多功能数字时钟.doc

毕业设计论文毕业设计论文 多功能数字时钟多功能数字时钟 系 电子信息工程系 专业 应用电子技术 姓名 徐广瀚 班级 电子 092 班 学号 0901023228 指导老师 职称 指导老师 职称 设计时间 2011 10 31 2012 1 6 江苏信息职业技术学院毕业设计 论文 2 摘要摘要 本文是对多功能数字时钟进行设计与制作 首先是对多功能数字时钟的系统框图进 行设计 再根据总设计分别对其各个单元的电路进行设计与制作 实现了从整体到局部 从粗到细的设计 同时并对各个电路所需要的元件及功能进行了介绍 此多功能时钟的 设计 在完成基本钟表所具有的功能的基础上又实现了定时控制 仿广播电台报时功能 自动报整点时数 触摸报整点时数等多项功能 关键词 关键词 PCB 板 译码器 计数器 校时电路 多功能数字时钟 3 目目 录录 摘要 2 第一章 引言 4 第二章 任务书的设计 5 2 1 设计任务 5 2 2 技术要求 5 2 2 1 基本功能要 求 5 2 2 2 扩展功能要 求 5 第三章 多功能数字时钟设计 6 3 1 多功能 数字时钟系统设计方案 6 3 2 多功能 数字时钟各单元电路的设计 7 3 2 1 振荡电路 7 3 2 2 计数电路 10 3 2 3 校时电路 15 3 2 4 译码与显示电路 16 3 2 5 PCB 图 19 第四章 仿真调试 20 4 1 主体电路部分 20 4 1 1 振荡电路部分 20 4 1 2 计数电路部分 20 4 1 3 校时电路部分 21 4 2 扩展电路部分 21 4 2 1 定时控制 21 4 2 2 仿广播电台正点报时 21 4 2 3 触摸报整点时数 22 第五章 结 语 23 致 谢 24 参考文献 25 江苏信息职业技术学院毕业设计 论文 4 多功能数字时钟 5 第一章第一章 引言引言 随着信息时代的到来 电子技术在社会生活中发挥着越来越重要的作用 运用模电 和数电知识设计的电子产品成为社会生活不可缺少的一部分 现在我国的电子业发展非 常快速 电子业的发展有利于钟表业的发展 在中国钟表发展史上 国产机芯研制的失 败已经成为过去 组装业 作为新兴钟表工业的起步阶段也已成为过去 一支新的充 满智慧的钟表精英在成长 我们相信在科技高速发展的今天 钟表业运用当今材料工业 电子工业和其他领域 的最新技术 一定会生产出代表中国科学水平的产品 我们希望钟表业的精英们在提高 制造技术水平中不断创新 培育出拥有自主知识产权的品牌 这正是中国钟表业发展的 希望 电子技术的不断发展 使得数字电子技术在设计中所体现出来的优势越来越明显 它不仅是电子信息类专业的一个重要部分 而且在其它类专业工程中也是不可缺少的 报警电路 时序控制电路作为子系统的应用 发展更是迅速 已成为新一代一些电子设 备不可缺少的核心部件 其现实生活中的运用也是非常普遍和广泛 数字钟被广泛用于个人家庭 车站 码头 办公室等公共场所 成为人们日常生活中的 必需品 由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用 使得数字钟的精度 运 用超过老式钟表 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便 而且大大地扩展了 钟表原先的报时功能 诸如定时自动报警 按时自动打铃 时间程序自动控制 定时广 播 自动起闭路灯 定时开关烘箱 通断动力设备 甚至各种定时电气的自动启用等 所有这些 都是以钟表数字化为基础的 因此 研究数字钟及扩大其应用 有着非常现 实的意义 根据这次毕业设计的内容和要求 我首先进行了整体方案的构思 通过在图书馆查 阅资料 并分析和比较 