数字电子技术基础课程设计数字钟文档格式.docx

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3.5校时电源电路…………………………………………………………..………..6

3.6整点报时电路…………………………………………………………………….7

4、元器件…………………………………………………………………………….7

4.1实验中所需的器材………………………………………………………………..7

4.2芯片内部结构图及引脚图…………………………………………………...…....8

4.3面包板内部结构图………………………………………………………………10

5、功能块电路图…………………………………………………………………...10

6、总结……………………………………………………………………………...18

7、参考文献………………………………………………………………………...19

一、设计目的

数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。

此次设计与制作数字电子钟的目的是让学生在了解数字钟的原理的前提下，运用刚刚学过的数电知识设计并制作数字钟，而

ＣＤ４０６０计数为１４级２进制计数器，可以将３２７６８ＨZ的信号分频为２ＨZ，其内部框图如图3-3所示，从图中可以看出，ＣＤ４０６０的时钟输入端两个串接的非门，因此可以直接实现振荡和分频的功能。

图3-3CD4046内部框图

３）时间计数单元

时间计数单元有时计数、分计数和秒计数等几个部分。

时计数单元一般为１２进制计数器计数器，其输出为两位８４２１ＢＣＤ码形式；

分计数和秒计数单元为６０进制计数器，其输出也为８４２１ＢＣＤ码。

一般采用10进制计数器74HC390来实现时间计数单元的计数功能。

为减少器件使用数量，可选７４ＨＣ３９０，其内部逻辑框图如图　２.３所示。

该器件为双２—５－１０异步计数器，并且每一计数器均提供一个异步清零端（高电平有效）。

图3-474HC390（1/2）内部逻辑框图

秒个位计数单元为１０进制计数器，无需进制转换，只需将ＱＡ与ＣＰＢ（下降沿有效）相连即可。

ＣＰＡ（下降没效）与１ＨZ秒输入信号相连，Ｑ３可作为向上的进位信号与十位计数单元的ＣＰＡ相连。

秒十位计数单元为６进制计数器，需要进制转换。

将１０进制计数器转换为６进制计数器的电路连接方法如图3-5所示，其中Ｑ２可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的ＣＰＡ相连。

图3-510进制——6进制计数器转换电路

分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同，只不过分个位计数单元的Ｑ３作为向上的进位信号应与分十位计数单元的ＣＰＡ相连，分十位计数单元的Ｑ２作为向上的进位信号应与时个位计数单元的ＣＰＡ相连。

时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同，但是要求，整个时计数单元应为１２进制计数器，不是１０的整数倍，因此需将个位和十位计数单元合并为一个整体才能进行１２进制转换。

利用１片７４ＨＣ３９０实现１２进制计数功能的电路如图3-6所示。

另外，图3-6所示电路中，尚余－２进制计数单元，正好可作为分频器２ＨZ输出信号转化为１ＨZ信号之用。

图3-612进制计数器电路

4）译码驱动及显示单元

计数器实现了对时间的累计以8421BCD码形式输出，选用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流，选用CD4511作为显示译码电路，选用LED数码管作为显示单元电路。

5）校时电源电路

当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正。

通常，校正时间的方法是：

首先截断正常的计数通路，然后再进行人工出触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端，校正好后，再转入正常计时状态即可。

根据要求，数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断分个位和时个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。

图3-7所示即为带有基本RS触发器的校时电路。

图3-7带有消抖动电路的校正电路

6）整点报时电路

一般时钟都应具备整点报时电路功能，即在时间出现整点前数秒内，数字钟会自动报时，以示提醒。

其作用方式是发出连续的或有节奏的音频声波，较复杂的也可以是实时语音提示。

根据要求，电路应在整点前10秒钟内开始整点报时，即当时间在59分50秒到59分59秒期间时，报时电路报时控制信号。

报时电路选74HC30，选蜂鸣器为电声器件。

4、元器件

1．实验中所需的器材，5V电源，面包板1块，示波器，万用表，镊子1把，剪刀1把，共阴八段数码管6个，CD4511集成块6块，CD4060集成块1块，74HC390集成块3块，74HC51集成块1块，74HC00集成块5块，74HC30集成块1块，10MΩ电阻5个，500Ω电阻14个，30p电容2个，32.768k时钟晶体1个，蜂鸣器。

