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数字钟的设计与制作.doc

数字钟的设计与制作.doc

上传者: 感谢虚伪的尼 2017-09-16 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《数字钟的设计与制作doc》,可适用于IT/计算机领域,主题内容包含数字钟的设计与制作题目名称:数字钟的设计与制作姓名:hugh班级:电气学号:日期:年月日目录一(设计题目:二(指标要求:三(设计计算:(总体方案设计符等。

数字钟的设计与制作题目名称:数字钟的设计与制作姓名:hugh班级:电气学号:日期:年月日目录一(设计题目:二(指标要求:三(设计计算:(总体方案设计:(单元电路设计:总体电路:四(制作调试:五(总结:六(元器件清单七(参考文献:一(设计题目:数字钟的设计与制作二(指标要求:显示时、分、秒。采用小时制。制作、调试出一个具有直流电源、简易信号源及用来计“时”“分”“秒”的数字钟系统。并按照直流电源、简易信号源、及“秒”、“分”进位和“时”循环进位是否正常给予不同记分。为了保证计时准确、稳定由晶体振荡器提供标准时间的基准信号。三(设计计算:(总体方案设计:)数字钟的构成数字钟实际上是一个对标准频率(HZ)进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间(如北京时间)一致故需要在电路上加一个校时电路同时标准的HZ时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。(a)数字钟组成框图)数字钟的工作原理数字电子钟组成一般由振荡器、分频器、计数器、译码器及显示器等几部分组成。振荡器产生的时标信号送到分频器分频电路将时标信号分成秒脉冲秒脉冲送入计数器进行计数并把累计结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。“秒”的显示由两级计数器和译码器组成的六十进制计数器电路实现“分”的显示电路与“秒”相同。秒信号产生器是整个系统的时基信号它直接决定计时系统的精度一般用晶体振荡器加分频器来实现。将标准秒信号送入“秒计数器”“秒计数器”采用进制计数器每累计秒发一个“分脉冲”信号该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用进制计数器每累计分钟发出一个“时脉冲”信号该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用进制计时器可实现对一天小时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态经七段显示译码器译码通过六位LED七段显示器显示出来。整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号然后去触发一音频发生器实现报时。校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的。()晶体振荡器电路晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的Hz的方波信号可保证数字钟的走时准确及稳定。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。()分频器电路分频器电路将Hz的高频方波信号经()次分频后得到Hz的方波信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器f=Ntt。()时间计数单元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进制计数器,而根据设计要求,时个位和时十位计数器为进制计数器()译码驱动及显示单元译码驱动电路将计数器输出的BCD码转换为数码管需要的逻辑状态并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。数码管通常有发光二极管(LED)数码管和液晶(LCD)数码管本设计提供的为LED数码管。(单元电路设计:()晶体振荡器电路设计给数字钟提供一个频率稳定准确的Hz的方波信号可保证数字钟的走时准确及稳定。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。一般输出为方波的数字式晶体振荡器电路通常有两类一类是用TTL门电路构成CMOS非门构成的电路一类是构成。本次设计采用了后一种。