选取了一种简单而且可行性高的方案 以下就是我对本次多功能数字时钟的设计 该设计为日常生活的人们提供了先进使 用方法 同时带来了很大的方便 对于现在社会 人们越来越重视时间观念 这次设计 无论是在现阶段还是在将来都是非常有意义的 江苏信息职业技术学院毕业设计 论文 6 第二章第二章 任务书的设计任务书的设计 2 12 1 设计任务 设计任务 设计一种多功能数字钟 该数字钟具有基本功能和扩展功能两部分 其中 基本功 能部分的有准确计时 以数字形式显示时 分 秒的时间和校时功能 扩展功能部分则 具有 定时控制 仿广播电台正点报时 自动报整点时数和触摸报正点的功能 数字钟 的电路也是由主体电路和扩展电路两部分构成 在电路中 基本功能部分由主体电路实 现 而扩展功能部分则由扩展电路实现 这两部分都有一个共同特点就是它们都要用到 振荡电路提供的 1Hz 脉冲信号 在计时出现误差时电路还可以进行校时和校分 为了使 电路简单所设计的电路不具备校秒的功能 并且要用数码管显示时 分 秒 各位均为 两为显示 扩展部分要有相应的响应电路 2 22 2 技术要求 技术要求 2 2 1 基本功能要求 1 时的计时要求为 12 翻 1 分和秒的计时要求为 60 进制 2 准确计时 以数字形式显示时 分 秒的时间 3 校正时间 2 2 2 扩展功能要求 1 定时控制 2 仿广播电台报时功能 3 自动报整点时数 4 触摸报整点时数 多功能数字时钟 7 第三章第三章 多功能数字时钟设计多功能数字时钟设计 3 13 1 多功能数字时钟系统设计方案 多功能数字时钟系统设计方案 根据设计要求 首先建立了一个多功能数字钟电路系统的组成框图 框图如图 1 所示 图 1 多功能数字钟电路系统的组成框图 由图 1 可知 电路的工作原理是 多功能数字时钟电路由主体电路和扩展电路 两大部分组成 其中主体电路完成数字时钟的基本功能 扩展电路完成数字时钟的扩展 功能 振荡器产生的高脉冲信号作为数字钟的振源 再经分频器输出标准秒脉冲 秒计数 器计满 60 后向分计数器个位进位 分计数器计满 60 后向小时计数器个位进位并且小时 计数器按照 12 翻 1 的规律计数 计数器的输出经译码器送显示器 计时出现误差时 电路进行校时 校分 校秒 扩展电路必须在主体电路正常运行的情况下才能进行扩展 功能 通过以上多功能数字时钟电路系统框图的设计 以下将对各单元电路的设计与制作 进行介绍 江苏信息职业技术学院毕业设计 论文 8 3 23 2 多功能数字时钟各单元电路的设计 多功能数字时钟各单元电路的设计 在本次设计中 电路是由许多单元电路组成的 因此首先必须对各个单元电路进 行设计 主体电路部分的电路主要由振荡电路 计数电路 显示电路以及校时电路四 大部分组成 下面将对各部分电路进行设计 3 2 1 振荡电路 1 振荡电路图设计如下图 2 所示 图 2 振荡电路 根据图 2 可知 电路的工作原理是 石英晶体振荡器提供的频率为 1MHz CD4518 组成十分频电路 并且一个 CD4518 可以组成两个十分频电路即 CD4518 的引脚 2 与引脚 6 组成一个十分频电路而引脚 10 与引脚 14 组成另一个十分频电路 晶 振的输出接入第一块 CD4518 的输入引脚 2 经过一次十分频 频率变为 100KHz 输出 引脚 6 接入同一块 CD4518 的引脚 10 经第二次分频 频率变为 10KHz 输出引脚接人第 二块 CD4518 的输入引脚 2 再经一次分频 频率变为 1KHz 这样经过六次分频最后可以 得到 1Hz 的频率 振荡电路由振荡器和分频器产生 1Hz 时钟脉冲和扩展部分所需的频率 下面对振荡 器和分频器两部分进行介绍 1 振荡器 12 A 7404 12 A 7404 