数字电子钟电路设计 08自动化1班 张宇铎.doc

XXXXXXXXX XXXXXXXXX 课程设计报告课程设计报告 学学 院 院 沈阳工业大学沈阳工业大学 工程学院工程学院 专专 业 业 自动化自动化 班班 级 级 自动化自动化 0801 姓姓 名 名 张宇铎张宇铎 学学 号 号 220083608 指导教师 指导教师 韩翠霞韩翠霞 20 年年 月月 日日 1 目目 录录 空两行空两行 1 1 课程设计目的课程设计目的 2 2 2 2 课程设计题目和要求课程设计题目和要求 2 2 3 3 设计内容设计内容 3 3 4 4 设计总结设计总结 3 3 参考书目参考书目 4 4 附录附录 4 4 2 报告正文部分 报告正文部分 要求 正文部分一律用小四号字 宋体 1 5 倍行距 一级大标题四号字靠 左 加粗 二级大标题小四靠左 加粗 三级大标题小四不加粗 电装实习报告的内容如下电装实习报告的内容如下 1 1 课程设计目的课程设计目的 随着人们生活水平的提高 对时间的关注度也随之大幅度提高 数字电子钟的 存在 大大的方便了人们随时随地对之间的了解 数字电子钟现在已经广泛适用 于商场 车站 广场 家居等场所 给人们的生活 工作 学习 娱乐带来极大 的方便 数字电子钟不仅能准确的给人们显示时间 方便人们对时间的合理安排 还可 以提供整点报时功能 使人们在不经意间了解的时间的变化 更好的把握和安排好 时间 2 2 课程设计题目和要求课程设计题目和要求 课程设计题目课程设计题目 数字电子钟控制电路设计 课程设计要求课程设计要求 1 设计一个数字点钟的控制电路 做到可以显示时 分 秒 2 要求所设计的电子钟有校对功能 3 用数字电子材料实现 紧密结合本学期所学知识 课题描述课题描述 本次设计以数字电子为主 实现对时 分 秒数字显示的计时装置 周期 为 24 小时 显示满刻度为 23 时 59 分 59 秒 并具有校时功能的数字电子钟 3 本系统的设计电路由脉冲逻辑电路模块 时钟脉冲模块 时钟译码显示电路模 块 校时模块等几部分组成 译码器译码器译码器 时计数器分计数器 校对电路 秒计数器 时钟振荡器器分频器 图 a 数字电子钟的原理方框图如图 a 所示 干电路系统由秒信号发生器 时 分 号 它直接决定计时系统的精度 采用多谐振荡器加分频器实现 将标准秒信 号送入 秒计数器 秒计数器 采用 60 进制计数器 每累计 60 秒发一个 分脉 冲 信号 该信号将作为 分计数器 的时钟脉冲 分计数器 也采用 60 进制计 数器 每累计 60 分钟 发出一个 时脉冲 信号 该信号将被送到 时计数器 时计数器 采用 24 进制计时器 可实现对一天 24 小时的累计 译码显示电 路将 时 分 秒 计数器的输出状态经过七段显示译码器译码 通过六位 4 LED 七段显示器显示出来 校时电路是用来对 时 分 秒 显示数字进行 校对调整的 3 设计内容设计内容 数字钟实际上就是一个对标准频率 1HZ 进行计数的计数电路 由于起始 时间不能与标准时间 如北京时间 相同 所以要加入一个校对电路 对时间 进行调试 同时标准的 1HZ 时间信号必须做到准确稳定 以确保时钟正常运行的 稳定性 3 1 多谐振荡器电路多谐振荡器电路 图 b 5 图 b 为由 555 定时器组成的多谢振荡器 此部分是整个系统的核心部分 他 的准确性牵扯到整个时钟是否能够稳定的正常的工作 根据多谢振荡器的工作 原理 其工作原理为 接通电源后 电容 C 被充电 当 Vc 上升到 2Vcc 3 时 使 Vo 为低电平 同时放点三极管 T 导通 此时电容 C1 通过 R2 和 T 放电 Vc 下降 当 Vc 下降到 Vcc 3 时 Vo 反转为高电平 当放电结束时 T 截止 Vcc 将通过 R1 R2 向电容器 C 充电 当 Vc 上升到 2Vcc 3 时 电路又反转为低电平 如此周而复始 于 是 在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波 频率与 C R1 R2 有关 它 自己可以产生一定频率的脉冲 将其频率调制于时钟周期相同 然后经过分频器 后得到需要的秒脉冲信号 3 2 分频器电路分频器电路 图 c 分频器电路由图 c 所示 其作用是将多谢振荡器发出的脉冲信号经过 47LS4060 和 74LS250 的分频后 将其变成规整的 1Hz 的方波信号 其信号送到 读秒器中 以供读秒器进行技术 在整儿系统中 分频器充当着计数器的作用 3 3 计数器电路计数器电路 计数器电路是由 74LS290 采用 8421BCD 码制所实现 其作用是将秒的个位 和十位 分的个位和十位以及时的个位和十位进行十进制进位 再将秒计数器 6 分计数器和时计数器以六十进制进位 时计数器按照设计的意愿根据 12 进制或 者 24 进制进行计数 实现各个数字的链接 