数字电子钟的设计给你不一样的感觉

1、课程设计报告课程名称：电子技术课程设计设计题目：数字电子钟的设计系 别：机电工程系专业班级： 商 检 一 班学生姓名： 张 登 攀学 号： 02013093381 指导老师： 徐 思 成设计时间： 2011-11-15河南质量工程职业学院河南质量工程职业学院机电工程系课程设计任务书专业班级商检一班学号 学生姓名张登攀指导教师徐思成设计题目数字电子钟的设计主要设计内容1.标准秒振荡器的设计2.计数器的设计3.译码显示电路的设计主要技术指标74LS90集成计数器74LS49集成译码器共阴极七段数码显示管，显示范围0分00秒9分59秒工作计划及安排1提出设计方案和设计思路2查找资料和文献3进行设计和

2、调试4进行总结和完成报告主要参考资料及文献【1】 康华光.数字电子技术基础.北京:高等教育出版社,2000.【2】张湘洁.模拟电子技术.郑州: 河南科学技术出版社,2009.【3】刘志军.模拟电路基础实验教程.北京:清华大学出版社,2005.【4】毕满清.电子技术实验与课程设计北京:机械工业出版社,2005.目 录1设计的目的和任务42设计任务及要求.43设计方案.43.1标准秒振荡器的设计53.2.计数器的设计63.3译码显示电路的设计74画出完整的电路图并说明电路的工作原理.85电路的组装和调试.96整个电路装配所需元器件117收获和体会.118参考文献.12一、设计题目：数字电子钟的设计

3、：二、设计任务及要求：设计任务：要求由所学的数字电子知识以及查阅有关资料设计并制作出一台数字电子钟。而且要完成电路的装配和调试。设计基本框图如下：图1数字电子钟基本框图要求：1.采用位数码管，显示范围0分00秒9分59秒。2.详细说明设计方案，并计算组件参数。包括选择的依据和原理，参数确定的根据。三、设计方案：振荡器由555定时器构成。在555定时器的外部接适当的电阻和电容组件构成多谐振荡器，再选择组件参数使其发出标准秒信号。计数器由74LS90集成记数构成。根据74LS90的菜单可以知道它是一个集成的二五十进制计数器。对于分记数因为显示范围是09所以一块芯片就可以构成。对于秒记数因为显示范围

4、是059所以可以用两块并联构成100进制计数器后再强制清零即可。再外设一定的控制电路。译码显示电路由74LS49作为译码驱动器和工阴极七段数码显示管构成。中间设置一定的限流电阻即可。系统框图如下：图2简化的系统框图1.标准秒振荡器的设计：首先我们来看一下标准秒振荡器的核心555定时器的内部结构和工作原理：图3 555定时器的内部电路结构555定时器的工作原理：555定时器的功能主要由上、下两个比较器C1、C2的工作状况决定。比较器的参考电压由分压器提供,在电源与地端之间加上VCC电压,且控制端悬空,则上比较器C1的反相端“-”加上的参考电压为2/3VCC,下比较器C2的同相端“+”加上的参考电

5、压为1/3VCC。若触发端S的输入电压V21/3VCC,下比较器C2输出为“1”电平,SR触发器的S输入端接受“1”信号,可使触发器输出端Q为“1”,从而使整个555电路输出为“1”;若阈值端R的输入电压V62/3VCC,上比较器C1输出为“1”电平,SR触发器的R输入端接受“1”信号,可使触发器输出端Q为“0”,从而使整个555电路输出为“0”。制电压端外加电压可改变两个比较器的参考电压,不用时,通常将它通过电容(0.01F左右)接地。放电管T1的输出端Q为集电极开路输出,其集电极最大电流可达50A,因此,具有较大的带灌电流负载能力。若复位端RD加低电平或接地,可使电路强制复位,不管555电