12 A7404 1K 0 01uF 5 25pF1MHZ CK 1 EN 2 CLR 7 Q0 3 Q1 4 Q2 5 Q3 6 A 4518 CK 1 EN 2 CLR 7 Q0 3 Q1 4 Q2 5 Q3 6 A 4518 CK 1 EN 2 CLR 7 Q0 3 Q1 4 Q2 5 Q3 6 A 4518 CK 1 EN 2 CLR 7 Q0 3 Q1 4 Q2 5 Q3 6 A 4518 CK 1 EN 2 CLR 7 Q0 3 Q1 4 Q2 5 Q3 6 A 4518 CK 1 EN 2 CLR 7 Q0 3 Q1 4 Q2 5 Q3 6 A 4518 100KHZ 10KHZ 1KHZ 100HZ 10HZ 1HZ 多功能数字时钟 9 数字电路中的时钟是由振荡器产生的 振荡器是数字钟的核心 振荡器的稳定度及 频率的精度决定了数字钟计时的准确程度 一般来说 振荡器的频率越高 计时精度越 高 如果想要获得高的精度 就应该在振荡电路中使用石英晶体作振源 在数字钟的设 计与制作中应采用石英晶体振荡器 因为石英晶体具有压电效应 是一个压电器件 当 交流电压加在晶体两端 晶体先随电压变化产生对应的变化 然后机械振动又使晶体表 面产生交变电荷 当晶体几何尺寸和结构一定时 它本生有一个固定的机械频率 当外 加交流电压的频率等于晶体的固有频率时 晶体片的机械振动最大 晶体表面电荷量最 多 外电路的交流电流最强 于是产生振荡 因此将石英晶体按一定方位切割成片 两 边傅以电极 焊上引线 再用金属或玻璃外壳封装即构成石英晶体 石英晶体的固有频 率十分稳定 另外石英晶体的振动具有多谐性 除了基频振动外 还有奇次次泛音振动 对于石英晶体 既可利用基频振动 也可利用泛音振动 前者称为基频晶体 后者称为 泛音晶体 晶片厚度与振动频率成反比 工作频率越高 要求晶片厚度越薄 将石英晶 体作为高 Q 值谐振回路元件接入反馈电路中 就组成了晶体振荡器 在设计中所用的振荡器的电路图如图 3 所示 该电路能产生 1MHz 的方波脉冲振 荡信号 图 3 石英晶体振荡器 2 分频器 分频器的作用是将由石英晶体产生的高频信号分频成基时钟脉冲信号和扩展部分所 需的频率 在此电路中 分频器的功能主要有两个 一是产生标准脉冲信号 二是功能 扩展电路所需的信号 如仿电台用的 1KHz 的高频信号和 500Hz 的低频信号等 在本次设计中所用的分频器的电路图如图 4 电路经过十分频后将晶振来的 1MHz 的振荡脉冲变为 1Hz 的脉冲信号 该信号作为计数器的计数脉冲使用 12 A 7404 12 A 7404 12 A7404 1K 0 01uF 5 25pF1MHZ 江苏信息职业技术学院毕业设计 论文 10 图 4 分频器的电路图 在此电路中作为分频器的元件是 CD4518 表 1 CD4518 的功能表 CD4518 可以组 成二分频电路和十分频电路 用 CD4518 组成二分频的电路如图 5 用 CD4518 组成十 分频的电路如图 6 表 1 CD4518 的功能表 输入输出 CKCREN 上升沿LH加计数 LL上升沿加计数 下降沿LX XL上升沿 上升沿LL HL下降沿 保 持 XLX全为 L CK 1 EN 2 CLR 7 Q0 3 Q1 4 Q2 5 Q3 6 A 4518 CK 1 EN 2 CLR 7 Q0 3 Q1 4 Q2 5 Q3 6 A 4518 CK 1 EN 2 CLR 7 Q0 3 Q1 4 Q2 5 Q3 6 A 4518 CK 1 EN 2 CLR 7 Q0 3 Q1 4 Q2 5 Q3 6 A 4518 CK 1 EN 2 CLR 7 Q0 3 Q1 4 Q2 5 Q3 6 A 4518 CK 1 EN 