是整个系统中最重要的链接枢纽 此部分分为 时计数 分计数和秒计数三个部分 3 3 1 秒计数器电路 图 d 秒计数电路如图 d 所示 其作用是将秒的十位与个位实现十进制 将整个基 数器实现六十进制送入分计数器电路 其个位于十位的实现方法需将 与 下降沿有效 相连即可 下降没效 与 Z 秒输入信号相 连 可作为向上的进位信号与十位计数单元的 相连 7 图 e 秒十位计数单元为 进制计数器 需要进制转换 将 进制计数器转换为 进制计数器的电路连接方法如图 e 所示 其中 可作为向上的进位信号与分 个位的计数单元的 相连 分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个 位和秒十位计数单元完全相同 只不过分个位计数单元的 作为向上的进位 信号应与分十位计数单元的 相连 分十位计数单元的 作为向上的进 位信号应与时个位计数单元的 相连 3 3 2 分计数器电路 图 f 分计数器电路如图 f 所示 其作用是将分的十位与个位实现十进制 将整个 基数器实现六十进制送入时计数器电路 其实现方法与秒计数器类似 在此不做 过多解释 3 3 3 时计数器电路 8 图 g 时计数器电路如图 g 所示 其作用是将时的十位与个位实现十进制 将整个 基数器实现以二十四进制循环 时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单 元相类似 但是要求 整个时计数单元应为 24 进制计数器 所以在两块 74LS290 构成的 100 进制中截取 24 就得在 24 的时候进行异步清零 两块 74LS390 构成的 24 进制计数功能的电路类似于如图 e 稍做些改动 3 43 4 译码器电路译码器电路 9 图 h 译码驱动电路采用 74LS48 七段译码器实现 图 h 此部分在系统中的作用 是将计数器输出的 8421BCD 码转换为数码管需要的逻辑状态 并且为保证数码 管正常工作提供足够的工作电流 74LS48 七段显示译码器的输出是高电平有效 用以驱动共阴极显示器 3 5 显示电路显示电路 显示电路作为整个系统的最重要部分 是于使用者联系最密切的部分 未使用 者直观的表示出时间状态的工具 其电路如图 i 所示 其工作工程为 计数器实现了对时间的累计以 8421BCD 码形式输出 选用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需 要的输出逻辑和一定的电流 选用 74LS48 作为显示译码电路 选用 74LS546 八 段共阳 LED 数码管作为显示单元电路 图 i 3 6 校对电路校对电路 当初次使用数字点钟的时 或由于电流不稳 10 电器老化等造成振荡器周期短暂的改变时 都需要对表的时间进行校对 俗称 对点 此过程 就需要用到校对电路 校对电路如图 j 所示 11 图 j 由于校正电路与用户关系比较密切 所以此部分在系统中 应着重介绍使用方 法 通常 校正时间的方法是 首先截断正常的计数通路 然后再进行人工出 触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端 校正好 后 再转入正常计时状态即可 根据要求 数字钟应具有分校正和时校正功能 因此 应截断分个位和时 个位的直接计数通路 并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接 入其中 12 4 设计总结设计总结 元器件清单元器件清单 器件名称数量器件名称数量 555 定时器1 片电源 电阻 电容 导线若干 74LS906 片74LS002 片 74LS042 片74LS082 片 74LS486 片74496 片 742906 片74LS112 片 74LS514 片74LS024 片 74LS4060若干74LS250若干 小结小结 刚刚学过了模电和数电的理论知识 通过本次课程设计 真正的让我体会到 了理论结合实践的过程 真正的实现了学以致用 本次课程设计 让我充分的使 用了在理论课上学到的知识 也从本次课程设计中 学到了许多在理论课上学不 到的东西 更加充实了自己的能力 在本次数字电子钟电路设计中 使我对各种芯片结构以及工作原理有了更加 深刻的认识 也锻炼了独立思考和查阅相关资料的能力 为今后的学习工作奠定 了夯实的基础 累计了很多在模电和数电方面的经验 参考书目参考书目 1 康华光主编 电子技术基础数字部分 北京 高等教育出版社 2006 2 童诗白 华成英主编 模拟电子技术基础 北京 高等教育出版社 2006 3 邱关源主编 电路 北京 高等教育出版社 2006 4 王兆安 黄俊主编 电力电子技术 中国农业出版社 2010 5 韩焱主编 数字电子技术基础 北京 电子工业出版社 2009 6 梁宗善主编