多功能数字电子钟.docx

数字电子课程设计论文多功能数字电子钟 指导教师：邬春明 李蕾姓名：冉超威 班级：通信081学号：0806220107一设计题目：多功能数字电子钟二设计任务及要求 1.设计任务 （1）画出数字电子钟的电路图。 (2)用进行功能仿真。（3）撰写课程设计说明书，要求： 课题名称; 设计任务及要求； 设计方案选择及论证（包括参数计算和器件选择等）； 附图（包括框图，单元电路，总电路及说明）及原理说明； 2.设计要求 (1)有“时”、“ 分”、“ 秒”（23小时59分59秒）显示且有校时功能。（设计秒脉冲发生器） (2)有整点报时功能。 (3) 用中规模或者小规模集成电路及模拟器件实现 (4) 供电方式：5V直流电源。3附加功能 闹钟提示功能。三设计方案选择及论证 1.设计思路原理图，如图1所示。时显示器秒显示器时译码器分显示器分译码器秒译码器秒计数器时计数器分计数器整点报时校时电路振荡器 图1.数字电子钟原理图2.设计思路 本设计主体为时，分，秒的设计，秒为整个电路的时基电路。进制包括有60进制和24进制。所以在设计计数器的时候，将采用两个芯片共同作用来达到对进制的要求。调试时间时可以采用开关控制是否接入脉冲，发生器可以采用时钟源来达到要求。3时间计数器数字电子钟系统由秒脉冲发生器，“时”，“分”，“秒”计数器，译码器以及显示器，校时电路组成。秒脉冲信号发生器是整个系统的时基信号。秒计数器采用60进制计数器，没累计60秒发一个分脉冲信号，该信号将作为分计数器的时钟脉冲。分计数器也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个时脉冲信号，该信号将被送到时计数器。时计数器采用24进制计数器，可实现对一天24小时的累计。译码器电路将“时”“分”“秒”计数器的输出状态送入八段数码管，通过三个两位LED八段显示器显示出来。在本设计中，采用74LS90计数器和7408芯片实现计数功能。74LS90芯片和7408芯片分别如图2和图3所示。 图2. 74LS90芯片图 图3. 7408芯片图7490是一个十进制计数器，这表示它能够从0到9循环计数，这也是它的自然态序。更确切地说，QA、QBQC和QD分别代表二进制数的4个数位，这些引线从0循环到9，如表1所示表1. 7490芯片 十 二进制转换表对应十进制数字QDQCQBQA对应十进制数字QDQCQBQA000005010110001601102001070111300118100040100 91001 在设计中可以对芯片进行设置，使其计数到其他最大数字，然后再恢复到0。设置方法是更改R01、R02、R91和R92线的连接。如果R01和 R02都是1（5伏），并且R91或R92为0（接地），则芯片会将QA、QB、QC和QD 重置为0。因此：构造10进制计数器：应该先将引线5（VCC）连接到 5伏，再将引线10（GND）接地来给芯片供电。然后将引线12（QA）连接到引线1（CKB），将引线2（RO1）、3（RO2）、6（R91）和7（R92）接地。在引线14（CKA）上运行来自时基或上一个计数器的输入时钟信号。然后在引线12（QA）、引线9（QB）、引线8（QC）和引线11（QD）上输出。将引线11（QD）上的输出连接到下一个阶段。构造6进制计数器：应该先将引线5（VCC）连接到 5伏，再将引线10（GND）接地来给芯片供电。然后将引线12（QA）连接到引线 1（CKB），将引线6（R91）和7（R92）接地。引线 9（QB）和引线3（RO2）用与门（芯片7408）相连，将引线2（RO1）连接到引线 9（QB），将引线3（RO2）连接到引线 8（QC）。在引线14（CKA）上运行来自时基或上一个计数器的输入时钟信号。在引线12（QA）、引线9（QB）和引线8（QC）上输出。使用引线8（QC）连接到下一个阶段。7408芯片实现的与功能，也可以用一个与门来替代。数字钟时间计数电路由秒的个位和十位计数器，分的个位和十位计数器以及时的个位和十位计数器电路构成，其中秒和分是60进制计数器，时是24进制计数器。图4，图5，图6分别为时间计数器的秒电路，分电路和时电路。 