多功能电子表设计项目说明指导书.doc

目录1 多功能电子表设计目及意义2多功能电子表设计内容（1）总体设计方案简介（2）单元电路设计（3）总电路图（4）软件设计，编程思路，给出流程图，程序清单（附注释）（5）仿真成果3 成果分析4 设计总结5设计心得参照文献附录1.多功能电子表设计目及意义1.1多功能电子表设计目： 目：学生通过自己动手设计制作，将电子技术有关理论知识与制作实践相结合，提高学生动手能力，加深对电子技术原理理解，增长学习电子技术兴趣，为此后投入电子技术开发应用打好基本。1.2多功能电子表设计意义： 意义：2.多功能电子表设计内容2.1总体设计方案简介1.功能简介及摘要多功能电子表是一种用数字显示秒分时记时装置，与老式机械钟相比，她具备走时精确显示直观无机械传动装置等长处，因而得到了广泛应用：小到人们寻常生活中电子手表，大到车站码头机场等公共场合大型数显电子钟。本课程设计要用通过简朴逻辑芯片实现数字电子钟。要点在于用555芯片连接输出为一秒多谐振荡器用于时钟秒脉冲,用74LS160(10进制计数器)74LS00(与非门芯片)等连接成60和24进制计数器,再通过七段数码管显示，构成了简朴数字电子钟。2.设计流程 多功能电子表普通由振荡器、分频器、译码器、显示屏等某些构成。这些都是数字电路中应用最广泛基本电路。多功能电子表基本计流程框图如下所示;时显示屏 分显示屏 时译码器 分译码器 时计数器 秒显示屏 秒计数器 秒译码器 分计数器整点报时电路 分频器校时电路振荡器图1 构造框图3.各某些功能阐明1、振荡器振荡器是多功能电子表核心，它作用是产生一种频率原则，即时间原则信号，然后再由分频器提成秒脉冲，即“秒”时间脉冲。因而合法其频率精度与稳定度基本决定了多功能电子表质量。为了产生稳定期间原则信号，普通采用石英晶体振荡器。从多功能电子表精度考虑，晶体振荡频率越高，秒针时间精度越高。但这会使振荡器耗电量增大，分频器级数也要增多，因此在拟定频率时，应当天考虑这两方面因素，然后再选用石英晶体振荡器型。2、分频器振荡器产生时间原则信号频率很高，要使它变成用来计时“秒”信号，需要一点过级数分频电路。分频器级数和每级分频次数要依照时间原则频率来决定。当前，适应电子表多采用32768（215Hz）时间标砖信号。用N位二进制计数器进行分频后，要得到秒脉冲，可令N=15即可。也就是说，通过十五级二分频即可得到周期为1s秒脉冲信号。3、计数器有了秒脉冲信号，可以依照60s为1min，60min为1h，24h为1d进位制。分别选定秒、“分”、“时”计数器。从这些计数器输出可以得到1min、1h和1d时间进位信号。在“秒”计数器中，由于是六十进制，通惯用两个十进位制计数器集成片构成，其中，“秒”个位应是十进制，“秒”十位应是六进制。可以采用反馈归零发办法变成“秒”十位为六进制，实现“秒”六十进制。“分”计数器构成完全相似，不再重复。只是“时”计数器虽也用两个十进制计数器，但需采用反馈归零办法实现二十四进制计时电路。4、译码显示电路由于计数器所有采用8421BCD码十进制级数集成芯片，因此“秒”、“分”、“时”个位和十位均有4个状态输出端（QA、QB、QC、QD）。将计数器这些输出端接至专门设计制造译码电路，即可产生去七段数码显示屏信号。5、校时电路当刚接通电源或者时钟走时浮现误差，都需要进行实践校准。校时电路基本原理就是将0.5s脉冲信号（可由分频器第14级分频输出端直接获得）直接引进“时”计数器，同步将“分”计数器置“0”。在“时”只是跳到需要数字后，再切断“0.5”信号，让计时器正常工作。校“分”电路也是按此办法进行。