2 CLR 7 Q0 3 Q1 4 Q2 5 Q3 6 A 4518 100KHZ 10KHZ 1KHZ 100HZ 10HZ 1HZ 1MHZ 多功能数字时钟 11 输出 输入 输入 输出 清零 图 5 二分频的电路图 图 6 十分频的电路图 3 2 2 计数电路 本次设计的多功能数字钟的计数电路是用两个六十进制计数电路和 12 翻 1 计数 电路实现的 数字钟的计数电路的设计可以用反馈清零法 以六十进制为例 当计数器 从 00 01 02 59 计数时 反馈门不起作用 只有当第 60 个秒脉冲到来时 反 馈信号随即将计数电路清零 实现模为 60 的循环计数 下面将分别介绍 60 进制计数器和 12 翻 1 小时计数器 1 60 进制计数器 电路如图 7 所示 R0 1 6 R0 2 7 CKA 14 QA 12 CKB 1 QB 11 QC 9 QD 8 74LS92 2 R0 1 2 R0 2 3 R9 1 6 R9 2 7 CKA 14 QA 12 CKB 1 QB 9 QC 8 QD 11 74LS90 5 GND GND 5V 5V 4Q1Q Cr CP EN 4Q Cr CP 江苏信息职业技术学院毕业设计 论文 12 图 7 60 进制计数器电路图 在电路中 74LS92 作为十位计数器 在电路中采用六进制计数 74LS90 作为个位 计数器在电路中采用十进制计数 当 74LS90 的 14 脚接振荡电路的输出脉冲 1Hz 时 74LS90 开始工作 它计时到 10 时向十位计数器 74LS92 进位 下面对电路中所用的主要 元件及功能介绍 1 十进制计数器 74LS90 74LS90 是二 五 十进制计数器 它有两个时钟输入端 CPA 和 CPB 其中 CPA 和 组成一位二进制计数器 CPB 和组成五进制计数器 若将与相连接 0Q321Q Q Q0QBCP 时钟脉冲从输入 则构成了 8421BCD 码十进制计数器 74LS90 有两个清零端ACP R0 1 R0 2 两个置 9 端 R9 1 和 R9 2 其 BCD 码十进制计数时序如 表 2 二 五混合进制计数时序如表 3 74LS90 的管脚图如图 8 图 8 74LS90 的管脚图 CP CP DQCQBQAQAQBQCQDQ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 0 0 1 0 2 0 0 1 0 3 0 0 1 1 3 0 0 1 1 4 0 1 0 0 4 0 1 0 0 5 0 1 0 1 5 1 0 0 0 6 0 1 1 0 6 1 0 0 1 7 0 1 1 1 7 1 0 1 0 8 1 0 0 0 8 1 0 1 1 9 1 0 0 1 9 1 1 0 0 多功能数字时钟 13 表 2 BCD 码十进制计数时序 表 3 二 五混合进制计数时序 2 异步计数器 74LS92 所谓异步计数器是指计数器内各触发器的时钟信号不是来自于同一外接输入时钟信 号 因而触发器不是同时翻转 这种计数器的计数速度慢 一异步计数器 74LS92 是二 六 十二进制计数器 即和组成二进制计数器 和在 74LS92 中为ACP0QBCP321Q Q Q 六进制计数器 当和相连 时钟脉冲从输入 74LS92 构成十六进制计数器 BCP0QACP 74LS92 的管脚图如图 9 图 9 74LS92 的管脚图 江苏信息职业技术学院毕业设计 论文 14 表 4 74LS92 计数功能表 2 12 翻 1 小时计数器电路 电路如图 11 所示 图 10 12 翻 1 小时计数器电路图 12 翻 1 小时 计数器是按照 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 