数字钟电路课程设计报告Word下载.docx
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(2)焊接步骤……………………………………………13
(3)焊接理论依据………………………………………13
六、调试………………………………………………………13
(1)主要测试仪器………………………………………13
(2)测试步骤……………………………………………14
(3)测试电路功能…………………………………………14
(4)整块电路的联调………………………………………14
七、数字钟实物……………………………………………………15
(1)正面的数字钟实物………………………………………15
(2)反面的数字钟实物………………………………………15
(3)工作中的数字钟实物……………………………………16
八、总结及心得附录………………………………………………16
九、参考文献………………………………………………………17
一、设计任务和要求
实现24小时的时钟显示、校准。
具体要求:
(1)显示功能:
具有“时”、“分”、“秒”的数字显示(“时”从0~23,分0~59,秒0~59)。
(2)校时功能:
当刚接通电源或数字时钟有偏差时,可以通过手动的方式去校时。
(1)总体电路分析
总体电路设计是将单元电路模块小时计时电路、分钟计时电路、秒计时电路、校时选择电路,外接输入开关和输出显示数码管构成。
总体结构图如下:
(2)仿真分析
单击运行按钮,可观测仿真结果。
电路能完成显示计时、校时功能。
计时功能。
当开关J1、J2都处于断开时,给数字钟+5V的工作电压,数字时钟工作于计时状态。
此时,电路中的秒计时电路、分计时电路以及小时计时电路分别对秒脉冲、分脉冲和小时脉冲进行计数。
计数结果经数码管显示计时时间值。
校时功能。
当开关J1、J2处于导通状态时,给数字钟+5V的工作电压,数字时钟工作于同时校时校分状态。
J1导通、J2断开时,数字钟工作于校小时状态;
J1断开、J2导通时,数字钟工作于校分钟状态。
(3)仿真说明
由于这里很少利用网络标号,总体看起来有点乱,可读性不是很高,但是可靠性还是很高的。
三、电路设计计算与分析
(1)小时计时电路。
小时计时电路如下图:
该电路用两片74LS191(二进制同步可逆单时钟异步清零计数器)构成二十四进制计数器,与非门74LS00、非门74LS04、或门74LS02组成一组使整个计数器的技术状态图为00至01至02至…至23再至00至01至…,共有24个稳定状态。
原理:
与非门74LS00的4A、4B输入连接小时的个位B与D,4Y输出连接分为两路,一路是连接小时的十位的计数器74LS191的14引脚(clk),当满足个位的OB与OD都是1(即1x1x)时使小时的十位计数器74LS191加1;
另一路连接到非门74LS04的1A,非门74LS04的1Y接或门74LS021A,十位的计数器74LS191的OB引脚与个位的计数器74LS191的OC引脚分别接与非门的74LS00的3B、3A接到一起,保证十位是2个位是4的时候可以使两个计数器74LS191异步清成零,重新计数。
异步清零计数器74LS191
共阴数码管驱动74LS48
与非门74LS00
或非门74LS02
非门74LS04
七段共阴数码管
(2)分钟计时电路。
分钟计时电路如下图:
该电路用两片74LS191(二进制同步可逆单时钟异步清零计数器)构成六十进制计数器,异步清零计数器74LS191、与非门74LS00组成一组使整个计数器的技术状态图为00至01至02至…至59再至00至01至…,共有60个稳定状态。
个位的异步清零计数器74LS191的OB、OD分别接与非门74LS00的2A、2B,然后与非门74LS00的2Y接到十位的异步清零计数器74LS191,使得当个位从0到9,然后到10(暂态)使得十位的异步清零计数器74LS191的CLK从0变成1(上升沿),计数器加1;
2Y接到个位的异步清零计数器74LS191的load引脚,使得个位在0到9十个状态循环。
十位的异步清零计数器74LS191的OB、OC分别接74LS00的1A、1B,1Y接十位的异步清零计数器74LS191,使十位达到6(暂态),马上变成0,此时个位也是0。
正好使在00到59共有60个稳定状态循环显示。
(3)秒钟计时电路。
秒钟计时电路如下图:
(注释:
秒的计时和分钟的计时是一样的,实际上都是0-59的变化)
(4)校时选择电路。
校时选择电路如下图:
该电路用两片与非门74LS00,电阻R1、R2为限流电阻,电容C1、C2是去抖电容,两个与非门74LS00、电阻、电容和开关组成校时电路,实现当开关J1、J2处于导通状态时,数字时钟工作于同时校时校分状态。
