從事電子電路設(shè)計、研制電子產(chǎn)品打下了基礎(chǔ)。這種經(jīng)歷對我們來說，無疑是非常寶貴的！與其他課題相比較，這個課題中接線較為復(fù)雜，因此可就更考驗動手能力和全局布線的統(tǒng)籌觀。電路的接線工藝是本設(shè)計可以實現(xiàn)的很重要的因數(shù)。由于接線較為復(fù)雜，因此更能體現(xiàn)實踐課程的特色。在報告制作中，電路圖的繪制也是一中鍛煉，我們?yōu)榇擞謱W(xué)習(xí)了繪圖軟件的用法與操作。在整個實習(xí)工程中，我們同學(xué)之間進行了大量的技術(shù)交流與合作。一起攻克難題，又增進了大家的友誼。也培養(yǎng)出了我們同學(xué)之間的這種合作

16、精神。通過這種合作，大家一起討論解決問題，共同查閱資料。合作雙方能否融洽的合作其實也是考核的一個很重要的方面。生活就是這樣，汗水預(yù)示著結(jié)果也見證著收獲。勞動是人類生存生活永恒不變的話題。通過實習(xí)，我才真正領(lǐng)略到“艱苦奮斗”這一詞的真正含義，我才意識到老一輩電子設(shè)計為我們的社會付出。我想說，設(shè)計確實有些辛苦，但苦中也有樂，在如今單一的理論學(xué)習(xí)中，很少有機會能有實踐的機會，但我們可以，而且設(shè)計也是一個團隊的任務(wù)，一起的工作可以讓我們有說有笑，相互幫助，配合默契，多少人間歡樂在這里灑下，大學(xué)里一年的相處還趕不上這十來天的合作，我感覺我和同學(xué)們之間的距離更加近了；我想說，確實很累，但當(dāng)我們看到自己所做的成果時，心中也不免產(chǎn)生興奮； 正所謂“三百六十行，行行出狀元”。我們同樣可以為社會作出我們應(yīng)該做的一切，這有什么不好？我們不斷的反問自己。也許有人不喜歡這類的工作，也許有人認為設(shè)計的工