图4.时间计数器 秒电路 图5.时间计数器分电路 个位接成十进制形式，十位通过QA与CLKB外部链接，向显示屏间隔地输出“0”和“1”，组成24进制递增计数器。构成时间计数器时电路。 图6. 时间计数器时电路4.调节电路将时电路和分电路直接接到时钟源，再分别由开关控制电路的接通与断开，实现调节时电路和分电路。如图7。 图7. 调节电路5.整点报时电路 用八脚或非门分别与秒和分的输出相连，再用与门连接，最后连接小灯泡。所以当输出为“00：00”时，小灯亮。连接线路如图8所示。 图8.整点报时电路 6定时闹钟电路定时器定时时间的设定，可用开关，分别置入0或1，就可以在其输入端得到对应的0或1,。然后与数字钟的输出端用同或门和与门组成比较电路，当定时器数值与时钟的值一致时便可触动小灯泡使之报时。如图9所示。 图9. 定时闹钟电路7.系统电路图 ，如图10所示。 图10. 系统电路图四.仿真过程1加脉冲，打开开关，电路正常运行，如图11所示。 图11. 电路运行显示图2.当分电路和秒电路的LED显示“00：00”时，表示为整点，此时红灯亮，如图12所示。 图12.整点报时显示电路3.打开开关3和开关4，调节自己想要设定的时刻，之后断开开关3和开关4，时间设定完毕。时钟正确运行，当时钟所显示的时刻与所设定的时间一致时，表示达到闹钟预定时刻，闹钟的蓝灯亮，如图13所示。 图13.闹钟显示五所用元器件列表 ，如表2所示。表2.元器件列表元器件名称型号或类型元件可个数芯片Digital ICs74LS9010块芯片Digital ICs74LS085块时钟源 Clock1HZ1个LED数码管Decoded seven-segment DisplayBS12.7R110块指示灯 Red or Blue Probe红色 蓝色各1个与门2-Input AND GateS-75L08ANC2个与门8-Input AND Gate74HC212个同或门2-Input XNOR GateHCC4077B16个或非门2-Input NOR GateSN74HCT02N2个开关Switch单刀双掷86型5个电源Batterty5V5个导线若干 六仿真中出现的问题在这次课程设计当中，出现了很多的问题，比如：1.对EWB仿真软件的不充分了解和运用不熟练，在制作电路的过程当中出现了很多不会处理的问题，不过后来经过上网查找解决方案和老师的帮助得以解决。2在仿真的过程中，LED灯亮，但是不能正确显示预先设想的数字，原因是在连线时某些连线接错，经过仔细检查，找出错误原因经改正后，电子钟得以正确运行。3.在进行闹钟调试时，只在00:00时闹钟的小灯会亮，其他时候小灯都不亮。后来又重新经过计算，发现原来是所用的门错了，误把同或门用成了或门。改正后，闹钟的小灯也正常显示了。七收获体会以及改进方向数字电子钟的设计涉及到很多本学期学过的数字电子知识，我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去面对现实中的各种工作？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。为了让自己的设计更加完善，更加符合标准，一次次查阅各种资料是十分必要的，同时也是必不可少的。实践中会用到各种类似于各种基本的逻辑门，复合逻辑门，译码器，计数器，显示器等等，让我们充分熟悉和掌握了课本上的知识。通过这次课程设计的制作，使我进一步加深了对数字电子知识的学习，锻炼了我理解问题、分析问题、解决问题的能力。使我学会有效查找文献和筛选对设计有用文献的方法。在设计的过程中，吸取了很多前人的设计理念。这些文献资料为设计的成功提供了理论和实践的指导。在学习新知识的同时，把课程中学到的理论知识很好的运用到实际设计中来，增强了动手能力和系统开发研制能力。与此同时，也发现了自身的很多不足之处，比如总是会因为连线太多太多复杂就开始变得心烦意乱，在这次设计当中，大大加强了我的耐心和自我发掘和认识的能力，以后我也将会秉着严谨认真的态度投入到以后的学习和生活当中。八参考文献数字电子技术基础第五版，阎石 著，高等教育出版社，2008年