完整版数字电路课程设计 数字时钟.docx
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完整版数字电路课程设计数字时钟
《数字时钟》技术报告
概要数字钟是一个将“时”,“分”,“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。
它的计时周期为24小时,显示满刻度为23时59分59秒。
一个基本的数字钟电路主要由秒信号发生器、“时、分、秒、”计数器、译码器及显示器组成。
由于采用纯数字硬件设计制作,与传统的机械表相比,它具有走时准,显示直观,无机械传动装置等特点。
本设计中的数字时钟采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”的显示和调整。
通过采用各种集成数字芯片搭建电路来实现相应的功能。
具体用到了555震荡器,74LS90及与非,异或等门集成芯片等。
该电路具有计时和校时的功能。
在对整个模块进行分析和画出总体电路图后,对各模块进行仿真并记录仿真所观察到的结果。
实验证明该设计电路基本上能够符合设计要求!
一、系统结构。
(1)功能。
此数字钟能显示“时、分、秒”的功能,它的计时周期是24小时,最大能显示23时59分59秒,并能对时间进行调整和校对,相对于机械式的手表其更为准确。
)系统框图。
2(.
译码译码译码
秒计数分计数时计数
校时电振荡分频器1
图系统方框
)系统组成。
(3555组成的多谐振荡器,其555芯片和RC秒发生器:
由1.的输出频率由接入的电阻与电容决定。
3上
个与非门和相应的开关和电阻中的4校时模块:
2.由74LS03构成。
触发器、或门构成相JK计数器:
由74LS90中的与非门、3.74LS90应芯片串接得到二十四、六十进制的计数器,再由74LS08相连接而得到秒、分、时的进分别进位。
与来的信,接受74LS904511BCD4.译码器:
选用锁存译码器段的二进制数。
7号,转换为
5.显示模块:
由7段数码管来起到显示作用,通过接受CD4511的信号。
本次选用的是共阴型的CD4511。
二、各部分电路原理。
1.秒发生器:
555电路内部(图2-1)由运放和RS触发器共同组成,其工作原理由8处接VCC,C1处当Uco=2/3Vcc>u11时运放输出为1,同理C2也一样。
最终如图3接口就输出矩形波,而形成的秒脉冲。
图2-1内部结构图
图2-2555功能表
2.校时模块:
校时模块主要由74LS03中的4个与非门构成(图2-3),由其功能图看得出只要有一个输入端由H到L或者从L到H都会使输出端发生高低变化。
因此通过开关的拨动产生高低信号从而对时、分处的计数器起到调数作用。
.
图2-3校时模块图
图3-374LS03功能图
3.计数器:
通过74LS90来计数,由14接脚INPUT为秒脉冲信号输入端,从而使输出端到CD4511上产生10进制数,这里相互之间的74LS90的连接能相应的产生60进制和24进制数,由个位到十位是当各位控制的74LS90输出到8、9是Qd变为H,又从9到0是Qd变为低,从而使十位74LS90的14接口输入由H到L进一位(图2-5和图2-7)。
关于24进制和60进制的控制是由74LS08控制的,如图2-5所示74LS08控制的是60进制数,当Qb、Qc输出高电平时,即此时数码管显示的60,74LS08的与门输出H,到74LS90的)从而达到清零的作用,与此同时又到下一时2(R0、R0
(1).
