1 數(shù)字電子技術數(shù)字時鐘設計書 一前言 鐘表作為一種定時工具被廣泛的使用在生產生活的各方面。人類最初依靠太陽的角度來進行定時，所以受天氣的影響比較大，為了克服依靠自然現(xiàn)象定時的缺點人們發(fā)明的機器鐘表，電子鐘表一系列的定時工具。 自改革開放以來我國科技得以高速發(fā)展，尤其是電子技術的飛速發(fā)展。各種各樣的電器器材憑空而出。 下面我們就以數(shù)字鐘為例簡單介紹一下。數(shù)字鐘我們聽到這幾個字，第一反應就是我們所說的數(shù)字，不錯數(shù)字鐘就是以數(shù)字顯示取代模擬表盤的鐘表， 數(shù)字 電子 鐘是一種用數(shù)字電路技術實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機 式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命， 電子鐘表具有價格便宜，質量輕，定時誤差小等優(yōu)點，被廣泛的應用在生產，生活的各個方面。由于電子鐘能提供精確又被廣泛的運用在各種測量之中。 二 設計要求 1. 設計一個能直接顯示“分”、“秒”的數(shù)字電子鐘 ,要求 60分鐘為一計時周期。 2. 電路具有校時 (分 )功能。 三設計目的 此次實驗設計目的在于培養(yǎng)學生們的操作實踐能力。通過對數(shù)字時鐘原理的學習，增強同學們的理論知識以及思維能力。此次實驗設計不單是理論的實現(xiàn)，相反的，更多的在于操作能力的鍛 煉。通過對數(shù)字時鐘的實踐操作，讓同學們從中收獲甚多。 學會元器件識別、測試和安裝的方法，掌握萬用表的使用方法，學 2 會利用軟、硬件獨立進行電子設備的整機裝配、調試方法，并達到產品的質量要求，從而鍛煉和提高學生的動手能力，鞏固和加深對電子學理論知識的理解和掌握，為以后專業(yè)設計、課程設計及畢業(yè)設計準備必要的工藝知識和操作技能。 培養(yǎng)學生綜合運用理論知識解決實際問題的能力 。 掌握電子線路的基本原理、基本方法 ， 掌握焊接的基本技能，達到焊點大小適中、均勻、圓潤、光亮、無虛焊的要求，通過簡單電器的安裝制作，熟悉電子儀器的安裝制作 過程和電路的調試及簡單故障排除的技能。 四電路設計方案 多功能數(shù)字鐘原理框架如圖所示，電路包括以下幾個部分：標準秒信號發(fā)生器、顯示電路、分秒計數(shù)器、校時電路。 顯 示 電 路 分譯碼器 秒譯碼器 分計數(shù)器 秒計數(shù)器器 分校對電路 秒校對電路 脈沖發(fā)生電路 3 此次數(shù)字數(shù)字設計利用所給的芯片設計完成。利用 4 個數(shù)碼管完成顯示電路的設計，所用數(shù)碼管為共 陰 性。 數(shù)碼管）顯示器的 七段碼譯碼器， 所以 做此次數(shù)字時鐘的譯碼器。本實驗用到的計數(shù)器是 744 五 十進制計數(shù)器，它有兩個時鐘輸入端 中， Q 組成一位二進制計數(shù)器； 2 1成五進制計數(shù)器。設計中用了兩個開關，分別用做分、秒校對。最后數(shù)碼管跳動一秒所用的脈沖由 555 提供。 五 由于計數(shù)器輸出的是一個 8421，所以可以用 碼器和共 陰 數(shù)碼管來組成譯碼顯示電路。 驅動共陰極 數(shù)碼管）顯示器的 七段碼譯碼器，特點如下： 具有 隱和鎖存控制、七段譯碼及驅動功能的 提供較大的拉電流?？芍苯域寗?用 5 4 表 5 輸 入 輸 出 I C B A a b c d e f g 顯示 X X 0 X X X X 1 1 1 1 1 1 1 8 X 0 1 X X X X 0 0 0 0 0 0 0 消隱 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 2 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 3 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 4 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 5 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 6 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 7 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 8 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 9 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 消隱 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 