规律计数的 计数器的计数状态转换表如表 4 所示 CLK 3 D 2 SD 4 CD 1 Q 5 Q 6 74LS74A P0 15 P1 1 P2 10 P3 9 Q0 3 Q1 2 Q2 6 Q3 7 RC 13 TC 12 CLK 14 CE 4 U D 5 PL 11 74LS191 4 5 6 U9B74LS00 1 2 3 U9A 74LS00 11 12 13 U10D 74LS00 GND R1 3 3K 5V 89 U8D 74LS04 5v CP 多功能数字时钟 15 十位 个位十位 个位 CPQ10Q03 Q02 Q01 Q00CP Q10Q03 Q02 Q01 Q00 0 1 2 3 4 5 6 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 8 9 10 11 12 13 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 表 5 12 翻 1 小时计时时序 12 翻 1 小时计数器电路的工作原理 电路的工作原理 由表可知 计数器的状态要发生两次跳跃 一是 计数器计到 9 即个位计数器的 状态为 1001 后 在下一计数脉冲的作用下计数器进入暂态 1010 利用暂03020100Q Q Q Q 态的两个 1 即使个位异步置 0 同时向十位计数器进位使 1 二是计数到 120301Q Q10Q 后 在第 13 个计数脉冲作用下个位计数器的状态应为 0001 十位计数器03020100Q Q Q Q 的 0 第二次跳跃的十位清 0 和个位置 1 的输出端 来产生 10Q10Q01Q00Q 对电路中所用的主要元件及功能介绍 分别是 D 触发器 74LS74 和计数器 74LS191 74LS191 的管脚 1 D 触发器 74LS74 D 触发器 74LS74 如图 11 江苏信息职业技术学院毕业设计 论文 16 图 11 74LS74 的管脚图 下面将介绍一些有关触发器的内容 触发器 它是由门电路构成的逻辑电路 它的输出具有两个稳定的物理状态 高电 平和低电平 所以它能记忆一位二进制代码 触发器是存放在二进制信息的最基本的 单元 按其功能可为基本 RS 触发器触 JK 触发器 D 触发器和 T 触发器 这几种触发器都有集成电路产品 其中应用最广泛的当数 JK 触发器和 D 触发器 不过 深刻理解 RS 触发器对全面掌握触发器的工作方式或动作特点是至关重要的 事 实上 JK 触发器和 D 触发器是 RS 触发器的改进型 其中 JK 触发器保留了两个数据输入 端 而 D 触发器只保留了一个数据输入端 D 触发器有边沿 D 触发器和高电平 D 触发器 74LS74 为一个电平 D 触发器 2 计数器 74LS191 74LS191 的管脚图如图 12 图 12 74LS191 的管脚图 3 2 3 校时电路 1 校时电路如图 13 所示 8 9 10 U10C 74LS00 1 2 3 U11A 74LS00 11 12 13 U10D 74LS00 R3 3 3kC1 0 01uF S1 GND 1011 U8E 74LS04 1HZ S2 M2 Q2 5V CTEN 4 D U 5 CLK 14 LD 11 MAX MIN 12 RCO 13 A 15 QA 3 B 1 QB 2 C 10 QC 6 D 9 QD 7 74LS191 多功能数字时钟 17 图 图 13 校时电路图 校时电路电路的工作原理 校时电路的作用是 当数字钟接通电源或者出现误差时 校正时间 校时是数字钟 应具有的基本功能 一般电子表都具有时 分 