1、數(shù)字電子技術(shù)課程實(shí)習(xí)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)化教研室數(shù)字電子技術(shù)課程實(shí)習(xí)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)化教研室 數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵罚瑥V泛用于個(gè)人家庭以及車站、碼頭、劇場(chǎng)、辦公室等公共場(chǎng)所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進(jìn)的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時(shí)準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，它還用于計(jì)時(shí)、自動(dòng)報(bào)時(shí)及自動(dòng)控制等各個(gè)領(lǐng)域。 鑒于數(shù)字鐘電路的基本組成包含了數(shù)字電路的主要組成部分。為了幫助同學(xué)們將已經(jīng)學(xué)過的比較零散的數(shù)字電路的知識(shí)能夠有機(jī)的、系統(tǒng)地聯(lián)系起來用于實(shí)際，培養(yǎng)綜合分析、設(shè)計(jì)電路的能力，進(jìn)行數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)是必要的。 數(shù)字鐘已成為人

2、們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚哪繕?biāo)與任務(wù)：掌握數(shù)字鐘的工作原理。理解數(shù)字電路的設(shè)計(jì)方法。掌握典型集成芯片的功能的使用。能按課題需要查閱書籍、手冊(cè)、圖表和文獻(xiàn)資料。掌握數(shù)字鐘的組成原理，能自行設(shè)計(jì)相應(yīng)的出電路。 掌握使用EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）工具設(shè)計(jì)數(shù)字電路的方法，包括設(shè)計(jì)輸入、編譯、軟件仿真、下載和硬件仿真等全過程。目標(biāo)與任務(wù)：掌握數(shù)字鐘的工作原理。設(shè)計(jì)要求：用中、小規(guī)模集成器件設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字鐘l、有時(shí)、分、秒數(shù)字顯示2、計(jì)時(shí)以一周夜24小時(shí)為一周期。3、具有校時(shí)功能。任何時(shí)候可對(duì)數(shù)字鐘進(jìn)行校準(zhǔn)。4、具有報(bào)時(shí)功能。計(jì)時(shí)至整點(diǎn)時(shí)，揚(yáng)聲器鳴響。5、寫出設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。設(shè)計(jì)要求：用中、小規(guī)模集成器件設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)

3、字鐘實(shí)習(xí)條件數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)可編程邏輯器件模塊軟件平臺(tái)是ALTERA公司的QUARTUSII 實(shí)習(xí)條件數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體設(shè)計(jì)： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和給定的條件，選擇總體電路方案。并根據(jù)整機(jī)的功能要求，將復(fù)雜的電路分解成若干個(gè)較簡(jiǎn)單的單元電路，明確各個(gè)單元的作用和任務(wù)，畫出整機(jī)的原理方框圖?？傮w設(shè)計(jì)： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和給定的條件，選擇總1、信號(hào)源 時(shí)序電路的工作需要脈沖觸發(fā)，數(shù)字鐘的心臟就是1Hz脈沖信號(hào)源。2、計(jì)數(shù)器 它應(yīng)由模為60的秒計(jì)數(shù)器、模為60的分計(jì)數(shù)器及模為24的時(shí)計(jì)數(shù)器組成。3、譯碼顯示 時(shí)、分、秒均為數(shù)字顯示，需要由計(jì)數(shù)器經(jīng)譯碼器驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)。4、校時(shí)電路 本設(shè)計(jì)只要求校小時(shí)、校

4、分鐘，故可采用開關(guān)控制校時(shí)方法，直接用秒脈沖對(duì)時(shí)、分計(jì)數(shù)器進(jìn)行校時(shí)操作。5、整點(diǎn)報(bào)時(shí) 為使數(shù)字鐘在整點(diǎn)報(bào)時(shí)并有樂感，可設(shè)計(jì)一音樂鳴響電路，用分向時(shí)的進(jìn)位信號(hào)觸發(fā)。 1、信號(hào)源 數(shù)字鐘方案框圖 計(jì)數(shù)器時(shí)鐘信號(hào)校時(shí)電路譯碼顯示整點(diǎn)報(bào)時(shí)數(shù)字鐘方案框圖 計(jì)數(shù)器時(shí)鐘信號(hào)校時(shí)電路譯碼顯示整點(diǎn)報(bào)時(shí)數(shù)字鐘的組成和原理 數(shù)字鐘一般由石英振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器/驅(qū)動(dòng)器、顯示器以及校時(shí)和報(bào)時(shí)等幾部分組成。這些都是數(shù)字電路中應(yīng)用最廣泛的基本電路。石英晶體振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)送到分頻器，分頻器將振蕩器輸出的脈沖信號(hào)分成每秒一次（1HZ）的方波作為秒脈沖，秒脈沖信號(hào)送入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，并把累計(jì)的結(jié)果通過譯碼以“時(shí)

