电子数字钟的设计与制作.docx
- 文档编号:5942943
- 上传时间:2023-01-02
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:196.91KB
电子数字钟的设计与制作.docx
《电子数字钟的设计与制作.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电子数字钟的设计与制作.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
电子数字钟的设计与制作
电子数字钟的设计与制作
学院(系):
专业班级:
姓 名:
学 号:
指导教师:
设计日期:
《模拟电子技术基础》课程设计任务书
自动化、电气工程及其自动化适用
设计题目(可自选)
八、电子数字钟的设计与制作
要求:
(1)带
稳压电源(电源形式不限);
(2)用LED管显示时、分、秒;
(3)(选做)增加部分扩展功能(如准点报时、定时闹钟等);
1附课程任务设计书---------------------------------------------------1
2系统概述
2.1数字钟的基本原理------------------------------------------------------3
2.2原理图--------------------------------------------------------------3
3单元电路设计与分析
3.1振荡器电路------------------------------------------------------------------------------4
3.2秒计数和分计数电路----------------------------------------------------------------------5
3.3时计数电路-----------------------------------------------------------------6
3.4显示电路---------------------------------------------------------------------------7
3.5校时电路------------------------------------------------------------------------------8
3.6整点报时电路-----------------------------------------------------------------------9
3.7定时闹钟电路--------------------------------------------------------------------10
4系统电路总图--------------------------------------------
4.1不带定时闹钟的设计图(手绘)————————————————————
4.2带定时闹钟的总设计图(打印版)——-------------------------------------------
5设计总结-------------------------------------------------------------------13
附录(元器件种类及数量)--------------------------------------------------14
参考文献--------------------------------------------------------------------------------------15
2.1数字钟的基本原理
数字电子钟主要由信号发生器、“时、分、秒”计数器、LED数码管、校时电路等组成,有些附带了整点报时、定时闹钟等功能。
工作原理为时钟源(振荡器)用以产生稳定的脉冲信号,作为数字时钟的时间基准,要求振荡频率为1HZ,为标准秒脉冲。
将标准秒脉冲信号送入“秒计数器”,该计数器采用60进制计数器,每累计60秒发出一个“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,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进制计数器,可以实现24小时的累计。
LED数码管将“时、分、秒”计数器的输出状态显示。
校时电路是来对“时、分”显示数字进行校对调整。
附带功能如整点报时功能能够在时钟接近整点时鸣叫提醒,定时闹钟可以实现时钟在设定时刻鸣叫报时提醒等
2.2原理框图
时
秒脉冲发生电路
图1
3.1振荡器电路
多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器,也称矩形波发生器。
“多谐”指矩形波中除了基波成分外,还含有丰富的高次谐波成分。
多谐振荡器没有稳态,只有两个暂稳态。
在工作时,电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换,由此产生矩形波脉冲信号,常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。
要求精确的时钟源是通过石英晶体振荡器还有分频器构成,考虑到设计难易成度,本电路采用555定时器(LM555CN)实现多谐振荡,需要R1,R2和电容,并接+5V的直流电源。
图2
振荡周期:
T=0.69(R1+2R2)C
其中当R1=5K,R2=4.7K,C=100uF时,T=0.9936s
3.2秒和分计数电路
“秒”计数器电路与“分”计数器电路都是六十进制,它由一级十进制计数器和一级六进制计数器连接构成,如图3所示,是采用两片中规模集成电路74LS90N串接起来构成的“秒”,“分”计数器。