6、路原处于什幺状态,均可使它的输出Q为“0”电平。只要在555定时器电路外部配上两个电阻及两个电容组件,并将某些引脚相连,就可方便地构成多谐振荡器。其菜单如下：根据以上关于555定时器的内部结构和工作原理可以初步设计出以下多谐振荡电路：图4 555构成的多谐振荡电路 图5 多谐振荡电路的工作波形下面我们来计算电路里面的组件参数值：电路里需要确定的组件参数值有：R1、R2和电容C的值。根据电路的计算可以知道多谐振荡电路有如下特征：t=0.7R2C t=0.7(R1+R2)C 则有： f=根据计算和我们这次所具有的组件可以得到如下一组组件参数： R=1.0K R=1.5M C=1.0F 此时根据已知

7、公式计算可以知道 f1HZ。整个标准秒振荡器就设计完了。2.计数器的设计：根据前面的叙述可以知道，要完成分、秒的计时要用到三块74LS90集成计数器。对于分计时因为要求显示范围是09，因此一块就可以完成了，但是对于秒显示范围是059，因此要两块才可以完成。在设计的时候每个计数器先让其各自的CPA接各自的QA构成十进制计数器，而后再将两个并联构成100进制的计数器，再强制清零就可以了，也就是当计数出现0110 0000时即刻马上清零，由计数器的性质可以知道要两块74LS90中的高位的一块的QB和QC同时为“1”时即要马上清零，也就是这两个输出端要分别接到并联两块74LS90的清零端R01和R02

8、，这样接线之后就可以使两块并联的74LS90完成六十进制的功能。然后从高位块的QC输出端接出进位脉冲到分计数的CPA即可以完成要求的电子钟所要求的计数功能了。由上面的分析可以知道方案一的计数器接线图如下：3.译码显示电路的设计：对于译码显示电路，我们使用的是74LS49集成四七线译码器，在前面的叙述中我们可以知道要有三个译码电路，因此就需要三块74LS49来完成译码功能。显示器我们使用的是共阴极七端数码显示管，它的七个拐脚分别接74LS49的对应七个脚，并且要在各个拐脚上接入高电平才能是显示发亮，但是考虑到显示管的承受电流的能力，因此要在各个拐脚接高电平的同时串入限流电阻，由显示管的性质可以知

9、道接入的限流电阻大小在几百欧，所以我们选用这次设计提供的R=750的限流电阻。以上的叙述我们可以得到基本的译码显示电路如图：图6基本译码显示电路图由以上的分析和基本译码显示电路的图可以十分容易得到这次要用到的译码显示电路的完整电路图如下：图7译码显示完整电路图四、画出完整的电路图并说明电路的工作原理：由上面的分析和单元电路的设计我们可以十分容易得到整个电路的完整电路图如下：电路的工作原理：将所有组件按照整个电路的接线方式对照接插到面包板上，检验没有错误后接通电源，开启振荡器电源开关，电路便进入计数状态。当第一个秒脉冲输出后，秒个位计数的74LS90便开始计数并输出0001到译码器，同时译码器译

10、出“1”到七段显示器，使其显示为“1”。就这样一个一个地计数，当秒个位计数到1001即“9”时，这时候当再来一个脉冲后，它就反转到0000同时向秒十位发一个进位脉冲，这样，秒位的输出就是0001也使与之相连的七段显示器显示“1”，这时显示器就显示“010” 也就是计数到0分10秒，就这样一直计数下去，当计数到059时，也就是0分59秒时即三个计数器的输出为0000 0101 1001，当下一个脉冲到来时，计数器应该是计到0000 0110 0000，但是由于我们设置了强制清零端，所以这个状态是在出现的那一刹那就使秒计数的两块74LS90强制清零到0000 0000同时向分计数器发一个进位脉冲，