(5)秒的产生
在此处用了计数器74LS191的十分频,即555定时器产生100ms的脉冲,但是在protel99se中由于没有用到74LS191,所以有些参数不一样,但是原理是一样的)
(6)数字钟总原理图
整合到一起,有少许的变化,但是原理是一样的)
四、Protel99se中的原理图
(1)SCH原理图
(2)PCB原理图
五、焊接
主要焊接仪器:
1.电烙铁一个
2.吸枪一个
3.焊锡一卷
4.手钳(尖嘴、平嘴)各一个
5.焊锡膏一罐
6.松香一块
焊接步骤:
1.先焊接跳线,跳线有四十多根,比较多,需要先焊接
2.其次焊接电阻电容
3.然后焊接IC插座
4.接着焊接数码管
焊接理论依据:
先焊接那些离板子比较近的,不容易处理的跳线,焊接小芯片在前,焊接大器件在后。
六、测试
主要测试仪器:
1.CA8040型双踪示波器一台
2.面包板一块
3.万用表一块
4.函数信号发生器一台
测试步骤:
检查电路板的焊接
①检查电路板是否有虚焊焊点出现
②检查电路板是否有断路现象
③检查电路板是否有漏焊现象
测试电路功能
整个电路由六部分组成,测试方法分为五步:
秒脉冲产生模块、秒计时模块、分计时模块、小时计时模块和校时模块,数码管模块检测夹杂在其它五部分之中。
电路测试由先后顺序进行测试顺序及步骤为:
1秒脉冲产生模块
利用示波器检测555定时器3引脚,观察波形
2秒计时模块
挑断秒脉冲产生模块与秒计时模块连接的线,将函数信号发生器调到3-5hz,接到秒计时器芯片异步清零计数器74LS191的14引脚,观察数码管数据变化
3分计时模块
跟秒计时模块调试一样,挑断秒计时模块与分计时模块连接的线,将函数信号发生器调到3-5hz,接到分计时器芯片异步清零计数器74LS191的14引脚,观察数码管数据变化。
4小时计时模块
跟分秒计时模块调试原理一样,挑断分计时模块与小时计时模块连接的线,将函数信号发生器调到3-5hz,接到时计时器芯片异步清零计数器74LS191的14引脚,观察数码管数据变化。
5校时模块
通过对开关J1、J2的通断,用示波器观察时和分个位计数器74LS191的14引脚波形。
整块电路的联调
把挑断的线连接到一起,供上5V电源电压,观察整体运行效果
七、数字钟实物
(1)数字中的正面
(2)数字钟的反面
(3)工作中的数字钟
八、总结及心得附录
在调试板子的时候,时间过的好快,转眼间,为期一周的数字电路课程设计就结束了。
通过这一周的课程设计,我拓宽了知识面,锻炼了能力,综合素质得到较大提高。
焊接板子的时候由于追求速度,再加上平时焊接没有练习,结果导致后面好多虚焊,给后面调试的时候造成了很多麻烦。
课程设计的过程中,由于没有对原理图进行优化,结果导致四十多根跳线,调试的时候,由于对自己不自信,给multism原理图和protel99se中的原理图一步一步的对照,跳线一根一根的检查,芯片一个一个检测,通过这次课程设计,使我懂得了模块化分析,如何去检测一个芯片是否是好的,跳线多的情况如何检测等等。
一般焊接问题都是虚焊,检测是否虚焊需要从正面检测,不要从管脚与焊锡接触处检测。
对我们电气专业的本科生来说,实际能力的培养至关重要,而这种实际能力的培养单靠课堂教学是远远不够的,必须从课堂走向实践。
这也是一次预演和准备毕业设计工作。
通过课程设计,让我们找出自身状况与实际需要的差距,并在以后的学习期间及时补充相关知识,为求职与正式工作做好充分的知识、能力准备,从而缩短从校园走向社会的心理转型期。
通过课程设计,我还更加明白了一个真理。
时至今日,课程设计基本告成,才切身领悟“实践是检验真理的唯一标准”,才明晓实践出真知。
因为在教材上,数字钟不过是由计数器和译码显码器组合而成,也便不以为然搭建电路图,结果电路出现诸多问题。
课程设计达到了专业学习的预期目的。
课程设计完成后,使我的
元器件明细表
名称
型号或功能
数量(个)
共阴数码管
SM42056
W8U3
6
74LS48
共阴数码管驱动芯片
74LS191
二进制同步可逆单时钟异步清零计数器
74LS00
与非门
4
74LS02
或非门
1
74LS04
非门
电容
0.01uf
3
电位计
200k
电解电容
1uF
555定时器
产生矩形波
电阻
3.3k
2
47k
九、参考文献
【1】阎石.数字电子技术基础.第四版.北京:
高等教育出版社,2010
【2】李艾华.电子技术基础实验及课程设计教程.安阳:
内蒙古大学出版社,2005
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- 数字 电路 课程设计 报告