四川大学小学期数电实验.ppt

7月4日：布置设计任务、讲解；领取元器件、工具7月5日：查资料、设计电路、仿真，初步作出设计报告7月6、7、8、11、12日：安装调试，完成后老师验收，交电路板和报告，退还工具7月13日：实践结束（老师：修改报告、提交成绩。同学：搬家）,2016年度实践周数字石钟设计与安装时间安排,数字石英钟,课程设计目的数字石英钟是由数字集成电路做成的现代计时器，与传统的机械钟相比，它具有走时准确、显示直观、无机械传动装置等优点，因而广泛用于车站、码头、机场等公共场所。1、培养学生综合运用所学知识，设计小系统电路的能力。2、提高学生合理布局、独立安装电路的工艺能力。3、培养学生运用仪器设备调试系统，查找并解除故障的能力。,数字石英钟的设计要求：1.基本要求：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；设计电路包括时基信号，时、分、秒计时电路，数字显示电路。2.扩展功能校时电路整点报时电路,数字石英钟的工作原理框图,时基产生电路,主体电路是由功能部件或单元电路组成的。在设计这些电路或选择部件时，尽量选用同类型的器件，如所有功能部件都采用TTL集成电路或都采用CMOS集成电路。整个系统所用的器件种类应尽可能少。下面介绍各功能部件与单元电路的设计。,主体电路的设计,一、振荡电路,振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，通常选用石英晶体构成振荡器电路。一般来说，振荡器的频率越高，计时精度越高。,74LS00,分频电路的目的一是产生标准的秒信号。二是得到功能扩展所需的信号。,二、分频电路,1、二分频把振荡器产生的2MHz的方波信号通过双JK触发器74LS73，二分频后得到一1MHz的方波信号,Q,Q,Q,Q,2MHZ,1MHZ,“1”,74LS73管脚功能图,2、多级十分频电路,把1MHz的方波信号经过多级10分频，变成标准的1秒信号，作为数字钟的秒脉冲信号。分频器采用74LS390计数器，该计数器由双二-五-十进制构成。计数器有两个独立的2进制计数器和两个独立的5进制计数器.级联后可构成双十进制计数器（M100=1010）。,74LS390管脚功能图及功能表,三、计数器的设计,1、秒、分60进制计数器的设计,秒和分计数器都是模M=60的计数器，其计数规律为0001585900,用74LS390作60进制的个位计数器，74LS92（二-六-十二进制计数器）作60进制的十位计数器，把它们级联起来构成M=60进制的秒、分计数器。,10,6,10,1秒标准信号,秒个位,秒十位,分个位,74LS92的管脚图及功能表,秒十位进位信号,秒个位进位信号,2、时计数器的设计,用74LS390计数器中的两个10进制级联成100进制计数器，再用反馈清0法构成模24进制计数器。,时计数器是模M=24的计数器，计数规律是从000102222300。,M=24小时计数器电路（参考）,CP,“1”,测试（LT）：试灯信号输入端，用以检查数码管的好好。当LT=0七段全亮，显示日。消隐1（BI）：熄灭信号输入端，用于间歇显示的控制。消隐2（RBI）：灭0信号输入端。当它为0时，输入DCBA=0000时，七段全灭，数码管不显示。,1.译码器,74LS48,74LS48是七段显示译码器，能把二进制码翻译成十进制数，通过数码管显示出来。,四、译码显示电路,74LS48的功能表,2.数码显示器,共阴极数码管,共阳极数码管,3.译码显示电路的连接,译码器47LS48的使能端全部接高电平，输出端a、b、c、d、e、f、g分别与数码管的a、b、c、d、e、f、g一一对应相连。注意：数码管的3或8管脚必须有一个接地。,当数字钟接通电源或者计时出现误差时，需要校正时间。校时是数字钟应具备的基本功能。对校时电路的要求是，在小时校正时，不影响分和秒的正常计数；在分校正时，不影响秒和小时的正常计数。校时电路是由与非门构成的组合逻辑电路，校时开关S1或S2为“0”或“1”时，可能会产生抖动，这里，接电容C1、C2可以缓解抖动。必要时还应将其改为去抖动开关电路。,五、校时电路,CLK=CLK秒S1+CLK校S1=CLK秒S1*CLK校S1,当S1=1时，CLK=CLK秒当S1=0时，CLK=CLK校,CLK,校时信号,秒十位进位信号,六、整点报时电路,仿广播电台整点报时电路的功能要求：每当数字钟计时快要到整点时发出声响，通常按照4低音1高音的顺序发出间断声响，以最后一声高音结束的时刻为整点时刻。设4声低音（约500Hz）分别发生在59分51秒、53秒、55秒及57秒，最后一声高音（约1kHz）发生在59分59秒，它们的持续时间均为1秒。,分个位,分十位,秒十位,秒个位,Q3Q2Q1Q0,0101,1001,0101,0000,0001,0010,0011,0100,0101,0110,0111,1000,1001,5,9,5,Q3Q2Q1Q0,Q3Q2Q1Q0,Q3Q2Q1Q0,整点报时条件,分十位的Q2Q0=11,分个位的Q3Q0=11,秒十位的Q2Q0=11,秒个位的Q0=1时,9,5,1、3、5、7、9,5,整点报时电路图,数字石英钟的设计电路图（参考）,电路安装与调试,一、指定元器件；材料；工具74LS006、74LS201、74LS731、74LS3905、74LS922、74LS486、数码管6、晶振1、蜂鸣器1三极管90111、开关3、电阻、电容面包板、导线、剪刀、镊子、剥线钳,蜂鸣器,单刀双掷开关,三极管9011,石英晶振,ebc,二、安装与调试在面包板上合理分配各功能区，按功能单元逐个安装。先安装主体电路，再安装扩展电路。安装过程中注意安装好一块，调试一块。然后再整体连接调试。,面包板上合理分配各功能区,注意事项：1、使用时集成块时要认清型号及管脚功能，注意管脚顺序（槽口方向），正确处理各功能脚的电平，电源正负不要接反。2、布线要整齐、美观，用颜色区分连线的功能（如电