2．芯片内部结构图及引脚图

图4-17400四2输入与非门图4-2CD4511BCD七段译码/驱动器

图4-3CD4060BD图4-474HC390D 

图4-574HC51D图4-674HC30

3．面包板内部结构图

面包板右边一列上五组竖的相通，下五组竖的相通，面包板的左边上下分四组，每组中X、Y列（0-15相通，16-40相通，41-55相通，ABCDE相通，FGHIJ相通，E和F之间不相通。

五、功能块电路图

1．一个CD4511和一个LED数码管连接成一个CD4511驱动电路，数码管可从0---9显示，以次来检查数码管的好坏，见附图5-1。

图5-14511驱动电路

2．利用一个LED数码管，一块CD4511，一块74HC390，一块74HC00连接成一个十进制计数器，电路在晶振的作用下数码管从0—9显示，见附图5-2。

图5-274390十进制计数器

3．利用一个LED数码管，一块CD4511，一块74HC390，一块74HC00和一个晶振连接成一个六进制计数器，数码管从0—6显示，见附图5-3。

图5-374390六进制计数器

4．利用一个六进制电路和一个十进制连接成一个六十进制电路，电路可从0—59显示，见附图5-4。

图5-4六十进制电路

5．利用两个六十进制的电路合成一个双六十进制电路，两个六十进制之间有进位，见附图5-5。

图5-5双六十进制电路

6．利用CD4060、电阻及晶振连接成一个分频——晶振电路，见附图5-6。

图5-6分频—晶振电路

7．利用74HC51D和74HC00及电阻连接成一个校时电路，见附图5-7。

图5-7校时电路

8．利用74HC30和蜂鸣器连接成整点报时电路。

见附图5-8。

图5-8整点报时电路

9．利用两个六十进制和一个十二进制连接成一个时、分、秒都会进位的电路总图，见附图5-9。

图5-9

六、总结

我们学习了数字电子电路和模拟电子电路，对电子技术有了一些初步了解，但那都是一些理论的东西。

通过这次数字电子钟的课程设计，我们才把学到的东西与实践相结合。

从中对我们学的知识有了更进一步的理解。

在此次的数字钟设计过程中，更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。

也锻炼了自己独立思考问题的能力和通过查看相关资料来解决问题的习惯。

虽然这只是一次简单的课程设计，但通过这次课程设计我们了解了课程设计的一般步骤，和设计中应注意的问题。

设计本身并不是有很重要的意义，而是同学们对待问题时的态度和处理事情的能力。

至于设计的成绩无须看的太过于重要，而是设计的过程，设计的思想和设计电路中的每一个环节，电路中各个部分的功能是如何实现的。

各个芯片能够完成什么样的功能，使用芯片时应该注意那些要点。

同一个电路可以用那些芯片实现，各个芯片实现同一个功能的区别。

另外，我们设计要从市场需求出发，既要有强大的功能，又要在价格方面比同等档次的便宜。

在这次设计过程中，我也对word、画图等软件有了更进一步的了解，这使我在以后的工作中更加得心应手。

七、参考文献

康华光.2000年.电子技术基础数字部分（第四版）.北京：

高等教育出版社.

王慧玲.2003年.电工电子实验与实训.北京：

机械工业出版社.

吴建强.2004年.电工学新技术实践.北京：

付家才.2003年.电工电子学习指导.北京：

化学工业出版社.

王建华吴道悌.2003年.电工学实验.北京：

高等教育出版社.

邓玉元蒋卓勤.2003年.Multisim2001及其在电子设计中的应用.西安:

西安电子科技大学出版社.