秒等校时功能 为了使电路简单 在此 设计中只进行分和小时的校时 校时有 快校时 和 慢校时 两种 快校时 是通 过开关控制 使计数器对 1Hz 校时脉冲计数 慢校时 是用手动产生单脉冲作校时脉 冲 图中 S1 校分用的控制开关 S2 为校秒用的控制开关 它们的控制功能如表 5 所示 校时脉冲采用分频器输出的 1Hz 脉冲 当 S1 或 S2 分别为 0 时可以进行 快校时 如果校时脉冲由单次脉冲产生器提供 则可以进行 慢校时 S1 S2 功 能 1 1 计数 1 0 校分 0 1 校时 表 6 校时开关的功能 2 对电路中所用的主要元件及功能介绍 在此电路中 用到的元器件有两块四 2 输入与非门 74LS00 一块六反相器 74 LS04 两个电容 两个电阻以及两个开关 集成逻辑门是数字电路中应用十分广泛最基本的一种器件 为了合理的使用和充分 利用其性能 必须对它的主要参数和逻辑功能进行测试 74LS00 与非门的主要参数为 输出高电平 指与非门有一个以上输入端接地或接低电平时的输出电平值 输出低电平 指与非门的所有输入端均接高电平时的输出电平值 开门电平 指与非门输出处于额定低电平时允许输入高电平的最小值 关门电平 指与非门输出处于高电平状态时允许输入低电平的最大值 江苏信息职业技术学院毕业设计 论文 18 电压传输特性 是指门的输出电压随输入电压而变化的曲线 由它可以得到门电路 的输出高电平 输出低电平 关门电平和开门电平等 低电平的输出电源电流 是指输入所有端都悬空 输出端空载时 电源提供器件的 电流 高电平输出电源电流 是指输出端空载 每个门各有一个以上的输入端接地 电源 提供给器件的电流 低电平输入电流 是指被测输入端接地 其余输入端悬空时 由被测输入端流出的 电流值 高电平输入电流 指被测输入端接高电平 其余输入端接地 流入被测输入端的电 流值 扇出系数 门电路能驱动同类门的个数 它是衡量门电路负载能力的一个参数 TTL 与非门有两种不同性质的负载 即灌电流负载和拉电流负载 因此有两种扇出系数 即低电平扇出系数和高电平扇出系数 3 2 4 译码与显示电路 1 译码与显示电路如图 14 所示 图 14 译码与显示电路图 电路的工作原理 译码是编码的相反过程 译码器是将输入的二进制代码翻译成相应的输出信号以表 示编码时所赋予原意的电路 常用的集成译码器有二进制译码器 二 十制译码器和 多功能数字时钟 19 BCD 7 段译码器 显示模块用来显示计时模块输出的结果 2 对电路中的主要元件及功能介绍 1 译码器 74LS48 译码器是一个多输入 多输出的组合逻辑电路 它的工作是把给定的代码进行 翻 译 变成相应的状态 使输出通道中相应的一路有信号输出 译码器在数字系统中有 广泛的用途 不仅用于代码的转换 终端的数字显示 还用于数字分配 存储器寻址和 组合控制信号等 译码器可以分为通用译码器和显示译码器两大类 在电路中用的译码 器是共阴极译码器 74LS48 用 74LS48 把输入的 8421BCD 码 ABCD 译成七段输出 a g 再 由七段数码管显示相应的数 74LS48 的管脚图如图 15 在管脚图中 管脚 LT RBI BI RBO 都是低电平是起作用 作用分别为 LT 为灯测检查 用 LT 可检查七段显示器个字段是否能正常被点燃 BI 是灭灯输入 可以使显示灯熄灭 RBI 是灭零输入 可以按照需要将显示的零予以熄灭 BI RBO 是共用输出端 RBO 称 为灭零输出端 可以配合灭零输出端 RBI 在多位十进制数表示时 把多余零位熄灭 掉 以提高视图的清晰度 也可用共阴译码器 74LS248 CD4511 图 15 74LS48 的管脚图 2 LED 显示器 通常所说的 LED 显示器由 