图3
由图3可知,U1是十进制计数器,U1的QD作为十进制的进位信号,74LS90N计数器是十进制异步计数器,用反馈清零法来实现十进制计数,U2和与门74LS08N组成六进制计数。
74LS90N是在CP信号的下降沿触发下进行计数,U2的QA和QC相与0101的下降沿,作为“分(时)”计数器的输入信号。
U2的输出0110高电平1分别送到计数器的R01、R02端清零,74LS90N内部的R01、R02与非后清零而使计数器归零,完成六进制计数。
由此可见,U1和U2串接实现了六十进制计数。
分计数器和秒计数器构成情况相同,同为上述电路。
3.3时计数电路
“时”计数为24进制的,在本设计中24进制的计数电路也是由两个74LS90N组成的二十四进制计数电路,如图4所示。
图4
由图4看出,当“时”个位U5计数器输入端A(14脚)来到第10触发信号时,U5计数器清零,进位端QD向U6“时”十位计数器输入进位信号,当第24个“时”(来自“分”计数器输出的进位信号脉冲到达时U5计数器的状态位“0100”,U6计数器的状态为“0010”,此时“时”个位计数器的QC,和“时”十位计数器的QB输出都为“1”,相与后为“1”。
把它们分别送入U5和U6计数器的清零端R01和R02,通过74LS90N内部的与非后清零,计数器复零,从而完成二十四进制计数。
3.4显示器
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:
共阴极和共阳极显示器。
译码器(BCD_7SEG_DCD)译码的是高电平,所以对应的显示器应为共阴极显示器。
考虑复杂成度,在本设计中用的是解码七段排列显示器(DCDHFX),即包含译码器的七段显示器。
其图形管脚如下图5所示:
图5
U2是一个解码七段排列显示器,由1、2、3、4脚输入二进制数,就可显示数字;
而U3是个译码器,和未解码的七段显示管U1也可以构成显示器,连接如上面所示。
3.5校时电路
当刚接通电源或计时出现误差时,都需要对时间进行校正。
校时电路实现对“时”“分”的校准。
在电路中设有正常计时和校对位置。
对校时的要求是,在小时校正时不影响分和秒的正常计数,在分校正是不影响秒和小时的正常计数,而且应该具有手动校时和快速校时的功能。
校正电路如下图6所示:
图6
异或门7486N是为了保证调整小时或分时,电路其他部分还可以正常计数。
开关J2是手动一次次断开和闭合来校准小时的(此时其他开关处于闭合状态;开关J2断开时,J4断开可以实现快速校准小时(此时J1和J3闭合)。
开关J1是手动一次次断开和闭合来校准分的(此时其他开关处于闭合状态);同样,开关J1断开时,J4断开可以实现快速校准分(此时J2和J3处于闭合)。
3.6整点报时电路
数字钟整点报时也是基本的扩展功能之一。
在本设计电中路采用离整点前10秒钟内开始整点报时,即当时间在59分51秒到59分59秒期间时,报时电路报时控制信号每隔1秒钟鸣叫一次,每次持续时间为1秒,共响5次,音频为200HZ。
整点报时电路的电路设计原理图如图7所示:
图7
与非门1、2端分别接分显示器十分位的3和1端,当显示为5(“0101”)输出,与非门3、4端接分显示器个位的4和1端,当显示9(“1001”)输出;与非门5和6端接秒显示器十分位的3和1段,当显示为5输出,与非门7端接秒显示器个位的1端,实现出现“xxx1”时输出,即每隔两秒输出一次;与非门8端接VCC。
再通过反相器缓冲,与蜂鸣器相连,实现了整点报时功能。
3.7定时闹钟电路
定时器定时时间的设定,可用开关分别置入0或1,就可以在其输入端得到对应的0或1,就可以再其输出端得到对应的0或1。
然后与数字钟的输出端用或非门、与非门、非门
和与门组成比较电路,当定时器数值与时钟的值一致时便可触动蜂鸣器使之报时。
部分定时闹钟电路如图8所示:
图8
在总设计图中,定时闹钟增加了定时显示器,开关J7断开和闭合是用来设置小时的,开关J8断开和闭合是用来设置分的。
图中每一个同或门(ENOR2)的两个输入端,分别接时分电路显示器与定时显示器的相同端口,目的是实现相同比较,然后输出,最后达到整体定时与时钟时间相同,实现定时报时功能。
4系统电路总图及调试
5设计总结
通过这次对数字电子钟的设计与制作,让我了解了电路设计的基本步骤,也让我了解了关于数字时钟的原理与设计理念,对Mulsitim10.0仿真软件也有了一定的了解与运用。
由于水平有限,在本设计中所用的方案不是最好的,但我想其中的原理是相同的,对自己的能力也得到了锻炼,认识更加深入了。
通过本次设计,使我对已学过的电路、模电、数电等电子技术的知识有了更深一步的了解,让我更加深刻地了解和认识到了自己的优点和不足,锻炼和培养了自己利用已学知识来分析和解决实际问题的能力。
其实,这只是电路设计,在实际成品制作过程中并不一定和仿真时完全一样,因为仿真是理想的参数,而实际电路器件参数也不一样,所以要是按电路图设计制作时还应该考虑实际。
最后,我要衷心的感谢李老师的指导,使我的课程设计能够顺利完成。
参考文献
教材:
高吉祥主编:
《电子技术基础实验与课程设计》,电子工业出版社,2002年出版。
参考书:
彭介华主编:
《电子技术课程设计指导》,高等教育出版社,2002
陈大钦主编:
《电子技术基础实验-电子电路实验、设计、仿真》,高等教出社,2002年出版。
胡宴如主编:
《模拟电子技术》(第2版)
FredrickWHughs:
OpAmpHandbook,Prentice-Hall,Inc.,EnglewoodCliff,NewJersey,1981.
杨栓科主编:
《模拟电子技术基础》,高等教育出版社,2003年出版。
阎石主编:
《数字电子技术基础(第四版)》.北京:
高等教育出版社,2005出版。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电子 数字 设计 制作