多功能数字电子钟-数电课程设计.doc

华南理工大学广州学院电子信息工程学院华南理工大学广州学院数字电路课程设计报告题目:多功能数字电子钟 专业： 自 动 化 班级： 一 班 姓名： 姚 楸 同组队员： 陈杰涛、姚 楸、李卓鸿、刘志健、吴壁文、陈孟鹏、黎杰豪、江泉河 学号: 201130087082 日期：2013年1月 一、 设计目的为了巩固课本所学知识，培养动手能力和实际解决问题的能力，加深对课堂知识的理解和运用，进一步学习和熟悉各种常用芯片的规格和使用，能掌握电路的组装和基本问题的排除。通过课程设计要实现以下两个目标：一、学生初步掌握电子线路的设计、组装及调试方法。即学生根据设计要求，查阅文献资料，收集、分析类似电路的性能，并通过组装调试等实践活动，使电路达到性能要求；二、课程设计为后续的毕业设计打好基础。毕业设计是系统的工程设计实践，而课程设计的着眼点是让学生开始从理论学习的轨道上逐渐引向实际方面，运用已学过的分析和设计电路的理论知识，逐步掌握工程设计的步骤和方法，同时，课程设计报告的书写，为今后从事技术工作撰写科技报告和技术资料打下基础。二、 设计要求和设计指标：a设计一个能显示时、分、秒的数字钟，显示时间从00：00：00到23：59：59；b设计的电路包括产生时基信号，时、分、秒的计时电路，显示电路。c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；d计时过程具有整点报时功能，当时间到达整点前10秒进行蜂鸣报时三、 总体框图设计本设计通过555定时器产生1HZ的方波通过加法器进行计数，计数后产生的BCD码通过译码器译码最后通过数码管显示出来。四、 功能模块设计和原理说明1、秒脉冲发生器秒信号发生电路由集成电路555定时器与RC组成的多谐振荡器构成。555定时器振荡电路是数字钟的核心部分，它的频率和稳定性直接关系到表的精度。因此选择555定时器构成的多谐振荡器，其中电容C1为10微法，C2为0.01微法，两个电阻R1= 10K R2=66.5K欧姆。此时在电路的输出端就得到了一个周期性的矩形波，其振荡频率为： f=1.43/(R1+2R2)C1 2、秒计数译码、译码以及显示部分设计 秒计数器为M=60的计数器，即显示0059，采用中规模集成电路双十进制计数器至少需要2片，因为10 M 100。它的个位为十进制，十位为六进制。本电路采用两片74LS192实现。当个位计数至1010时，通过 74LS08 二输入与非门连至清零端达到清零，当达到0000时，产生上升脉冲送给十位。十位计数至0110时清零。译码芯片使用CD4511BM3、分计数译码、译码以及显示部分设计分计数器同秒计数器一样为M=60的计数器，即显示0059，采用中规模集成电路双十进制计数器使用2片，因为10 M 100。它的个位为十进制，十位为六进制。本电路采用两片74LS192实现。当秒计数器十位计数至0110时清零，达到0000时产生上升沿脉冲送入分计数器的个位开始计数。当个位计数至1010时清零产生上升脉冲送给十位。十位计数至0110时继续清零。译码芯片使用CD4511BM4、时计数译码、译码以及显示部分设计时为二十四进制计数器，显示为0023，个位仍为十进制，而十位为三进制，但当十进位计到2，而个位计到4时清零，就为二十四进制了。时计数进位类似于分和秒。译码芯片使用CD4511BM.。5、整点前十秒报时当时的十位数计数器输出0101，个位数输出1001，秒的十位数输出0101时通过两片四路的与非门74ls20op和一个与门74ls08和一个非门74ls04共同组成一个报时电路。相当于六路与门。6、校时电路 时校时 分校时校时时要对74LS192的5端脚输入高电平，本设计直接使用555定时器产生的方波高电平来触发。五、 主要元器件的选择脉冲发生器使用555定时器555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器产生秒脉冲。计数器使用74LS192 功能表如下：译码芯片使用CD4511BM功能表 使用了与门74LS08功能表74LS04功能表74LS20四路与非门功能表数码管使用的是共阴七段数码管六、 总电路图程序说明总电路仿真图通过每两片74LS192构成数字时钟的时模块、分模块、秒模块其中时是24进制的，分和秒是60进制的，秒模块计数计到60的时侯立刻产生清零信号和进信号是分模块加一，分到时和秒到分一样。校时的高电平是来自于555定时器产生的脉冲，整点报时是通过六路与非，只有符合当时钟走到59分50秒时开始报时，报时的时间为十秒。实物图PCB电路图译码显示部分计时部分七、本设计改进建议虽然本设计可以实现课程的要求，但是要使用在时间中还是不够的，因为没有闹钟功能，还有没有断电保存时间的功能，这些需要以后自己完善。八、心得体会此次数电课程设计，我们小组选择了最后一个课题多功能数字电子钟。这个课题相对于其他课题，算是最难的一个了。我们小组几个人，不知道搞了多少个白天夜晚，终于把这设计弄出来。起初，在设计电路图方面，我们展开了激烈的讨论，商讨怎样才能用最少，最简的电子元器件实现课程要求，最终我们决定采用555定时器产生1HZ的方波通过加法器进行计数，计数后产生的BCD码通过译码器译码最后通过数码管显示出来。在设计PCB电路图时，我们也遇到了不少难题，如板子长宽不够，需要几块板，有的线画不了，需要几根跳线。此次为了板子空间的需要，我们的电阻，也采购了贴片电阻，在焊接时，也更加的考验了我们的焊工，经过我们的不懈努力，最终将实物焊接完成。稍微遗憾的是，我们小组此次的课程设计，不能实现所有的要求功能，由于时间的不够，我们的设计没有闹钟功