消隱 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 消隱 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 消隱 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 消隱 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 消隱 1 1 1 X X X X 鎖 存 鎖存 5 表 3D 4511的真值表 本次電路設計所采用的計數(shù)器為 7474 五 十進制計數(shù)器，它有兩個時鐘輸入端 中， 0Q 組成一位二進制計數(shù)器； 2 1成五進制計數(shù)器；若將 0Q 與 連接，時鐘脈沖從 入，則構成了 8421十進制計數(shù)器。 74兩個清零端 1）、 2），兩個置 9端 1）和 2），其 74 圖 5 5 Q 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 0 3 0 0 1 1 4 0 1 0 0 5 0 1 0 1 6 0 1 1 0 7 0 1 1 1 8 1 0 0 0 9 1 0 0 1 ) 2 ) 3 ) 6 ) 7 4 2 1 746 74功能 ： (1)異步清零功能。當 0(2),)=0 時，若 9(1),)=0 時，則計數(shù)器清零，并與 關。 (2)異步置 9 功能。當 0(2),)=1 時，計數(shù)器置 9，即被置成 1001的狀態(tài)，置 9功能也于 (3)計數(shù)功能，當 , 時計數(shù)器計數(shù)。根據(jù)不同接法，還可實現(xiàn)二進制、五進制。 555定時器的集成電路引腳如 5 腳為接地端（ 2 腳為低觸發(fā)端（ ）、 3 腳為輸出端 （ 4 腳為復位端（ R ）、 5 腳為控制電壓端（ 6 腳為高觸發(fā)端（ 7 腳為放電端（ D）、 8腳為電源端（ 表 5 555定時器的功能表 輸入 中間狀態(tài) 輸出 放電管狀態(tài) 高觸發(fā)端低觸發(fā)端R S Q 0 0 導通 1 0 導通 1 保持 保持不變 通 變 * 變 截止 555 定時器 1沖輸出的計算： 由 電源電壓去 5 100以取 采用如下 圖所示的電路，則： 8 322R 22 故得 2. 又由公式可知： T=（ 若去 C=10代入上式得到： 3 =48k 因 2，所以取兩只 47k 的電阻與一個 2k 的電位器串聯(lián)，即得到 1輸出脈沖。 六電路原理圖及工作原理 數(shù)字時鐘電路總原理圖 9 數(shù)字時鐘電路總仿真圖 秒電路仿真 10 分電路仿真 脈沖發(fā)生器仿真 11 校對電路仿 七電路的安裝與測試 測試： 電路設計好之后需要經過測試確認電路可行性后，方可安裝焊接電路。 測試順序為：分頻電路模塊、計數(shù)器模塊、譯碼顯示電路模塊、校對模塊。每個模塊進行測試都確認無誤后，即可把每個模塊連接好，組成一個完整的數(shù)字時鐘。 根據(jù)軟件對電路仿真后得出的結論是沒有問題的，在一般情況下接線后不會有問題，但是測試時接線不能出錯。 安裝焊接： 首先應把芯片整體的排布有一個概念，盡量做到整齊、容易檢查、走線、飛線簡單。注意各個芯片 的接地端和電源端要焊接好，不要出現(xiàn)虛焊等情況。由于電路比較復雜，焊接完成后若出現(xiàn)問題 ，需要反復檢查，盡量解決問題。 八 心得體會 通過此次的數(shù)字時鐘課程設計，無疑的一點：我學到了很多。早在大一的時候我就在問自己我學電路分析究竟拿來干什么，學數(shù)字電子技術基礎拿來干什么，媒體啊摹都埋頭苦干在書本上，一點興趣都沒有，一點趣味都沒有，以至于花了時間在課本上，卻沒讓自己得到更多的收獲?？蛇@次不一樣了，我對專業(yè)的興趣來了，我對專業(yè)的熱情燃燒了，此次的數(shù)字時鐘課程設計就是我對專業(yè)熱情 12 燃燒的導火線。通過此次的數(shù) 字時鐘課程設計，不僅讓我對專業(yè)重新了解，也讓我在其中學到了很多，從理論學習到實踐學習，其理論、實踐的完美結合更讓我知道了電子信息工程的本質。 九 參考文獻 【 1】閻石 數(shù)字電子技術基礎（第五版） 北京：高等教育出版社 2006 【 2】張克農 數(shù)字電子技術基礎 北京：高等教育出版社 2003 【 3】趙淑范 等 電子技術實驗與課程設計 北京：清華大學出版社 2006 【 4】陳光明 等 電子技術課程設計與綜合實訓北京：北京航空航天大學出版社 2007 【 5】李銀華等 電子線路設計指導北京： 北京航空航天大學出版社 2006 【 6】黃智偉 全國大學生電子設計競賽制作實訓北京：北京航空航天大學出版社 7】楊志忠 數(shù)字電子技術基礎北京：高等教育出版社 2004 【 8】彭介華 電子技術