进制2414接口处而达到进位作用。
同理钟处的74LS90的上的与非门相与74LS08就是把十位上的Qb和个位上的Qc连而达到清零作用。
2-5
图
2-6
图输出ResetInputs复位输入
R0R0R9R9QQQQA
(1)
(2)
(1)
(2)DCB
LLXLHLHLHHXLLLLL
HHLLHXXH
LLXXCOUNTXXLL
LXLXCOUNT
COUNTXLLX
COUNT
输Count
QDQCQBQA
L0LLL
HLL1L
LLL2H
H3LHL
LHL4L
H5LLH
LH6HL
HLH7H
LLHL8
HLH9L
图2-7
4.显示模块:
显示模块由CD4511和数码管组成。
其功能表所示。
2-9和图2-8如图
图2-8
图2-9
三、装配与调试。
整个装配过程分为四各阶段过程:
1.秒脉冲信号模块:
在焊接结束后接上正负极,看555上3接口处的发光二极管的是否能亮,来判断是否成功。
2.秒显示模块:
焊好秒显示模块时,接上555秒脉冲模块发现不能正常工作,数码管都显示00,后来又看电路图,原来74LS90上的2、3接口并没有接上,原电路图是接上74LS08后才能正常工作。
后来由使74LS90上的2、3接地,就能正常工作了。
3.时、分显示模块:
其实这一模块和秒显示模块接线都一样的,所以焊上后用同样用555秒脉冲模块一样调试都能正常工作。
4.校时模块:
这也是最后调试模块(总调试),这个过程前面调试都没有问题,接下来会有问题的话,就是时、分、秒模块的连接问题或者是校时电路的问题,也可能是74LS08的连接问题,当然还可能是芯片问题。
这次调试要达到的效果就是总的效果,走秒、走分、走时以及可以调数。
还好最后没出问题,总的效果没问题。
四、技术总结。
本电路采用纯数字电路制作,刚开始也是不知道怎么下手,总的制作过程分为三个过程:
1.制作前期:
从图书馆借阅图书查找相应的课题,并从网上查找相应的课设和论文,最终决定选定制作数字时钟。
2.制作中期:
从相应的图书和论文中选定电路图,本组三人分模块去弄,各自把各自的模块搞懂,并一定时间相应仿真软件Protues讨论进度,了解整个模块的运行原理。
用.
进行相应的仿真(图1-1),并能成功运行运行。
在仿真中对原电路图进行了一定的修改,原来的分频板块取消了(分频模块目的是降低555脉冲的输出频率),由于可以通过改变555模块的电阻和电容,从而得到1秒脉冲,就直接就接上555秒脉冲电路。
本来打算用晶振来做秒脉冲的但是觉得555报警电路以前做过觉得简单就用555秒脉冲电路,并且显示模块在实际焊接的时候数码管没有4段的,就利用电子实习时做八路抢答器时显示模块是利用CD4511接上的,最后就采用CD4511(图4-2)。
3.制作后期:
从仿真的电路图中确定元器件,去采购相应的元器件,并通过Protues软件对电路进行了相应的排版(图4-3),最后开始焊接电路,一点一点的进行调试。
4-1
图
图4-2
图4-3
五、心得体会。
参加培训快一个月,最后也终于把东西做出来了,十分高兴。
这次做的说实话到最后还十分没底,在上次参加了双基电子设计大赛,用Proteus做了个“智能冰箱”,当时在Proteus上可以正常运作,效果那是非常的好,但是最后做出来的效果,可以说完全没效果,还花了这么多时间,十分受挫。
不过现在想想当时做的是用单片机控制的,关于单片机还完全不了解,因此单片机很多细节性的东东不知道,做出来没效果也是肯定的。
当然上次比赛也是第一次参加,也是第一次自己设计东西,并要让它能正常工作,很多细节的都不懂,花了很多时间而达到的效果也并不大。
因此总结上次的经验,这次果断十分小心,一点一点的弄好。
先确定项目,在寻找相应的论文。
在对着电路图和数电资料书一点一点的把原理弄懂,这样发现这样不管是在调试的时候,还是在焊接的时候,自然而然的就能发现问题。
不管怎么说最后还是做出来了,现在发现在这暑期培训中虽然没有老师在讲课,其实也不错。
完全靠自己自学,自己解决问题,而且又有大二的学长在,不懂的又可以问,其实不知不觉的自学能力已经提高了。
果然任何成果不是一蹴而就的,而是一点一点的积累经验走出来的,“万。
丈高楼平地起,树高千尺在于根深”