7 个发光二极管组成 因此也称之为七段 LED 显示器 其排列形状如图所示 显示器中还有一个圈点型发光二极管 在图中用 dp 表示 用于 显示小数点 通过七个发光二极管亮暗的不同组合 可以显示多种数字 字母以及其它 符号 LED 显示器中的发光二极管共有两种连接方法 共阳极接法 把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极 使用时公共阳极 com 接 5V 阴极 端输入低电平的段发光二极管导通点亮 输入高电平的则不点亮 江苏信息职业技术学院毕业设计 论文 20 共阴极接法 把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极 使用时公共阴极 com 接地 阳极端 输入高电平的段发光二极管导通点亮 输入低电平的则不点亮 图 16 74LS48 的管脚图 3 七段 LED 显示器的工作原理 七段 LED 显示器需要由驱动电路驱动 在七段 LED 显示器中 共阳极显示器 用 低电平驱动 共阴极显示器 用高电平驱动 点亮显示器有静态和动态两种方式 静态显示器 所谓静态显示 就是当显示器显示某一字符时 相应段的发光二极管恒定地导通 或截止 这种显示方法的每一位都需要有一个 8 位输出口控制 静态显示器的优点是显示稳定 在发光二极管导通电流一定的情况下 显示器的 亮度高 控制系统在运行过程中 仅仅在需要更新显示内容时 CPU 才执行一次显示 更新子程序 这样大大节省了 CPU 的时间 提高了 CPU 的工作效率 缺点是位数较多 时 所需的 I O 口太多 硬件开销太大 动态显示器 所谓动态显示就是一位一位地轮流点亮各位显示器 扫描 对于显示器的每一 位而言 每隔一段时间点亮一次 在同一时刻只有一位显示器在工作 点亮 利用 人眼的视觉暂留效应和发光二极管熄灭时的余辉效应 看到的却是多个字符 同时 显示 显示器亮度既与点亮时的导通电流有关 也与点亮时间和间隔时间的比例有关 调整电流和时间参数 可实现亮度较高且较稳定的显示 动态显示器的优点是节省硬件资源 成本较低 但在控制系统运行过程中 要保 证显示器正常显示 CPU 必需每隔一段时间执行一次显示子程序 占用 CPU 大量时间 降低了 CPU 的工作效率 同时显示亮度较静态显示器低 主体电路部分是由上面的以上的各个单元电路组成的 多功能数字时钟 21 3 2 4 PCB 图 第四章第四章 仿真调试仿真调试 在本设计中 为了设计的顺利进行 我在实验箱上进行了部分调试 因为电路太复 杂 在实验箱上不可能整体电路进行调试 调试后 我就自己焊接了一个试验板进行调 试 以确保最后能很好的完成其各部分功能 调试后 我就画 PCB 图 用来制印制板 因为 PCB 图先画 后经过反复考虑振荡电路部分改进了 最后用的是 1MHZ 的晶振经 江苏信息职业技术学院毕业设计 论文 22 过三片 CD4518 六次分频就能得到 1HZ 的频率 所以在印制板外加了一个振荡部分电路 4 14 1 主体电路部分主体电路部分 4 1 1 振荡电路部分 我先用的是 32768HZ 的晶振和反向器 74LS00 接两个电阻和两个电容组成的振荡电 路 产生 32768HZ 的方波信号 经过 15 级二分频后得到 1HZ 的基准脉冲 扩展部分所 需的频率可以从 5 级二分频得到 1024HZ 六级二分频得到 512HZ 但是这样用的集成块较 多 时间延迟较长 用 555 产生多谐振荡方波也可 就是精确度和稳定度不高 后来我就用的 1MHZ 的晶振产生 1MHZ 的频率经过 74LS90 组成的二 五 十的分频器 可很好的扩展部分所需的频率 只是要用六块 74LS90 后来我查了手册 发现 