5、”、“分”、“秒”的十進(jìn)制數(shù)字顯示出來。 “秒”、“分”計(jì)數(shù)均由兩級(jí)計(jì)數(shù)器組成的六十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路實(shí)現(xiàn)?！皶r(shí)”計(jì)數(shù)由兩級(jí)計(jì)數(shù)器組成的二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)電路來實(shí)現(xiàn)。所有計(jì)數(shù)結(jié)果由對(duì)應(yīng)的譯碼器和LED（或LCD）數(shù)碼管顯示出來。 數(shù)字鐘的組成和原理 數(shù)字鐘一般由石英振蕩數(shù)字鐘電路原理框圖 數(shù)字鐘電路原理框圖 功能部件的實(shí)施1、時(shí)鐘源電路 2、秒、時(shí)、分計(jì)數(shù)器電路 采用兩塊74LS90十進(jìn)制計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)，利用反饋歸零的辦法，分別接成60進(jìn)制、60進(jìn)制、24進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路。秒進(jìn)位信號(hào)作為分計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘，分進(jìn)位信號(hào)作為小時(shí)計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘。功能部件的實(shí)施1、時(shí)鐘源電路 數(shù)字電子技術(shù)課程實(shí)習(xí)課件數(shù)字電子技術(shù)課程實(shí)習(xí)課

6、件功能部件的實(shí)施3、時(shí)間校準(zhǔn)電路（1）校秒：采用等待校時(shí)法，用秒校時(shí)開關(guān)將秒計(jì)數(shù)電路輸入的秒脈沖信號(hào)切斷，使秒顯示停留在原來所顯示的秒狀態(tài)不動(dòng)，等待著當(dāng)此中顯示與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間秒顯示相同時(shí)，立即恢復(fù)秒脈沖，完成秒顯示的校準(zhǔn)任務(wù)。功能部件的實(shí)施3、時(shí)間校準(zhǔn)電路功能部件的實(shí)施3、時(shí)間校準(zhǔn)電路（2）校時(shí)、分：采用加速校時(shí)法，就是將秒信號(hào)直接加到分計(jì)數(shù)或時(shí)計(jì)數(shù)電路的輸入端，使分或時(shí)的顯示變化極快，當(dāng)分或時(shí)的顯示變化到所需的鐘點(diǎn)時(shí)，切斷校時(shí)電路，完成校時(shí)任務(wù)。功能部件的實(shí)施3、時(shí)間校準(zhǔn)電路數(shù)字電子技術(shù)課程實(shí)習(xí)課件功能部件的實(shí)施4、整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路 要求在差10秒為整點(diǎn)時(shí)開始產(chǎn)生每隔一秒鳴叫一次的響聲，聲音共6次，

7、每次持續(xù)1秒。前五聲為低音500HZ左右，后一聲為高音1KHZ左右。其中包括控制部分和音頻部分。功能部件的實(shí)施4、整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路 功能部件的實(shí)施方案一：音樂整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路功能部件的實(shí)施方案一：音樂整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路功能部件的實(shí)施方案二：用門電路構(gòu)成 功能部件的實(shí)施方案二：用門電路構(gòu)成 功能部件之間的連接 單元電路選定后，要認(rèn)真地解決他們之間的連接，以保證單元電路在電平上、時(shí)序上協(xié)調(diào)一致，在電氣性能上應(yīng)該相互匹配，保證各部分邏輯功能得以實(shí)現(xiàn)并穩(wěn)定工作。功能部件之間的連接 單元電路選定后，要認(rèn)真地解決他功能部件之間的連接 時(shí)鐘源與計(jì)數(shù)器及校時(shí)電路之間的連接 時(shí)鐘源提供的信號(hào)送至秒個(gè)位計(jì)數(shù)器的CP輸入端；時(shí)鐘

8、源提供的信號(hào)同時(shí)送至校分電路和校時(shí)電路的校準(zhǔn)輸入端。計(jì)數(shù)器與計(jì)數(shù)器之間的連接 將秒計(jì)數(shù)器的清零信號(hào)送至校分電路的正常輸入端作為向分計(jì)數(shù)器的進(jìn)位信號(hào)；分計(jì)數(shù)器的清零信號(hào)送至校時(shí)電路的正常輸入端作為向時(shí)計(jì)數(shù)器的進(jìn)位信號(hào)。功能部件之間的連接 時(shí)鐘源與計(jì)數(shù)器及校時(shí)電路之間的連接功能部件之間的連接計(jì)數(shù)器與譯碼顯示器之間的連接 作為信號(hào)連接，將各計(jì)數(shù)器的Q3Q2Q1Qo分別送至譯碼器的A3A2A1Ao端即可。計(jì)數(shù)器與整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路之間的連接 將分向時(shí)計(jì)數(shù)器的進(jìn)位信號(hào)作為整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路的觸發(fā)信號(hào)即可。根據(jù)已經(jīng)確定的功能部件，最后組裝成完整的數(shù)字鐘。功能部件之間的連接計(jì)數(shù)器與譯碼顯示器之間的連接系統(tǒng)邏輯圖 顯示器譯碼器24進(jìn)制計(jì)數(shù)器顯示器譯碼器顯示器譯碼器60進(jìn)制計(jì)數(shù)器顯示器譯碼器顯示器譯碼器60進(jìn)制計(jì)數(shù)器顯示器譯碼器整點(diǎn)報(bào)時(shí)校時(shí)電路校分電路時(shí)鐘源系統(tǒng)邏輯圖 顯示器譯碼器24進(jìn)制計(jì)數(shù)器顯示器譯碼器顯示器譯碼調(diào)試 振蕩頻率調(diào)節(jié) 振蕩頻率是否約為lHz 計(jì)數(shù)器和顯示器測(cè)試 將1Hz脈沖信號(hào)分別送入各級(jí)計(jì)數(shù)器的輸入端，