6、整点报时电路多功能电子表显示整点时，能及时报时。规定每当“分”和“秒”计数器计数带59min50s是，驱动音响电路，在10s内自动发出5次鸣叫声，每隔1s鸣叫一次，每次叫声持续1s，并且前4声低，最后1响高，正好报告整点。2.2 单元电路设计及计算1.晶体振荡电路：振荡频率。为可调电位器，微调可以调节振荡器输出频率。电路振荡周期，其中。如果选定脉冲占空比，则，。若选取电容，则，取标称阻值。由此可取。555定期器构成多谐振荡器长生1kHz震荡频率，需要用3片74LS90构成十进制计数器进行级联后分频，每片均为十分频电路，通过3片74LS90级联后，可获得周期为1s脉冲信号，如图所示。图2 555振荡电路2.分频器电路： 74LS90是二，五，十进制异步加法器，用三片74LS90可以构成三级十分频器，将1KHz矩形波分频得到1Hz基准秒计时信号。图3 分频电路3.分秒功能60进制计数器电路：采用异步时序电路控制，在十位计数到5时，下一种脉冲一到来就置数。图4 60进制计数器如果清零脉冲比较窄，有也许使计数器浮现误动作，此时，可在门电路输出端增长延时触发器，将清零脉冲展宽。4.计时功能24进制计数器：计“时”电路是一种二十四进制计数器，由两级计数器级器采用同步时序信号控制，用个位进位端控制十位使能端，当个位有进位时，芯片工作，输入十位脉冲信号有效，当十位为2，个位为3时候，同步给两个芯片预置端一种有效信号，使之清零。用Multisim7编辑仿真电路如图所示。图5 24进制计数器5.校时电路当接通电源或数字钟走时浮现误差时，需要对多功能电子表进行时间校准。图所示电路是用Multisim7编辑可实现“时”、“分”、“秒”校准仿真电路。该电路由六个与非门（图中U1、U2、U3、U4、U5、U6）和三个开关（图中J1、J2、J3）构成。J2、J3是单刀单掷开关，分别由按键B、C控制。J1是单刀双掷开关，由按键A控制。校时信号从分频器不同输出端引入，例如用秒脉冲校“时”、“分”；用周期为0.5s信号校“秒”。当开关J2、J3闭合，J1接门U3输入端时，门U1、U2、U6关闭，门U5启动，秒脉冲（1s）通过门U5加至“秒”计数器个位，数字钟正常计数时。当开关J2断开、J3闭合，J1接门U3输入端时，秒脉冲通过门U1送入“时”计数器个位，实现迅速计数，进行“时”校准，一旦“时”对准后，及时闭合J2，以切断秒信号与“时”计数器联系。当开关J3断开、J2闭合，J1接门U3输入端时，进行“分”校准，其工作过程与“时”校准相似。当开关J2、J3闭合，J1接门U6输入端时，门U6启，0.5s脉冲通过门U5、门U6，使“秒”计数器计数速度提高一倍，实现“秒”校准，当“秒”校准后，开关J1接门U3输入端，多功能电子表按校准后时间工作。输入调校脉冲频率越高，调校速度越快。门U3、门U4构成RS触发器是为了防止开关抖动。如果“时”、“分”校准开关有抖动，也可以加RS触发器。6.整点报时电路整点报时电路如图所示。规定在每个整点发出响声，因而要对每个整点进行时间译码，见表。从表中相应计数器状态可以看出，59分时，图中门U3输出；59秒时，门U4输出，因而门U6输出为1。把该输出接至D触发器U7输入端D，其CP端加1s脉冲，则在多功能电子表子再计一秒到达整点时触发器输出端Q=1，经音响驱动电路发出频率为1000Hz一次高音，音响时间为1s。2.3多功能电子表总电路图1原理图如下图所示：图6系统原理图2.简朴工作原理：振荡电路产生1KHZ脉冲信号经三级十分频电路分频后产生1HZ脉冲信号输入74LS90N连成60进制秒计数器，再由秒计数器每60秒进位输出给60进制分钟计数器，分钟计数器满60后产生进位信号输入给24进制小时计数器，从而实现24小时制电子钟功能。