数字电子技术课程设计-数字电子钟设计.doc

成绩 课程设计报告 题 目 数字电子钟设计 课 程 名 称 数字电子技术 院 部 名 称 专 业 电气工程及其自动化 班 级 学 生 姓 名 学 号 课程设计地点 C105 课程设计学时 1周 指 导 教 师 金陵科技学院教务处制目 录第1章 绪论31.1 相关背景知识31.2 课程设计目的31.3课程设计任务3第2章 数字电子钟基本原理42.1总原理框图42.2总体设计仿真电路图4第3章 单元电路设计53.1秒脉冲发生器53.2 秒、分、时计数显示73.3 秒、分、时译码显示93.4 校时电路11第4章 实验室调试及总结体会124.1 实验电路调试124.2 心得体会13附录一 原件清单13附录二 实物图14参考文献14第1章 绪论1.1 相关背景知识电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。电子钟是一种高精度的计时工具，它采用了集成电路和石英技术，因此走时精度高，稳定性能好，使 用方便，且不需要经常调校。电子钟根据显示方式不同，分为指针式电子钟和数字式电子钟。指针式电子 钟采用机械传动带动指针显示；而数字式电子钟则是采用译码电路驱动数码显示器件，以数字形式显示。 这些译码显示器件，利用集成技术可以做的非常小巧，也可以另加一定的驱动电路，推动霓红灯或白炽灯 显示系统，制做成大型电子钟表。因此，数字式电子钟用途非常广泛。1.2 课程设计目的1、学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握数字电路系统设计的基本方法、设计步骤，进一步熟悉和掌握常用数字电路元器件的应用。2、学习和练习在面包板上接线的方法、技术、注意事项。3、学习数字电路实物制作、调试、测试、故障查找和排除的方法、技巧。4、培养细致、认真做实验的习惯。5、培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。1.3课程设计任务 1.准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间。 2.小时计时采用24进制的计时方式，分、秒采用60进制的计时方式。 3.具有快速校准时、分、秒的功能。 第2章 数字电子钟基本原理2.1总原理框图数字电子钟的电路组成方框图如图2.1所示。它包括秒发生器电路、计数电路、译码显示电路、校时电路等四个部分组成。其中秒发生器电路、校时电路、二部分尤为重要。由秒发生器电路产生周期为一秒的方波，然后与校时电路共同控制计数电路，正常计时时，由秒发生器电路触发计数电路计数。再通过译码器驱动数码管显示时间。当数码管显示时间与标准时间有偏差时，打开校时电路，进行调节。图2.1 数字电子钟框图2.2总体设计仿真电路图第3章 单元电路设计3.1秒脉冲发生器1.脉冲发生器是数字钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量。我打算通过555定时器产生秒脉冲。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。需要的芯片有集成电路555定时器，结构如图3.1.1。通过调节RC得到周期为一秒的脉冲，结构图如图3.1.2。图3.1.1 555定时器555定时器的功能表：清零端高触发端TH低触发端Q放电管T功能00导通直接清零101x保持上一状态保持上一状态110x保持上一状态保持上一状态1010110导通截止置1清零 图3.1.2秒脉冲发生器 3.2 秒、分、时计数显示秒、分、时分别为60、60、24、进制计数器、秒、分均为60进制，即显示0059，它们的个位为十进制，十位为六进制。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。我们这里采用CD4518，该IC是一种同步加计数器，在一个封装中含有两个可互换二/十进制计数器，其功能引脚分别为17和915。该计数器是单路系列脉冲输入（1脚或2脚；9脚或10脚），4路BCD码信号输出（3脚6脚；11脚14脚），引脚图3.2.1及真值表如图3.2.2。图3.2.1 CD4518引脚图图3.2.2 CD4518真值表计数器仿真电路图如下：3.3 秒、分、时译码显示译码是将给定的代码进行翻译。计数器采用的码制不同，译码电路也不同。这里我们用CD4511，它是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码七段码译码器，特点如下：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流,引脚图如3.3。图3.3 CD4511引脚图CD4511真值表：表3-2 CD 4511的真值表译码显示仿真电路图如下：3.4 校时电路“秒”校时采用等待校时法。正常工作时，将开关S1拨向VDD位置，不影响与门G1传送秒计数信号。进行校对时，将S1拨向接地位置，封闭与门G1，暂停秒计时。标准时间一到，立即将S1拨回VDD位置，开放与门G1。“分”和“时”校时采用加速校时法。正常工作时，S2和S3接地，封闭与门G3或G5，不影响或门G2或G4传送秒、分进位计数脉冲。进行校对时，将S2、S3拨向VDD位置，秒脉冲通过G3、G2或G5、G4直接引入“分”、“时”计数器，让“分”、“时”计数器以秒节奏快速计数。待标准时、分一到，立即将S2、S3拨回接地位置，封锁秒脉冲信号，开放或门G2、G4对秒、分进位计数脉冲的传送，电路图3.4所示图3.4 校时电路校时仿真电路如下：第4章 实验室调试及总结体会4.1 实验电路调试1.调试电路要分模块进行，分顺序的进行。2. 每连接一个模块都要进行检查，看是否有没有连接错误，能不能出结果。3.电路连接好后，无法正确显示的时候，可进行通电调试过程中检查电源、底线有没有接好，有没有接错的问题，还是没有现象的话在通电状态下用外用表测量电路中有些节点的点位，是不是和理论的有出入。4.如果实在还是有问题，那么就要去检查一下自己的电路的原理徒有没有问题。如果说电路原理图有大的错误，那么再怎么搞都是不会出结果的！4.2 心得体会通过本课程设计，能够较全面地巩固和应用“数字电子技术”课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握小型数字系统设计的基本方法。能合理、灵活地应用各种标准集成电路器件实现规定的数字系统。培养独立思考、独立准备资料、独立设计规定功能的数字系统的能力。培养独立进行实验，包括电路布局、安装、调试和排除故障的能力。培养书写综合设计实验报告的能力等。 附录一 原件清单元件名称型号数量特殊要求备注555定时器NE5551电阻47k2与门74LS08D8或门74LS32D6计数器74lS1616数码管SEVEN_SEG_COM_K6 5V(共阴)显示译码器CD45116电容10uF10.01uF1电位器10k1 参考文献1李万臣主编，数字电子技术基础与课程设计 哈尔滨工程大学出版社2谢自美主编，电子线路设计,实验,测试(第三版) 华中科技大学出版社3康华光.电子技术基础数字部分(第五版).高等教育出版社. 20074杨欣. 莱.诺克斯. 王玉凤. 刘湘黔. 电子设计从零开始第2版.清华大学出版社，20105郭培源.电子电路及电子器件（第2版）高等教育出版社，20032.2计数器有了时间标准“秒”信号后，就可以根据设计要求设定时、分、秒计数器：分和秒计数器都采用60进制计数器，时采用24进制的计数器，都可采用74LS160来实现。74LS160是十进制同步加法计数器2.1振荡器电路振荡器是数字钟的核心，它的作用是产生一个频率标准时间频率信号，然后再由分频器分秒脉冲，因此，振荡器频率的精度与稳定度基本决4定了数字电子钟的质量。振荡器的稳定度及频率的精确度解决了数字钟计时的准确程度，通常选用石英晶体构成振荡器。一般来说，振荡器的频率越高，计时精度越高。这里采用的是555定时器与RC组成的多