数字电路课程设计数字时钟.docx

1、数字电路课程设计数字时钟数字时钟技术报告概要 数字钟就是一个将“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”的显示与调整。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。该电路具有计时与校时的功能。在对整个模块进行分析与画出总体电路图

2、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,它的计时周期就是24小时,最大能显示23时59分59秒,并能对时间进行调整与校对,相对于机械式的手表其更为准确。（2）系统框图。（3）系统组成。1.秒发生器:由555芯片与RC组成的多谐振荡器,其555上3的输出频率由接入的电阻与电容决定。2.校时模块:由74LS03中的4个与非门与相应的开关与电阻构成。3.计数器:由74LS90中的与非门、JK触发器、或门构成相应芯片串接得到二十四、六十进制的计数器,再由74LS90与74LS08相连接而得到

3、秒、分、时的进分别进位。4.译码器:选用BCD锁存译码器4511,接受74LS90来的信号,转换为7段的二进制数。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。本次选用的就是共阴型的CD4511。二、各部分电路原理。1.秒发生器:555电路内部(图2-1)由运放与RS触发器共同组成,其工作原理由8处接VCC,C1处当Uco=2/3Vccu11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2-2 555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),由其功能图瞧得出只要有一个输入端由H到L或

4、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3-3 74LS03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进制与24进制数,由个位到十位就是当各位控制的74LS90输出到8、9就是Qd变为H,又从9到0就是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与图2-7)。关于24进制与60进制的控制就是由74LS08控制的,如图2-5所示74LS08控制的就是60进

5、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R0(1)、R0(2)从而达到清零的作用,与此同时又到下一时钟处的74LS90的14接口处而达到进位作用。同理24进制就就是把十位上的Qb与个位上的Qc与74LS08上的与非门相连而达到清零作用。图2-5图2-6Reset Inputs复位输入 输出 R0(1) R0(2) R9(1) R9(2) QD QC QB QA H H L X L L L L H H X L L L L L X X H H H L LH X L X L COUNT COUNT COUNT COUNT L X L X L

6、X X L X L L X Count 输出 QD QC QB QA 0 L L L L 1 L L L H 2 L L H L 3 L L H H 4 L H L L 5 L H L H 6 L H H L 7 L H H H 8 H L L L 9 H L L H 图2-74.显示模块:显示模块由CD4511与数码管组成。其功能表如图2-8与图2-9所示。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,瞧555上3接口处的发光二极管的就是否能亮,来判断就是否成功。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

7、,数码管都显示00,后来又瞧电路图,原来74LS90上的2、3接口并没有接上,原电路图就是接上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:其实这一模块与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:这也就是最后调试模块(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,就就是时、分、秒模块的连接问题或者就是校时电路的问题,也可能就是74LS08的连接问题,当然还可能就是芯片问题。这次调试要达到的效果就就是总的效果,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

8、术总结。 本电路采用纯数字电路制作,刚开始也就是不知道怎么下手,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与论文,最终决定选定制作数字时钟。 2、制作中期:从相应的图书与论文中选定电路图,本组三人分模块去弄,各自把各自的模块搞懂,并一定时间相应讨论进度,了解整个模块的运行原理。用Protues仿真软件进行相应的仿真(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(分频模块目的就是降低555脉冲的输出频率),由于可以通过改变555模块的电阻与电容,从而得到1秒脉冲,就直接就接上555秒脉冲电路。本来打算

9、用晶振来做秒脉冲的但就是觉得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就是利用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。图4-1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Proteu

10、s上可以正常运作,效果那就是非常的好,但就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就是用单片机控制的,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,做出来没效果也就是肯定的。当然上次比赛也就是第一次参加,也就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。在对着电路图与数电资料书一点一点的把原理弄懂,这样发现这样不管就是在调试的时候,还就是在焊接的时候,自然而然的就能发现问题。不管怎么说最后还就是做出来了,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。果然任何成果不就是一蹴而就的,而就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”。