暑期实习报告智能数字钟Word文档下载推荐.docx
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六、参考文献………………………………………………………10
一、实验内容及要求
任务:
1、设计一个有“时”,“分”,“秒”(23小时59分59秒)显示且有校时功能的电子钟;
要求:
1.用555定时器设计一个秒钟脉冲发生器,输入1HZ的时钟;
(对已有1kHz频率时钟脉冲进行分频);
2.能显示时、分、秒,24小时制;
3.设计晶体震荡电路来输入时钟脉冲;
4.用同步十进制集成计数器74LS90,74LS92设计一个分秒钟计数器,即六十进制计数器.;
5.用同步十进制集成计数器74LS90设计一个24小时计数器,
6.拓展部分:
整点报时功能,要求当数字钟的时、分和秒计数器计到7点59分51,53,55,57,59秒驱动音响电路,四高一低,最后一声为高音结束,整点报时结束;
整点闹时功能,要求当数字钟的分和秒计数器计到59分01开始闹时,闹时持续一分钟,整点闹时结束。
主要性能要求:
1.计时准确
2.时间显示正常,时为24进制,分秒为60进制,能正常进位和清零
3.校准电路能按需灵敏地校准分和时
二、软件和硬件设计
数字钟实际上是一个对标准频率(1HZ)进行计数的计数电路。
由于计数的起始时间不可能与标准时间(如北京时间)一致,故需要在电路上加一个校时电路,同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。
通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。
下图所示为数字钟的一般构成框图。
图2-1数字计时器的组成框图
2.1基本功能电路设计
1、振荡器
数字计时器电路的振荡器有两种,一种为石英晶体振荡器,一种为555振荡器。
石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易调整。
本设计实验用555定时器与RC构成的多谐振荡器。
如下图。
2、时间计数器电路
时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成,其中秒、分为60进制计数器,而根据设计要求,时为12进制计数器。
3、校时电路
数字种启动后,每当数字钟显示与实际时间不符进,需要根据标准时间进行校时。
校“秒”时,采用等待校时。
校“分”、“时”的原理比较简单,采用加速校时。
对校时电路的要求是:
①在小时校正时不影响分和秒的正常计数。
②在分校正时不影响秒和小时的正常计数。
如图2.2所示,当闭合开关时,因为校正信号和0相与的输出为0,而开关的另一端接高电平,正常输入信号可以顺利通过与或门,故校时电路处于正常计时状态;
当开关打向上时,情况正好与上述相反,这时校时电路处于校时状态。
与非门可选74LS00,非门则可用与非门2个输入端并接来代替节省芯片。
因此实际使用时,须对开关的状态进行消除抖动处理,图2.2为加2个0.01uF的电容。
图2.2
4、译码器
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。
74HC4511驱动器是与8421BCD编码计数器配合用的七段译码驱动器。
4511的输入端和计数器对应的输出端、4511的输出端和七段显示器的对应段相连。
5、显示器
本系统用七段发光二极管来显示译码器输出的数字,显示器有两种:
共阳极或共阴极显示器。
4511译码器对应的显示器是共阴极显示器。
6、原理分析
首先由555振荡器产生1KHZ的振荡信号,经过三级分频器分频,第一个分频器输出频率为500HZ的振荡信号,第二个分频器输出频率为10HZ的振荡信号,第三个分频器输出频率为1HZ的振荡信号,分别供以后的扩展电路使用。
1HZ的信号作为输入信号输入到数字钟.秒个位的计数器,同时也作为数字钟校时脉冲信号。
因为秒个位是十进制,所以R0和R9接地,当计数器计数到9即QDQCQBQA=1001时,计数器自动清零,QD从高电平转变为低电平,同时向秒十位输送一个计数脉冲,使秒十位开始计数,由于秒十位是六进制,所以秒十位计数器A3=0,当QCQBQA=101时,秒十位计数器自动清零。
当秒十位QC由高电平转变为低电平时,通过与非电路,向分个位计数器输送一个进位脉冲,使分个位开始计数,分个位和分十位计数及进位原理同秒个位和秒十位相同。