11、这样就回输出是0001 0000 0000，译码器接受到这个数据后即使七段显示器显示“100”也就是计时到1分00秒了。当计时到9分59秒时，即返回到0分00秒循环计时。这就是方案一的计时工作原理。五、电路的组装和调试:1.使用的主要仪器和仪表：因为这次的电路相对比较简单，故只用了一个万用表就可以完成整个电路的装配了。2.电路的方法和技巧：在这次电路的装配过程中，我才用了步步调试然后再整体调试的方法，具体就是：首先，将三块七段显示管合理地插到面包板上，将对应的七个拐脚的分流电阻接好，检查无误后，即接一次5伏的高电平，这时每个显示管都应该显示由七个亮条组成的8字样，如果那个的某一条是暗的，这时就

12、可以对应地检查它的电路，看是接触的问题还是管子本身有问题，这一步完成了后再向下一步进行。我在这次的检测中正好三个显示管均正常。其次，将每个显示管和对应的每个译码器对应的拐脚接好，然后对每一个译码器进行测试。方法就是，在每一个译码器的输入端D.C.B.A.分别接入从0000到1001的信号，比如要测试0110，那幺我们可以让D和A都接地，让B和C都接高电平就可以了。这样我们可以检查译码器是否工作正常，也就是看它是否译码无误。比如当接入是0101时，它译码显示的结果应该是“5”，如果不是我们就要检查首先检查两个地方，一个就是要看输入是否接线正确和接线是否接触良好，二就是看译码器的输出七个拐脚和显示

13、管对应的七个拐脚是否接线正确和接线是否接触良好。最后，就是检查计数器是否工作正常了。在这个环节我觉得还要分两步进行。一就是检查每个计数器独立的十进制是否可以正确地完成。二就是检查当按照自己的电路接好后，它是否按照自己的设计工作。也就是是否完成我们要求的六十进制以及应该具有的各种分频功能。当这三步走完而且都无误后，我们就可以按照我们的完整电路将所以组件进行连接，进行最后的调试。 3.调试中所进行判断和分析的依据：我觉得在这个电路中的主要依据就是看它的计数是否正常，也就是秒个位到秒十位的十进制是否稳定正确，秒到分的六十进制是否稳定正确就可以了。六、整个电路装配所需元器件:74LS90集成计数器 3

14、个 74LS49集成译码器 3个共阴极七段数码显示管 3个 750的电阻 21个 1K的电阻 1个 1.5M的电阻 1个1F的电容 1个 0.01F的电容 1个优质导线 若干条5V直流电源一个面包板一块七、收获和体会：我在这次的设计里的收获和体会是比较多的，大致总结如下：1.要学会搜集和查阅资料。对于我们接触的许多东西，我们可能是没有学过的，甚至没有见过的，我们要学会从各种渠道去搜集关于这个方面的知识，去学习它，知道可以应用它。2.如何完成一个任务。对于我们接触到一个任务时，我们要学会将这个任务进行转化，也就是尽量转化到我们熟悉的知识上来。当我们完成任务的转化后，还要学会分解任务，也就是要清楚

15、，我们要完成这个任务要分为那几个部分，就象这次的设计要分解为标准秒振荡器、计数器、译码驱动器和显示器四个小任务，然后再各个任务击破。3.对于我们在做事过程中发现的问题要冷静的思考，不要盲目的进行。有一些问题当你好好思考一下时，就会发现是一个很好解决的问题。二盲目的进行，只会是浪费时间没有效果。4.在一些实际的操作过程中，要学会去尝试自己的想法，不要局限于书本。也就是学会一点创新精神。总之，在这次设计过程中所得到的体会，在过去是没有过的，在书本是也是无法找到的。所以，我十分珍惜和留恋这次的课程设计，在这次的课程设计中，我们的指导老师徐老师给予了我们十分大的帮助，而且教会了我们许多的关于以后的学习、工作方面应该如何去做。我在以后的学习、工作中一定会把这次的体验加以发扬光大。我相信我以后可以做的更好！八、参考文献:【1】康华光.数字电子技术基础.北京 :高等教育出版社,2000.【2】张湘洁.模拟电子技术.郑州:河南科学技术出版社,2009.【3】刘志军.模拟电路基础实验教程.北京:清华大学出版社,2005.【4】毕满清.电子技术实验与课程设计.北京:机械工业出版