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业 

电气自动化

班 

级 

103311 

指导教师 

龙治红、王文平 

2011年12月23日

目录

1.序论…………………………………………………………………3

2.本论…………………………………………………………………4

——设计说明……………………………………………………4

——电路图………………………………………………………5

——原理图………………………………………………………5

——振荡器………………………………………………………6

——分频器………………………………………………………6

——计数器………………………………………………………7

——译码器………………………………………………………10

——校时…………………………………………………………11

——闹钟…………………………………………………………12

——心得…………………………………………………………12

3.特别感谢……………………………………………………………14

序论

一、本课程设计的地位和作用

数字电子技术课程设计是电子技术基础教学中的一个实践环节,它使学生自己通过设计和搭建一个实用电子产品雏形,巩固和加深在数字电子技术课程中的理论基础和实验中的基本技能,训练电子产品制作时的动手能力。

通过该课程设计，设计出符合任务要求的电路,掌握通用电子电路的一般设计方法和步骤，训练并提高学生在文献检索、资料利用、方案比较和元器件选择等方面的综合能力,同时为毕业设计和毕业以后从事电子技术方面的科研和开发打下一定的基础。

二、课程设计的目的和要求

1.能够较全面地巩固和应用“数字电子技术”课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握小型数字系统设计的基本方法。

2.能合理、灵活地应用各种标准集成电路（SSI、MSI、LSI等）器件实现规定的数字系统。

3.培养独立思考、独立准备资料、独立设计规定功能的数字系统的能力。

4.培养独立进行实验，包括电路布局、安装、调试和排除故障的能力。

5.培养书写综合设计实验报告的能力。

三、课程设计的基本要求

根据设计任务，从选择设计方案开始，进行电路设计；

选择合适的器件，画出设计电路图；

通过安装、调试，直至实现任务要求的全部功能。

对电路要求布局合理，走线清晰，工作可靠，经验收合格后，写出完整的课程设计报告

本论

数字钟电路是一块独立构成的时钟集成电路专用芯片。

它集成了计数器，比较器，振荡器，译码器和驱动等电路，能直接驱动显示时，分，秒，具有定时，报警等多种功能，被广泛应用于自动化控制，智能化仪表等领域。

一．设计说明

该系统工作原理：

振荡器产生稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准。

再经过分频器输出标准秒脉冲。

秒计数器计满60后向分计数器进位。

分计数计满60后向时计数器进位。

小时计数器按照“24翻1”规律计数。

计数器的输出经译码器送给显示器。

计时器出现误差时可以用校正时电路进行“时校正”，“分校正”，“秒校正”。

该系统还有定时闹钟功能，该扩展电路必须在主体电路运行正常的情况下才能进行扩展。

总体设计如图所示：

总体原理图如下

1.石英晶体振荡器

晶体振荡器是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。

石英晶体振荡器的特点是频率准确,电路结构简单,频率易调整。

不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。

2．分频器

由于产生的脉冲信号并不是我们所需要的1hz信号，所以需要经过分频电路将脉冲信号分成1HZ的信号。

所以我设计了如下的分频电路：

如图，因为实验室的信号为8Mh，所以我用一个七个90的设计图设计了这样的分频电路，分别是一个八分频器和六个十分频器，这样，就能实现输出一个1HZ的信号了。

3.计数器

时间计数电路由秒个位和秒十位计数器,分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成,其中秒个位和秒十位计数器,分个位和分十位计数器为60进制计数器,而根据设计要求,时个位和时十位计数器为12进制计数器.

因为电子钟由秒、分、时组成。

分别为60进制和24进制。

采用一片90接成60进制,74LS90的第一组4位二进制接成秒的个位,另一组接成秒的十位,“分”也为60进制,“时”为24进制。

这两种进制的次序和二进制完全相同,只是模数不是2的整幂。

当秒脉冲输入时，电路状态按二进制自然序列依次递增1，QA、QB、QC、QD输出为0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001，当输出为1010也就是10采用反馈置零法清零,先按二进制计数器串联起来构成计数器,当计数状态达到所需的脉冲模值后,经过电路译码、反馈、产生复位脉冲将计数器清零,然后重新开始进行下一个循环。

秒位设计图如下

分位同秒

分位的设计基本同秒位相同，最关键的是星期的设计，如下如

而在星期的设计上则不能再使用90的集成块，我选择了161的集成块，使用了集成块的置数功能，这样集成块在显示完“7”之后就会直接被置数为“1”，就能实现星期的显示功能了，设计如图：

这样就能实现从秒到星期的全部计数功能了。

4.译码和显示

译码是把给定的代码进行翻译,将时、分、秒数器输出的四位二进制代码翻译为相应的十进制,并通过LED显示器显示,通常LED显示器与译码器是配套使用的。

我们选用的七段译码驱动器74LS47或者是CD4511）和数码管（LED）是共阳接法。

LED显示的3、8管脚接一起,限流电阻为200Ω和+5V接。

实际使用时a、b、c、d、e、f、g各段都应接一个限流电阻,在图中略画出来。

译码显示电如下图所示

5.校时电路

前面的电路设计的很传统很简单，现在我具体说一下我们设计的校时电路，首先电路图如下；

校时功能说明，

正常情况，01控制器打到1，则，高位进位正常按照低位的进位信号进位不受印象。

校时，01控制器打到0，则，高位进位只按照校时脉冲变化，不受低位进位信号限制，这样就能使高位变化到我们想要校对的时间的，这是再将01控制器打到1，恢复正常。

6.闹钟电路

闹钟电路主要就是讲所要报时的时间的信号输入到大与非门中，再统一输入到蜂鸣器上，所要注意的是，小时的十位，因为十位在显示“1”和“2”时都会输出“1”信号，所以这里要格外注意。

二．心得体会

本次课程设计好似我目前收获最大的一次课程设计。

我是工科专业的学生，设计是我们将来必需的技能，这次课程设计恰恰给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，通过这次对数字电子钟的设计作，让我了解了电路设计的基本步骤，也让我了解了关于数字钟的原理与设计理念。

可以说，本次课程设计有苦也有甜。

设计思路是最重要的，只要你的设计思路是成功的，那你的设计已经成功了一半。

因此我们应该在设计前做好充分你的准备，像查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。

制作过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，马虎，对电路的调试要一步一步来，又要求我们有一个比较正确的调试方法，这要求我们灵活处理，要熟练地掌握课本上的知识，这样才能对试验中出现的问题进行分析解决。

整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路的连接及电路细节上的设计，如CP脉冲的供给通断等。

在多种方案的选择中，我们仔细比较分析其原理以及可行的原因，最后还是在老师的耐心指导下，是整个电路设计完成。

在设计过程中，我深刻的体会到要反复实践，其过程相当麻烦，有时花很长时间设计出来的电路还需要重做，那时心中未免有些灰心，有时还特别想放弃，此时更加需要静下心来，查找原因。

总体说来，这次课程设计我受益匪浅，在摸索该如何设计电路使之实现所需要的功能。

课设培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。

在让我体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦。

特备感谢

感谢杨晨光，胡斌亮，赵芳丽，孙立甲，毛阿翔，谢勇超，罗成果，李海雨，张青山同学，以及王文平老师和龙治红老师对我这次课程设计的细心指导！