數(shù)字鐘實驗報告

-標(biāo)準(zhǔn)化文件發(fā)布號：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

多級分頻器

數(shù)字電子課程設(shè)計實驗報告多級分頻器

數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)“時”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計時裝置。鐘表的數(shù)字化在提高報時精度的同時，也大大擴(kuò)展了它的功能，諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、定時啟閉路燈等。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實的意義。一、設(shè)計目的1）掌握數(shù)字鐘的設(shè)計、組裝與調(diào)試方法。2）熟悉集成電路的使用方法。二、設(shè)計任務(wù)與要求1）時鐘顯示功能，能夠以十進(jìn)制顯示“時”、“分”、“秒”。2）具有校準(zhǔn)時、分的功能。3）整點自動報時，在整點時，便自動發(fā)出鳴叫聲，時長1s。三、數(shù)字鐘的基本原理及電路設(shè)計一個具有計時、校時、報時、顯示等基本功能的數(shù)字鐘主要由振蕩器、分頻器、計數(shù)器、譯碼器、顯示器、校時電路、報時電路等七部分組成。石英晶體振蕩器產(chǎn)生的信號經(jīng)過分頻器得到秒脈沖，秒脈沖送入計數(shù)器計數(shù)，計數(shù)結(jié)果通過“時”、“分”、“秒”譯碼器譯碼，并通過顯示器顯示時間。數(shù)字鐘的整機(jī)邏輯框圖如下：

譯碼顯示電路

時計數(shù)器分計數(shù)器秒計數(shù)器

振蕩器校時電路報時電路

數(shù)字鐘整機(jī)邏輯圖1）振蕩器振蕩器可由晶振組成，也可以由555定時器組成。下圖是由555定時器構(gòu)成的1KHZ的自激振蕩器，其原理是0.7(2R3+R4+R5)C4=1ms，f=1/t=1KHZ。下圖為555定時器產(chǎn)生頻率為1KHZ信號的電路

2

分頻器計時是1HZ的脈沖才是1S計一次數(shù)，所以需要分頻才能得到1HZ的脈沖，如下圖所示電路，是三個用十進(jìn)制計數(shù)器74LS90串聯(lián)而成的分頻器，分頻原理是在74LS90的輸出端子中，從低位輸入10個脈沖才從高位輸出1個脈沖，這樣一片74LS90就可以起十分頻的作用，三個74LS90串聯(lián)就構(gòu)成了千分頻的電路，輸出的便是1HZ的信號，從而達(dá)到目的。在仿真時，1HZ的頻率太慢了，在實際中得到的時間不是1S計數(shù)一次，所以仿真都是用函數(shù)發(fā)生器代替。

計數(shù)器整個計數(shù)器電路由秒計數(shù)器、分計數(shù)器、時計數(shù)器串接而成。秒計數(shù)器和分計數(shù)器各自由計數(shù)。兩個十進(jìn)制計數(shù)器可以形成兩個六十進(jìn)制計數(shù)器。

3

六十進(jìn)制計數(shù)器由兩個十進(jìn)制計數(shù)器構(gòu)成的二十進(jìn)制計數(shù)器的電路圖

4

譯碼器譯碼器由六片74LS48組成，74LS248驅(qū)動器是與8421BCD編碼計數(shù)器配合用的7段譯碼驅(qū)動器。一片74LS248驅(qū)動一只數(shù)碼，72LS248是集電極開路輸出，為了限制數(shù)碼管的導(dǎo)通電流，在72LS247的輸出與數(shù)碼管的輸入端之間均應(yīng)串有限流電阻。

顯示器本系統(tǒng)用七段發(fā)光數(shù)碼管來顯示譯碼器輸出的數(shù)字，發(fā)光數(shù)碼管有兩種：共陽極或共陰極。74LS248驅(qū)動器是低電平輸出，采用共陰極極數(shù)碼管。

整點報時電路

5

校時電路剛接通電源或走時不準(zhǔn)時，都需要進(jìn)行時間校準(zhǔn)。校時的具體設(shè)計方法是：用一個單刀開關(guān)切換計數(shù)功能與校時功能，另一端接計數(shù)器的脈沖輸入端，開關(guān)擲下是就可以校時，打便是計時。

6

數(shù)量

6個6個2個

1數(shù)量

6個6個2個

1個若干2個6個4個2個一個一個

四、元器件清單器件

數(shù)碼顯示管74LS16074LS20

LM555CM

電阻器電容器74LS48

74LS00N與非門）

開關(guān)

三極管

蜂鳴器

五、課程設(shè)計報告總結(jié)做實驗仿真的過程花了我不少時間，只有當(dāng)做完時才發(fā)現(xiàn)做這個數(shù)字鐘看似很復(fù)雜，但是把每一個部分區(qū)分出來，就簡單多了。仿真過程中在調(diào)試時花了不少時間，其間換了不少器件，有的器件在理論上可行，但在實際運行中就無法看到效果，所以調(diào)試花了我不少時間，有時無法找出錯誤便更換器件重新接線以使電路正常運行。還有就是用不同頻率驅(qū)動時，低頻率的函數(shù)發(fā)生器不工作等等。還有，Multisim軟件有時會出問題，在理論上可行的電路在調(diào)試中未必能顯示出來，這就需要不斷地嘗試才能得出正確的答案。雖然很遺憾在實際加工電路板中失敗，可能是接線過程中沒有好好布局，導(dǎo)致線路過于凌亂，最后導(dǎo)致加工失敗，還有就是中途發(fā)現(xiàn)缺了器件，再去買回來時，預(yù)留的接線卻忘了要接哪里。但是在實際的操作過程中，能把理論中所學(xué)的知識靈活地運用起來，并在調(diào)試中會遇

7

到各種各樣的問題，電路的調(diào)試提高了我們解決問題的能力，學(xué)會了在設(shè)計中獨立解決問題，也包括怎樣去查找問題。似乎所有的事都得自己親手去操作才會在腦海中留下深刻的印象，這個課程設(shè)計讓我可以熟練的操作Multisim軟件，也了解了不少器件的功能的應(yīng)用，也加深了對數(shù)字電路認(rèn)識和理解