数字电子钟教案.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,课题六 数字电子钟,一、设计任务与要求,二、给定条件及所需器件,三、总体方案设计,四、实验电路的布线,五、实验电路的调试,六、调试报告,一、设计任务与要求,1,、设计一个能直接显示时、分、秒的数字,电子钟。小时可采用二十四进制。,2,、设计,24,小时整点报时控制电路，要求从,59,分,50,秒开始，每,2,秒钟响一声，共响,5,次。,3,、设计,24,小时整点报时控制电路，要求从,59,分,50,秒开始，每,2,秒钟响一声，共响,5,次。每响一次声音持续,0.5,秒。,4,、设计校,“,时,”,、校,“,分,”,控制电路。,课题六 数字电子钟,二、给定条件及所需器件,1,、稳压电源,2,、二,-,十进制同步计数器、二,-,十进制七,段译码器、七段,LED,数码管,3,、二输入与非门、六输入与非门、反相器,4,、石英晶振,f=10MHZ,5,、电阻、电容,6,、导线、面包板、镊子、万用表、剥线钳等,课题六 数字电子钟,三、总体方案设计,数字式电子钟的基本功能是能够实现时、分、,秒的正确计时，计时单位为,1,秒。因此，首先必须,有,计时显示电路和秒脉冲产生电路,。其次，接通电,源或时钟走时出现误差时，需要进行时间校准，否,因此应有,校时控制电路,。另外，要求数字钟能够自,动整点报时，还应有整点报时控制电路。若还需要,其它功能，相应的还要有一些控制电路。综上所,述，数字式电子钟应由三大部分组成：,计时显示电路,秒脉冲产生电路,控制电路,其结构框图如图所示：,课题六 数字电子钟,课题六 数字电子钟,三、总体方案设计,1,、秒脉冲发生器,（,1,）振荡器：用来产生时间标准信号的。由于数,字钟的精度主要取决于时间标准信号的频率及其稳,定性，所以一般采用石英晶体振荡器。振荡频率,高，精度高；但频率高，分频级数增多，所以要综,合考虑。采用,f=10MHz,的晶振。,课题六 数字电子钟,三、总体方案设计,1,、秒脉冲发生器,（,2,）分频器：石英晶体振荡器产生,f=10MHz,的频率，不能用于计时，需要将其分频为,1Hz,的信号，若采用十进制计数器对其分频，需要七级。,课题六 数字电子钟,三、总体方案设计,2,、计数器的组成,每天,24,小时、每小时,60,分、每分钟,60,秒，因,此设定,“,时,”“,分,”“,秒,”,计数器。分、秒计数器为,60,进,制，,“,逢,60,进,1,”,；时计数器为,24,进制，,“,逢,24,进,1,”,24,进制,课题六 数字电子钟,三、总体方案设计,3,、显示器及显示译码器,（,1,）显示器：,共阳极数码管,共阴极数码管,（,2,）显示译码器,共阳极译码器,74LS247,共阴极译码器,74LS248,74LS247,是集电极开,路输出结构，输出必须接电,阻；,74LS248,内部有上拉,电阻，输出不用接电阻。,课题六 数字电子钟,三、总体方案设计,4,、整点报时电路,控制电路,+,蜂鸣器,当分为,59,计数代码为,0101,，,1001,，秒十位为,5,时代码为,0101,，控制电路工作。,G1=0,G2=1,，秒脉冲通过,G3,，作为,D,触发器的,CP,，,D,触发器接成,T,触发器，对秒脉冲进行二分频。,整点报时电路,三、总体方案设计,5,、校时电路的设计,校时是人为干预时钟的工作。校时电路可以对,时、分进行校时。,拨动开关，把对时秒脉冲直接送到,“,分,”“,时,”,计数器中，分时就自动按秒的频率计数，可以快速调准。在校,“,分,”,时，当计满,60,时会自动向时进位。,课题六 数字电子钟,四、实验电路的布线,电路设计完成后，可以在仿真软件上构建电路，,也可以在面包板上搭接电路。电路仿真材料的使用量,和消耗量小，成本低；但在面包板上实现是必要的。,在面包板上实现就涉及到布线问题：,1,、检查,2,、芯片的放置,3,、布线规则,4,、整体布局,5,、布线检查,6,、电路调试,7,、注意时序电路的时序关系,课题六 数字电子钟,四、实验电路的布线,1,、通过外观和通电检查各芯片及元器件功能是否完好。,2,、芯片的放置。,数字电路中所用芯片大多是双到直插式的，使用时注意,以下几点：,（,1,）在同一面包板上，所有的芯片朝向应一致，禁止出现,反插。,（,2,）对于首次使用的芯片，引脚稍向外偏。使用前用合适,的工具齐根轻轻地整成平行。,（,3,）插芯片时，应放平且均匀用力插入孔中，防止个别引,脚未插入而弯曲。,（,4,）拨出芯片时，使用起拔器或小改锥在左右两侧轮流轻,撬，平行起出。,（,5,）对于集成电路中不用的输入端，必须接到一个无效电,平上去。,（,6,）不用输出端悬空即可,课题六 数字电子钟,四、实验电路的布线,3,、布线规则,（,1,）一般用直径为,0.5mm,的单股圆导线。,（,2,）导线的颜色可按用途分类。,（,3,）面包板上边孔用作,+5V,，下边孔用作地线。,（,4,）导线的预处理：用剪刀剪成斜面，既便于线头插入，又,可防止划伤面包板内部簧片。然后用剥线钳剥线，禁止用剪刀,环割。,（,5,）布线时，导线应紧贴板面，禁止飞线；导线转角应成,90,度，导线应在片子周围走，不得从片上跨越；电源线应分在两,侧，必要时应加电源去耦电路，消除干扰信号；芯片的电源端,就近连接；插线时应尽量不要遮盖插孔。,（,6,）掌握连线顺序。