logo资料库

数电课程设计-数字电子钟.doc

发布时间：2022-06-13 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：2.53M 资料格式：doc 举报 版权申诉
第1页 / 共12页
第2页 / 共12页
第3页 / 共12页
第4页 / 共12页
第5页 / 共12页
第6页 / 共12页
第7页 / 共12页
第8页 / 共12页
资料共12页，剩余部分请下载后查看
    一、设计目的
    二、设计要求
    三、原理框图
    四、元器件
    五、各功能块电路图
    六、总接线元件布局简图
    七、芯片连接总图
    八、总结
    数字电路课程设计报告 课 程 名 称 数 字 电 路 技 术 基 础 设 计 题 目 数 字 电 子 钟 的 设 计 所学专业名称 班 学 级 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 年 月 日 第 页0
    数字电子技术课程设计报告 一、设计目的 数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高 的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。 因此，我们此次设计与制做数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟. 而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用 方法.且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路.通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻 辑电路与时序电路的原理与使用方法. 二、设计要求 （1）设计指标 1 时间以 12 小时为一个周期； 2 显示时、分、秒； 3 具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间； 4 计时过程具有报时功能，当时间到达整点前 10 秒进行蜂鸣报时； 5 为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。 （2）设计要求 1 画出电路原理图（或仿真电路图）； 2 元器件及参数选择； （3）制作要求： 自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。 （4）编写设计报告 写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 三、原理框图 1．数字钟的构成 数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。由于计数的起始时 间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的 1HZ 时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。 第 页1
    （a）数字钟组成框图 2．晶体振荡器电路 晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的 32768Ｈz 的方波信号，可保证 数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡 器电路。一般输出为方波的数字式晶体振荡器电路通常有两类，一类是用ＴＴＬ门电路构成； 另一类是通过ＣＭＯＳ非门构成的电路，本次设计采用了后一种。如图（b）所示，由ＣＭ ＯＳ非门Ｕ１与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，Ｕ２实现整形功能，将振荡器输出 的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电阻Ｒ１为非门提供偏置，使电路工 作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容Ｃ１、Ｃ２与晶体构成一 个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个１８０度相移，从而和非门构 成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而 保证了输出频率的稳定和准确。 （b）CMOS 晶体振荡器（仿真电路） 第 页2
    3．时间记数电路 一般采用 10 进制计数器如 74HC290、74HC390 等来实现时间计数单元的计数功 能。本次设计中选择 74HC390。由其内部逻 辑框图可知，其为双 2-5-10 异步计数器，并 每一计数器均有一个异步清零端（高电平有 效）。 秒个位计数单元为１０进制计数 器，无需进制转换，只需将ＱＡ与ＣＰＢ（下降沿有效）相连即可。ＣＰＡ（下降没效）与１ ＨZ 秒输入信号相连，Ｑ３可作为向上的进位信号与十位计数单元的ＣＰＡ相连。 秒十位计数单元为６进制计数器，需要进制转换。将１０进制计数器转换为６进 制计数器的电路连接方法如图 ２.４所示，其中Ｑ２可作为向上的进位信号与分个位的计数 单元的ＣＰＡ相连。 十进制-六进制转换电路 分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同，只 不过分个位计数单元的Ｑ３作为向上的进位信号应与分十位计数单元的ＣＰＡ相连，分十位计 数单元的Ｑ２作为向上的进位信号应与时个位计数单元的ＣＰＡ相连。 时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同，但是要求，整个时计数单 元应为１２进制计数器，不是１０的整数倍，因此需将个位和十位计数单元合并为一个整体 才能进行１２进制转换。利用１片７４ＨＣ３９０实现１２进制计数功能的电路如图（d） 所示。 另外，图（d）所示电路中，尚余－２进制计数单元，正好可作为分频器２ＨZ （d）十二进制电路 输出信号转化为１ＨZ 信号之用。 4．译码驱动及显示单元电路 选择ＣＤ４５１１作为显示译码电路；选择ＬＥＤ数码管作为显示单元电路。由 CD4511 把输进来的二进制信号翻译成十进制数字，再由数码管显示出来。这里的 LED 数码 管是采用共阴的方法连接的。 计数器实现了对时间的累计并以 8421BCD 码的形式输送到 CD4511 芯片，再由 4511 第 页3