4518 有 两片十进制分频器 功能与 74LS90 又基本上相同 这样就可少用集成块 减少时间延 时 在现用电路调试中 晶振的输出频率为 1MHz 用三片 CD4518 组成了六级十分频 电路 在调试中我对每级分路进行了测试 在第一级分频后出现的脉冲信号为 100KHz 经过第二级得到了 10KHz 的标准脉冲 这样一级级的分频 经过六次分频后 得到了标准的 1Hz 脉冲信号 4 1 2 计数电路部分 1 小时计数部分 这部分电路较复杂 在第一次焊接完成后的调试显示中 发现小时的十位没有变化 经过分析 检查发现 74LS74 的 3 脚没有接上 2 秒计数电路部分 这部分的调试中顺利得到了结果即 秒计数器的个位能准确以十进制形式计数 秒 计数器的十位也能准确以六进制的形式计数 当秒计数器的个位计数到 9 后自动向秒计 数器的十位计数 3 分计数电路部分 这部分的调试电路与秒计数器的电路一样 在调试中不同的是秒计数电路的个位计 数器 74LS90 的 14 脚接入振荡电路部分的输出端 而分计数电路的个位计数器 74LS90 的 14 脚本该接校时电路 但是由于校时电路作为最后调试的电路 所以在调试中 74LS90 的 14 脚与单次脉冲连接 多功能数字时钟 23 调试的结果是 这部分的结果与秒计数电路部分的结果一样 4 1 3 校时电路部分 在整个电路的设计中 需要用到两个校时电路 两个校时电路的功能相同 它们不 同的是在电路的设计时 校分电路比校时电路少一个反相器 这是因为 74LS191 为高电 平有效而 74LS90 为低电平有效 调试的结果 当开关断开时 分计数电路 小时计数电路正常计数 当开关闭合时 校时电路进行校时 只是有时松开按键时 较时数会有点误变化 经过仔细分析 确定 是由于在松按键时产生了抖动 如果接上 R S 触发器就能够消抖 4 24 2 扩展电路部分扩展电路部分 扩展部分的调试是在主体部分正确的情况下 才能完成的 有些也可模拟调试 4 2 1 定时控制 扩展部分的调试是在主体部分正确的情况下 才能完成的 单独在实验箱上可以调 试其电路的输入就用模拟开关输入高低电平 只要在输入的变化下能够控制风鸣器工作 就行 因为这部分的电路比较简单 原理也不难 所以这部分调试很快 一切很顺利 4 2 2 仿广播电台正点报时 这部分也比较简单 只是有两个音频信号 1KHZ 500HZ 要发出高 底声音 其 余的就是来自主体部分的控制信号 这也用模拟开关输入高低电平 能够使其音响电路 发声 就没有问题 在调试时这部分也比较顺利 自动报整点时数 这部分电路就较复杂了 用模拟开关的电平输入来代替小时计数器的输入 用一单 次正脉冲来代替分的十位进位的反相脉冲 第一次调试时 音响电路没有发是声 经过 仔细检查 发现 74LS74 的电源和地之间被击穿 换了一个 74LS74 后 音响电路发出了 声 4 2 3 触摸报整点时数 这部分电路是在自动报时的功能上 增加一触发脉冲控制电路 在这里用的是 555 集成电路组成的单稳态触发器 产生单稳态脉冲 其经过偶数 4 次反向器延时后 用其 来代替分十的进位脉冲 而触发器的触发端接 D 触发器的 RD 端 第一次调试时 音响 江苏信息职业技术学院毕业设计 论文 24 电路不受触摸脉冲的影响 它是一直都响 经过分析后 确定是触发器 D 没有输出控制 信号 检查发现触发器的 2 D 脚和 6 Q 脚没有连接好 接上后 音响就受触摸信 号的控制了 说明其正常 第五章第五章 结结 语语 该数字钟具有基本功能和扩展功能两部分 其中 基本功能部分的有准确计时 以 数字形式显示时 分 秒的时功能 扩展功能部分则具有 定时控制 仿广播电台正点 多功能数字时钟 25 报时 自动报整