数字电子钟设计报告.doc

数字电子钟设计报告数电电子钟设计报告学院：通信学院 专业：电子科学与技术0801班 数电电子钟设计报告一、数电课程设计的目的：数字电子技术课程设计是在学习完数字电子电路课程之后，按照课程教学的要求，对学生进行综合性训练的一个实践性教学环节。主要目的是培养学生综合运用理论知识能力，分析问题和解决问题的能力，以及根据实际要求进行独立设计的能力；了解数字电子电路的一般设计方法，初步掌握数字电子线路安装、布线、调试等基本技能；熟练掌握电子电路基本元器件的使用方法，训练、提高读图能力；掌握组装、调试方法。二、课程设计题目描述和要求（1）设计一个有“时”、“分”、“秒”（12小时59分59秒）显示，且有校时功能的电子钟（选作）；（2）用集成芯片及元器件组成电子钟，并在实验箱上进行组装、调试；（3）写出设计、实验总结报告；三、实验器材及主要器件（1）74LS248（6片）（2）74LS00（1片）（3）74LS04（1片）（4）CC4518（5片）（5）555集成芯片（1片）（6）共阳七段显示器（6片）（7）电阻、电容、导线等（若干）四、数字计时器的设计思想要想构成数字钟，首先应选择一个脉冲源能自动地产生稳定的标准时间脉冲信号。而脉冲源产生的脉冲信号地频率较高，因此，需要进行分频，使得高频脉冲信号变成适合于计时的低频脉冲信号，即“秒脉冲信号”（频率为1Hz）。经过分频器输出的秒脉冲信号到计数器中进行计数。由于计时的规律是：60秒=1分，60分=1小时，24小时=1天，就需要分别设计60进制，24进制计数器，并发出驱动信号。各计数器输出信号经译码器、驱动器到数字显示器，是“时”、“分”、“秒”得以数字显示出来。值得注意的是：任何记时装置都有误差，因此应考虑校准时间电路。校时电路一般采用自动快速调整和手动调整, “自动快速调整”可利用分频器输出的不同频率的脉冲使显示时间自动迅速调整时间。“手动调整”可利用手动的节拍调准显示时间。数字钟的组成框图如图1.1所示分别由显示电路，译码电路，计数器，校时电路，和脉冲产生的分频器及振荡器。主要芯片原理CD4518原理：CD4518是一个同步加计数器，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CD4518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）。CD4518控制功能：CD4518有两个时钟输入端CP和EN,若用时钟上升沿触发,信号由CP输入,此时EN端为高电平（1）,若用时钟下降沿触发,信号由EN输入,此时CP端为低吨平（0）,同时复位端Cr也保持低电平（0）,只有满足了这些条件时,电路才会处于计数状态.否则没办法工作。将数片CD4518串行级联时，尽管每片CD4518属并行计数，但就整体而言已变成串行计数了。需要指出，CD4518未设置进位端，但可利用Q4做输出端。有人误将第一级的Q4端接到第二级的CP端，结果发现计数变成“逢八进一”了。原因在于Q4是在CP8作用下产生正跳变的，其上升沿不能作进位脉冲，只有其下降沿才是“逢十进一”的进位信号。正确接法应是将低位的Q4端接高位的EN端，高位计数器的CP端接USS。CD4518是一个双BCD同步加计数器，由两个相同的同步4级计数器组成。CD4518引脚功能(管脚功能)：1CP、2CP：时钟输入端。1CR、2CR：清除端。1EN、2EN：计数允许控制端。1Q01Q3：计数器输出端。2Q02Q3：计数器输出端。Vdd：正电源。Vss：地。如图2.2所示为CD4518引脚图图2.2 CD4518引脚图555定时器双极型555定时器由电阻分压器、比较器、基本RS触发器、双极型三极管T和输出缓冲器组成，其外部有八个引脚，第8脚为电源端，第1脚为接地端，第3脚为输出端，第4脚为直接复位端，第5脚为控制电压输入端，第6脚为复位控制端，第2脚为置位控制端，第7脚为放电端。如图2.5所示为555定时器引脚图。图2.5 555定时器引脚图选作功能（校时电路原理）：实际的数字钟电路由于秒信号的精确性和不可能做到完全准确无误，加之电路中其他原因，数字钟总会产生其他原因，数字钟总会产生走时误差的现象，因此，电路中就应该有校准时间的功能的电路。CD4011为两输入与非门集成电路，校时电路由与非门组成当校时开关K1、K2扳到A端时，校时的2Hz脉冲输送到时计数器和分计数器个位的CP端，进行时计数器和分计数器“时”、“分”的校准。当校时开关K1、K2扳到B端时，时计数器和分计数器的进位脉冲输送到时计数器和分计数器个位的CP端，时钟正常计时。五、心得体会每经历一个完整的课程设计后，总会感觉自己提升了许多，不止在专业技能上，也在自己耐心认真也提升了一个等级，感触最深的就是科学是容不得半点马虎的，对于我们电子科学与技术的同学来说面对庞大的电路模块，更得要在每次实践中悟出自己的途径。我们一般都会在课上学到一些最基本的东西，大多会用做题去巩固知识，但终归还是理论，而现在却可以将以前学的东西作出有实际价值的东西。在这个过程中，我的确学得到很多在书本上学不到的东西，如：如何利用现有的元件组装得到设计要求，如何找到错误的原因，如何布线让自己的电路板美观而且容易检查改正。这当中也遇到了不少的挫折，有时遇到了一个错误怎么找也找不到原因所在，找了老半天结果却是芯片的管脚接错了，底线忘布置了，有时更是忘接芯片的电源了。其中也遇到了这样问题电子钟的显示数字倒是没有问题了，但是数字无法进位，仔细调试了半天还是不能解决，最后反复检查电路，才弄明白原来是校时电路的接法存在一点问题，改正之后问题也再次得到了解决。在学习中的小问题在课堂上不可能犯，在动手的过程中却很有可能犯。特别是在接电路时，一不小心就会犯错，而且很不容易检查出来。对待实践中不会的问题我们通过互联网寻求答案，特别对于不熟悉芯片