当分十位QC由高电平转变为低电平时,通过与非电路,向时个位计数器输送一个进位脉冲,使时个位开始计数,当时十位QBQA=10及时个位QCQBQA=100时,时计数器通过与非电路自动清零,实现二十四进制计数。
三八显示器真值表
Q0
Q1
Q2
Q3
a
b
c
d
e
f
g
显示
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2.2扩展电路
2.2.1闹时部分
原理图:
原理分析:
设置闹时时间为7时59分。
闹时持续一分钟至八点整。
M代表上午的输入信号,设置为高电平,时个位为7,所以当QCQBQA=111时,第一级四输入与非门打开,当分十位为5即QCQA=11,分个位为9即QDQA=11时,第二级四输入与非门打开。
通过与非电路和1KHZ的振荡信号,驱动音响电路工作,三极管起放大驱动电压的作用。
实现定点闹时功能。
2.2.2报时部分
设置报时时间为整点报时,当秒计数器计数到51秒时,集成电路驱动音响电路,使之开始工作,每两秒(51、53、55、57、59秒)报时一次,前四声鸣低音,最后一声鸣高音。
当分十位为5且分个位为9,即QAM2=QCM2=1,QAM1=QDM1=1时,第一级四输入与非门打开,同时当秒十位为5即QAS2=QCS2=1时,且秒个位QAS1为高电平时,第二级四输入与非门打开,当秒个位QAS1为低电平时,第二级四输入与非门闭合。
当秒个位QDS1为低电平时,通过非门电路驱动500HZ的振荡信号,在第一级和第二级四输入与非门都打开的情况下,通过与非电路驱动音响电路鸣低音;
当秒个位QDS1为高电平时,通过非门电路驱动1KHZ的振荡信号,在第一级和第二级四输入与非门都打开的情况下,通过与非电路驱动音响电路鸣高音,实现四低音一高音的整点报时功能。
报时电路真值表
分计数器
秒计数器
音响电路驱动频率
鸣音类型
59
51
500HZ
低
53
55
57
1KHZ
高
三、调试过程与结果
3.1调试过程
单元电路安装好后,应该先认真进行通电前的检查,通电后,检查每片集成电路的工作电压是否正常(TTL型集成电路电源电压为5±
0.25V),这是电路有效工作的基本保证。
调试该单元电路直至正常工作。
调试可分为静态调试和动态调试两种,一般组合电路应静态调试,时序电路应动态调试。
统调主电路的方法是将已调试好的若干单元电路连接起来,然后跟踪信号流向,由输入到输出,由简单到复杂,依次测试,直至正常工作。
因此时控制电路尚未安装,需人为地给受控电路加以特定信号使其正常工作。
调试控制电路分为两步:
第一步单独调试控制电路本身,施加于控制电路的各个信号可以人为设定为某种状态,直至正常工作。
第二步将控制电路与系统主电路中各个功能部件联接起来,进行电路统调。
3.2调试结果
完成了基本要求,整体效果很好,显示清晰,计时准确无误。
能够校正到任何自己想要的时间。
能够获得闹事的功能。
四、实验心得
个人觉得这个实验是自己做的比较好的一次,因为这次的收获颇丰,我终于了解了如何对一个电路进行测试和调试,应该如果着手去做。
具体的方法我觉得因人而异,但所需要的工具,只要不是很大型的只要通过万用表基本上问题都可以被找到。
这次实验通过我们小组的努力,顺利而且非常高效清晰地完成,效果极佳,那时候真的是高兴死了。
不过遗憾的是,对扩展部分我们已经设计出来,只做了了闹时的功能,能够实现7:
59分闹时,同时也为我们组提出了另一个问题,如何能够设计一个电路能调节到任何我们想要的闹钟时刻,我后来想了想,可以通过单片机来控制,至于如何设计,在这里我就不多说了。
在这次试验中,我真的觉得收获颇丰,总之很感谢老师。
这次实验总的来说就是考验了焊工,能够很顺利的完成这次实验说明你的焊工已经有了很大的进步,其实想来,实现一种功能,都是从复杂开始,慢慢变得简单,只要你把复杂的弄会了,其他问题都会迎刃而解。
五、附录
5.1元器件清单
名称
数量
7段数码管
6个
74LS90
7个
74LS92
2个
74HC4511
74LS00
74LS04
1个
3.3KΩ电阻
5.1KΩ电阻
20KΩ电阻
10KΩ电位器
0.01微F电容
0.1微F电容
开关
5.2基本功能电路总体图
六、参考文献
[1]康华光《电子技术基础.数字部分》北京:
高等教育出版社,2000
[2]张友纯《模拟电子线路》华中科技大学.2009
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 暑期 实习 报告 智能 数字