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2014年12月
一设计任务与要求
1.设计任务
设计的复杂数字钟具有以下功能:
1.具有始终显示功能,能够以十进制显示“时”、“分”、“秒”。
2.具有快速校准时、分、秒的功能。
3.计时准确度,每天计时误差不超过1秒。
4.整点自动报时,在离整点10秒时,便自动发出鸣叫声,步长1秒,每隔1秒鸣叫1次,前四响是低音,最后一响为高音,最后一响结束为整点。
2.设计要求
1.画出设计的原理框图,并要求说明该框图的工作过程及每个模块的功能。
2.画出各功能模块的电路图,加以原理说明(如10进制到6进制转换的原理,个位到十位的进位信号选择和变换等)。
3.描述设计制作的数字钟及其运行结果。
说明测试中出现的故障及其排除方法。
4.总结:
设计过程中遇到的问题及解决办法;
课程设计中的心得体会;
对课程设计内容、方式、要求等各方面的建议。
5.附录1:
画出总布局接线图(集成块按实际布局位置画,关键的连接单独应画出,计数器到译码器的数据线、译码器到数码管的数据线可以简化画法,但集成块的引脚须按实际位置画,并注明名称。
)
二总体框图
↑↑↑
→←
←→
→→
复杂数字钟原理框图
三选择器件
元器件:
1
十进制计数器
74LS160
6片
2
七段译码器
74LS48
3
四-2输入与非门
74LS00
3片
4
六反相器
74LS04
2片
5
数码管
6个
6
定时器
555
1片
7
可变电阻
100K
1个
8
电阻
47K
9
电容
10µ
F
10
0.01µ
四功能模块
1.总体方案设计:
复杂数字钟由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路等组成。
秒信号产生器是由555定时器分频后得到的。
秒计数器到60后,对分计数器送入一个脉冲,进行分计数;
分计数器到60后,对时计数器送入一个脉冲,进行时计;
,时计数器是24进制计数器,实现一天24小时计数。
数字电子钟的显示由计数器、译码器由数码管实现。
校时电路分为秒校时、分校时、时校时,分别由开关控制。
2.单元电路设计
(1)振荡器
振荡器由555定时器组成的多谐振荡电路来产生,振荡频率可通过调解R或C的值来改变。
当R=47K,C=10uF。
由公式得当Rw=47K时输出端输出震荡频率为1Hz。
周期是1秒,即可作为秒的脉冲输入标准秒脉冲。
555定时器组成的多谐振荡电路如下:
555定时器组成的多谐振荡电路
(2)计数电路
由总系统框图可知,数字钟需要两个六十进制计数器分别用作"
分"
和"
秒"
还需要一个二十四进制计数器作”小时”的计数.
60进制计数器有2片74LS160和74LS00连接而成
74LS160引脚图如下图:
74LS00在电路中是为了到23或59以后再进位时进行置零。
利用74LS160和74LS00即可以组成60进制计数器作为分和秒计数器,60进制计数器原理图如下:
60进制计数器
实物图如下:
原理说明:
第一片的74LS160的输出经74LS00反向后接第二片的CP,当第1片的计数到9时,输出高电平,此时第2片计数器CP=0,当下一个秒脉冲到达时第1片变为0,第2片变为CP脉冲成为上升沿,第2片计数器计数为1。
这样一直计数下去当计数到59以后,第1片将给第2片了一个CP脉冲,第2片的计数器输出接74LS00的Q0和Q2对应的输出,因此在变为6的瞬间置零,变为0,达到了计60的目的。
24进制计数器原理图如下:
24进制计数器
实物图如下:
当第1片的计数到9时,C输出高电平,此时第2片计数器开始计数,当下一个秒脉冲到达时第1片变为0,第2片变为1,这样一直计数下去但当计到23时,下一脉冲到达时,使用清零法,24瞬间变为0。
(3)校时电路
在计数开始或计数出现误差时,必须和标准时间校准,这一功能由校时电路完成.
校时电路实物图连接如下:
(4)分频器
分频器的功能有两个:
一三产生标准脉冲信号;
二是提供整点报时电路用的1KHz的高音频信号和500Hz的低音频信号。
实物图如下:
(5)整点报时电路
根据题目要求,每当数字钟快要到整点的时候发出声响,设4声低音(约500Hz)分别在59分51秒/59分53秒/59分55秒/59分57秒,最后一声高音发生在59分59秒,它们的持续时间为1秒;
但由于实验室蜂鸣器不能发声,故选用发光灯在整点时发光来代替。
整点报时电路实物图如下:
五总体设计电路图
六课程设计参考资料
1.毕满清主编:
《电子技术课程设计指导》,机械工业出版社。
2.Multisim2007电路设计及仿真入门与应用.电子工业出版社.
3.高吉祥主编.电子技术基础实验与课程设计.北京电子工业出版社。
4.
5.
七心得与总结
通过这次对数字钟的设计与制作,我了解了设计电路的程序,也了解了关于数字钟的原理与设计理念。
在设计过程中,我更进一步地熟悉了数电课上学过各种芯片的结构、工作原理和其具体的使用方法。
在连接六十进制的进位及二十四进制中,我对74LS161置数法和清零法有了更深的了解。
在连接二十四进制、六十进制的进位要求熟悉逻辑电路及其芯片各引脚的功能,这样在电路出错时便能准确地找出错误所在并及时纠正。
在调试电路的过程中出错的主要原因都是接线和芯片的接触不良以及接线的错误,因此接线的时候要细心,不要接错。
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- 复杂 数字