由CMOS非门U与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路U实现整形功能将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电阻R为非门提供偏置使电路工作于放大区域即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容C、C与晶体构成一个谐振型网络完成对振荡频率的控制功能同时提供了一个度相移从而和非门构成一个正反馈网络实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性从而保证了输出频率的稳定和准确。晶体XTAL的频率选为H。该元件专为数字钟电路而设计其频率较Z低有利于减少分频器级数。从有关手册中可查得C、C均为pF。当要求频率准确度和稳定度更高时还可接入校正电容并采取温度补偿措施。由于CMOS电路的输入阻抗极高因此反馈电阻R可选为MΩ。较高的反馈电阻有利于提高振荡频率的稳定性。()分频器电路通常数字钟的晶体振荡器输出频率较高为了得到Hz的秒信号输入需要对振荡器的输出信号进行分频。LS内部框图()时间计数单元时间计数单元有时计数、分计数和秒计数等几个部分。时计数单元一般为二十四进制计数器计数器其输出为两位BCD码形式分计数和秒计数单元为六十进制计数器其输出也为BCD码。采用模计数器LS来实现计数单元的计数功能。LS功能表其中QQQQ即为QQQQDCBA秒计数单元为六十进制计数器它有两位组成将两片LS接入电路然后用清零法将其接成显()的进制并将其输出端接在数码管上显示来表示电子钟的秒。个位:CP接Hz用LS的输出QQ(QQQQ=)与非后接到其清零端CR此时它成为十进制计数器显示的是()。十位:用LS的输出QQ(QQQQ=)与非后接到其清零端CR此时它成为六进制计数器显示的是()。并将个位与非后的结果作为十位其脉冲输入端。图六十进制分的设计:设计秒的方法设计一个电子钟的分。个位:秒的十位QQ(QQQQ=)与非后接到CP端。用LS的输出QQ(QQQQ=)与非后接到其清零端CR此时它成为十进制计数器显示的是()。十位:用LS的输出QQ(QQQQ=)与非后接到其清零端CR此时它成为六进制计数器显示的是()。并将个位与非后的结果作为其脉冲输入端。时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同但是要求整个时计数单元应为二十四进制计数器不是的整数倍因此需将个位和十位计数单元合并为一个整体才能进行二十四进制转换。利用片LS实现二十四进制计数功能的电路如图所示。LS图二十四进制当时计数单元的个位计数器计数为十位计数器计数为时清零。图秒的计数单元分的计数单元时的计数单元()译码驱动及显示单元在数字钟电路中译码器的输入信号就是计数器的输出信号它的输出端接至数码管。计数器输出的四位BCD码经译码后变成某个十进制数字对应的控制电平去驱动数码管各段发光从而把该数字显示出来。试验中采用BCD译码器CD。它与LED数码管的连接如图所示。图共阴极译码电路十进输入BIRBO输出制数LTRBIDCBAabcdefgHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHBILRBIHLLLTLH总体电路:四(制作调试:焊接完成后去调试时发现结果不正常秒竟然是计数到也不能进位后来又仔细检查一边电路原来一根线给接错位置改正过来后就正常显示结果了。五(总结:通过这次课程设计我对数字电子技术的理论知识的理解更加深刻对时序电路的设计步骤也更加熟悉。在本次设计中我还发现了一点问题就是理论和实际并不是完全符合的。比如对于LS计数器芯片来说他本是十进制计数器若用它构成六进制计数器按照理论知识只需要将它的输出端Q和Q端通过一个与门后反馈到清零端CR即可。但在实际应用中按照理论上的接法并不能实现六进制而是需要将他的Q端取反后再与Q和Q相与反馈到清零端CR才能实现六进制计数。另外秒钟单元电路向分钟单元电路提供脉冲的进位信号不能直接加到分钟单元电路的脉冲端口上而是需要经过一个非门后再加到分钟单元电路的脉冲输入端上。同时还要给这部分进位电路并联一个开关(详见总电路图)且在接通电源之前应保持该开关的闭合状态接通电源后应先断开该开关然后再接通脉冲单元电路否则将不能保证整个电路的零状态。此外本次课程设计比较仓促只是完成了设计的基本功能其拓展功能没有精力去深究等到以后有时间再逐步完善该电路的拓展功能。由于时间短暂和本人能力有限本电路的设计可能存在一定问题和缺陷还需再努力。六(元器件清单七段数码管:块LS可逆计数器:片CD七段译码器:片LS三输入与门:片ALS输入与门:块电阻:个七(参考文献:彭介华数字电子电路课程设计指导北京:高等教育出版社康华光数字电子电路基础,数字部分北京:高等教育出版社清华大学教研组编阎石主编:《数字电子技术基础》(第四版)北京高等教育出版社年。

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