2.4仿真过程1.基本过程：1、按照电路原理图将仿真提成几某些依次连接电路并调试； 2、连接晶体振荡电路并调试，观测发出与否是1KHz信号； 3、连接分频电路并调试，观测输出与否是1Hz信号； 4、连接60、24进制计数器电路并调试，观测与否符合规定； 5、将分频电路输出信号连接到计数器电路，观测时钟与否正常运营。2.仿真电路:2.5仿真成果电路成功实现了24小时制数字电子钟功能，可精准计时，每60秒进1分并清零秒计数器，每60分进1小时并清零分钟计数器，每24小时清零所有计数器并重新开始计时。仿真成果如图13 图7 电子钟仿真图3.设计总结通过本次课程设计教学实践，进一步学习、掌握数字电路应用系统关于知识，加深理解数字电路工作原理。初步掌握数字电路简朴应用系统设计、制作、本次课程从基本方案制定，再到硬件电路选取，到制作电路完毕，最后进行程序调试。在此期间我遇到诸多困难，特别是在做仿真时成果经常出不来。通过仔细检查，仿真线路是没有错，可成果就是不行。但当我将实物做出来后，进行了调试，实物上却可以出来成果。这阐明了也许是仿真软件。通过一次又一次品尝到理解决问题喜悦,最后提前完毕了规定所有功能，并在空闲时间里加入了某些创新某些。在本次课程设计中我发现了自己知识局限性，通过一周学习、实践，我学到了诸多东西。通过对本次设计方案理论论证并且应用 Multisim 仿真软件进行分析仿真，可证明此方案可行。采用先提出问题，再建立模型，思考办法，对比比较，选用器材，最后仿真测试办法，是解决此类问题核心。整个过程花了我不少时间，可当做完时才发现做这个数字钟是多么简朴一件事，重要是在调试时花了不少时间，其间换了不少器件，有器件在理论上可行，但在实际运营中就无法看到效果，因此调试花了我不少时间，有时无法找出错误便更换器件重新接线以使电路正常运营。在实际操作过程中，能把理论中所学知识灵活地运用起来，并在调试中会遇到各种各样问题，电路调试提高了咱们解决问题能力，学会了在设计中独立解决问题，也涉及如何去查找问题。似乎所有事都得自己新手去操作才会在脑海中留下深刻印象，这个小小课程设计让我可以纯熟操作multisim软件，也理解了不少器件功能应用，也加深了对数字电路结识和理解。参照文献: 1.李景宏，马学文.电子技术实验教程.沈阳：东北大学出版社. 2.王永军，李景华编著.数字逻辑与数字系统.北京：电子工业出版社， 3.高吉祥，易凡编著.电子技术基本实验与课程设计.北京：电子工业出版社， 4.陈大钦编著. 电子技术基本实验. 北京：高等教诲出版社， 5.李晶皎，李景宏，曹阳编著. 逻辑与数字系统设计.北京：清华大学出版社，6.李庆武 电子技术基本实验 数字电子技术及其EDA 机械工业出版社，. 7.康华光 电子技术基本 数字某些（第五版） 高等教诲出版社，.8.范爱平.Multisim 在电力电子仿真技术中应用J.实验室研究与摸索.附件：元件参数选取 1、电阻 20K，5.1K 2、电容 10nF，100nF 3、滑动变阻器 10K，KEY=A，20%4、与门 7400N5、数码管 DCD_HEX_GREEN5、555_TIMER_RATED 管脚图如图7 图7 555_TIMER_RATED 管脚图 6、74LS90N 管脚图如图8 功能表如图9 图8 74LS90N管脚图 图 9 74LS90N 功能表 7、74LS160N 管脚图如图10 功能表如图11 图10 74LS160N管脚图 图11 74LS160N 功能表