    芯片把 BCD 码转变为十进制数码送到数码管中显示出来。 5．校时电路 数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断分个位和时个位的直接计数通路， 并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。即为用 COMS 与或非门实 现的时或分校时电路，In1 端与低位的进位信号相连；In2 端与校正信号相连，校正信号可 直接取自分频器产生的 1HZ 或 2HZ（不可太高或太低）信号；输出端则与分或时个位计时输 入端相连。当开关打向下时，因为校正信号和 0 相与的输出为 0，而开关的另一端接高电平， 正常输入信号可以顺利通过与或门，故校时电路处于正常计时状态；当开关打向上时，情况 正好与上述相反，这时校时电路处于校时状态。 实际使用时，因为电路开关存在抖动问题，所以一般会接一个 RS 触发器构成开关消 抖动电路，所以整个较时电路就如图（f）。 （f）带有消抖电路的校正电路 6．整点报时电路 电路应在整点前 10 秒钟内开始整点报时，即当时间在 59 分 50 秒到 59 分 59 秒期 间时，报时电路报时控制信号。 当时间在 59 分 50 秒到 59 分 59 秒期间时，分十位、分个位和秒十位均保持不变， 分别为 5、9 和 5，因此可将分计数器十位的 QＣ和 QＡ 、个位的 QＤ和 QＡ及秒计数器十位的 QＣ和 QＡ相与，从而产生报时控制信号。 报时电路可选 74HC30 来构成。74HC30 为 8 输入与非门。 说明：当时间在59分50秒到59分59秒期间时 分十位、分个 位和秒十位均保持不变，分别为5，9和5； 因此，可以将分计数器十位的Qc和QA，个位的QD和QA及 秒计数器十位的QC和QA相与，从而产生报时控制信号。 分计数器十位 的Qc和QA 分计数器个位 的QD和QA 秒计数器十位 的QC和QA VCC 5V IO1 IO2 IO3 IO4 IO5 IO6 数字钟设计－整点报时电路部分 1 2 3 4 5 6 11 12 U1 74HC30D 第 页4 VCC 5V 8 X1 4V_0.5W
    四、元器件 1．四连面包板 1 块（编号 A45） 2．镊子 1 把 3．剪刀 1 把 4．共阴八段数码管 6 个 5．网络线 2 米/人 6．CD4511 集成块 6 块 7．CD4060 集成块 1 块 8．74HC390 集成块 3 块 9．74HC51 集成块 1 块 10．74HC00 集成块 4 块 11．74HC30 集成块 1 块 12．10MΩ电阻 5 个 13．500Ω电阻 14 个 14．30p 电容 2 个 15．32.768k 时钟晶体 1 个 16．蜂鸣器 10 个（每班） 1） 芯片连接图 1)74HC00D 2)CD4511 3)74HC390D 4)74HC51D 第 页5
    2．面包板的介绍 面包板一块总共由五部分组成，一竖四横，面包板本身就是一种免焊电板。 面包板的样式是： 面包板的注意事项： 1． 面包板旁一般附有香蕉插座，用来输入电压、信号及接地。 2． 上图中连着的黑线表示插孔是相通的。 第 页6
    3． 拉线时，尽量将线紧贴面包板，把线成直角，避免交叉，也不要跨越元件。 4． 面包板使用久后，有时插孔间连接铜线会发生脱落现象，此时要将此排插孔做记号。 并不再使用。 五、各功能块电路图 数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，可以由许多中小规模集成电路组成，所以可 以分成许多独立的电路。 Com A B C D E F G U5 SEVEN_SEG_COM_K （一） 六进制电路 由 74HC390、7400、数码管与 4511 组成，电路如图一。 U1A 3 1 2 74HC00D U2A 3 1 2 74HC00D V1 32Hz 5V 3 5 6 7 1 4 2 U3A 1INA 1INB 1CLR 1QA 1QB 1QC 1QD 74HC390D 13 12 11 10 9 15 14 7 1 2 6 5 4 3 U4 DA DB DC DD ~EL ~BI ~LT OA OB OC OD OE OF OG 4511BD VCC 5V 将十进制计数器转换为 六进制的连接方法 （二） 十进制电路 由 74HC390、7400、数码管与 4511 组成，电路如图二。 第 页7
    分享到：
    赞 收藏

    相关推荐

    资料库

    课程资源

    共收录17145份资料，累计13个分类，关注成员有19位，主要包括：PHP,网络管理,网页制作,Java,.Net,数据库,3G/移动开发,C/C++,游戏开发,嵌入式,讲义,软件测试,专业指导

    热门标签

    PHP 网络管理 网页制作 Java .Net 数据库 3G/移动开发 C/C++ 游戏开发 嵌入式 讲义 软件测试 专业指导

    最新资料