通常是先连短线，后连长线，或先连不,易连接的线，使已经连好的线不影响下一步的布线。特别要注,意连好各集成器件的地线和电源线，否则会损坏器件。因此，,应先用短线接好各器件的地线和电源线，并用万用表测量，以,保证整个电路的地线、电源线畅通无阻。,课题六 数字电子钟,四、实验电路的布线,4,、整体布局,（,1,）芯片及大型元件布置应疏密得当，使用方便。,（,2,）考虑布线的密度，预留空位。,（,3,）适当调整芯片的相对位置，可使布线合理，尽,量减少布线的根数。,（,4,）走线必须清楚，信号流向明晰，易于检查。,5,、布线检查,当一个单元电路布线完成后，就进行局部检,查，以便及时发现故障并排除。检查时，可用万用,表的欧姆档直接测量芯片引脚的通与不通。,课题六 数字电子钟,五、实验电路的调试,搭接工作完成后，做一次系统的,检查,，如果各,部分,连线正确,，方可,接通电源,，进行,调试,。调试时,应先对子系统调试，子系统调试成功，再进行子系,统之间的连接和调试。调试中如果发现实验现象与,设计要求不符合，可从简单部分或某一个预知特性,的点开始，逐级进行查找，逐步缩小故障可能存在,的范围，直到查出故障点并排除，使之达到预定的,目的。,要十分注意时序电路的时序关系，弄清哪些是,上升沿触发，哪些是下降沿触发，同时要注意时序,电路的初始状态和自启动特性。,课题六 数字电子钟,六、调试报告,（,1,）课题名称；,（,2,）设计任务和要求；,（,3,）方案选择与论证；,（,4,）方案的原理框图，总体电路图、布线图以及它,们的说明；单元电路设计与计算说明；元器件选择,和电路参数计算的说明等；,（,5,）电路调试。对调试中出现的问题进行分析，并,说明解决的措施；测试、记录、整理与结果分析；,（,6,）收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。,课题六 数字电子钟,数字电子钟全图,元件清单,74LS248 6,片,74LS390 7,片,74LS00 7,片,74LS74 1,片,74LS30 1,片 数码管,6,个,电容,473 2,个 电阻,1K 2,个,蜂鸣器,1,个,10M,晶振,1,个,导线 一卷 剥线钳,1,把,面包板 一个 镊子,1,把,面包板的使用,面包板插孔所在的行列分别以数码和文字标注，以便查对。实验室现在使用的面包板如图,2-1,所示。插座板中央有一凹槽，凹槽两边各由几十列小孔，每一列的五个小孔在电气上相互连通，凹槽两侧互不连通。集成电路的引脚就分别插在凹槽两边的小孔上。插座上边有两排（即,X,排和,Y,排）在电气上是分段相连的,50,个小孔，分别作为电源与地线插孔用。,X,排和,Y,排的,1-25,孔、,26-50,孔在电气上是连通的，而,X,排和,Y,排电气上是不连通的。（其它型号的面包板使用时应参看使用说明）,对于,BCD,计数，输出,QA,连接到输入,CPB,计数,输出,QA QB QC QD,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,74LS00,四,2,输入与非门,1A-4A -,输入端,1B-4B -,输入端,1Y-4Y -,输出端,正逻辑,Y=,电源电压,-7v,输入电压,-7v,74LS74,双上升沿,D,触发器（有预置、清除端）,1CLK,2CLK -,时钟输入端,1D,，,2D -,数据输入端,1Q,2Q,1Q,2Q,-,输出端,1CLR,2CLR -,直接复位端（低电平有效）,1PRE,2PRE,-,直接置位端（低电平有效）,电源电压,-7v,输入电压,-7v,74LS74,功能表,输入,输出,PRE CLR CLK D,Q Q,L H X X,H L X X,L L X X,H H H,H H L,H H L X,H L,L H,H L,L H,Q0 Q0,非,74LS248,四线,-,七段译码器,悬空或接,1,十进制或功能,输入端,RI/RBO,输出端,注释,LT,RBI,D C B A,a,b,c,d,e,f,g,0,H,H,H,H,H,X,X,X,L L L L,L L L H,L L H L,L L H H,H,H,H,H,H,L,H,H,H,H,H,H,H,H,L,H,H,L,H,H,H,L,H,L,H,L,L,L,L,L,H,H,1,1,2,3,4,H,H,H,H,X,X,X,X,L H L L,L H L H,L H H L,L H H H,H,H,H,H,L,H,H,H,H,L,L,H,H,H,H,H,L,H,H,L,L,L,H,L,H,H,H,L,H,H,H,L,5,6,7,8,H,H,H,H,X,X,X,X,H L L L,H L L H,H L H L,H L H H,H,H,H,H,H,H,L,L,H,H,L,L,H,H,L,H,H,H,H,H,H,L,H,L,H,H,L,L,H,H,H,H,9,10,11,12,H,H,H,H,X,X,X,X,H H L L,H H L H,H H H L,H H H H,H,H,H,H,L,H,L,L,H,L,L,L,L,L,L,L,L,H,H,L,L,L,H,L,H,H,H,L,H,H,H,L,13,14,15,BI,X,H,L,X,L,X,X X X X,L L L L,X X X X,L,L,H,L,L,H,L,L,H,L,L,H,L,L,H,L,L,H,L,L,H,L,L,H,2,3,4,RBI,LT,