数字电子技术课程设计报告

技术课程设计报告的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。因此，我们此次设计与制做数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟.而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法.且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路.通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法.(1)设计指标②显示时、分、秒；③具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间；④计时过程具有报时功能，当时间到达整点前10秒进行蜂鸣报时；⑤为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。(2)设计要求①画出电路原理图(或仿真电路图)；②元器件及参数选择；③电路仿真与调试；④PCB文件生成与打印输出。(3)制作要求自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。(4)编写设计报告写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。1．数字钟的构成数字钟实际上是一个对标准频率(1HZ)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1HZ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2．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32768Hz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；另一类是通过CMOS非门构成的电路，本次设计采用了后一种。如图(b)所示，由CMOS非门U1与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，U2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1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180度相移，从而和非门构保证了输出频率的稳定和准确。(b)CMOS晶体振荡器(仿真电路)3．时间记数电路框图可知，其为双2-5-10框图可知，其为双2-5-10异步计数器，并每一计数器均有一个异步清零端(高电平有效)。秒个位计数单元为10进制计数器，无需进制转换，只需将Q与CP(下降AB沿有效)相连即可。CP(下降没效)与1HZ秒输入信号相连，Q可作为向上的进位信A3号与十位计数单元的CP相连。A秒十位计数单元为6进制计数器，需要进制转换。将10进制计数器转换为6进制计数器的电路连接方法如图2.4所示，其中Q2可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的CP相连。A不过分个位计数单元的Q作为向上的进位信号应与分十位计数单元的CP相连，分十位计3A数单元的Q作为向上的进位信号应与时个位计数单元的CP相连。2A元应为12进制计数器，不是10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12进制转换。利用1片74HC390实现12进制计数功能的电路如图(d)(d)十二进制电路另外，图(d)所示电路中，尚余－2进制计数单元，正好可作为分频器2HZ输出信号转化为1输出信号转化为1H信号之用。4．译码驱动及显示单元电路选择CD4511作为显示译码电路；选择LED数码管作为显示单元电路。由管是采用共阴的方法连接的。．校时电路数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断分个位和时个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。即为用COMS与或非门实ZZZZ正好与上述相反，这时校时电路处于校时状态。实际使用时，因为电路开关存在抖动问题，所以一般会接一个RS触发器构成开关消抖动电路，所以整个较时电路就如图(f)。(f)带有消抖电路的校正电路6．整点报时电路分别为5、9和5，因此可将分计数器十位的Q和Q、个位的Q和Q及秒计数器十位的CADACA说明：当时间在59分50秒到59分59秒期间时因此，可以将分计数器十位的Qc和QA，个位的QD和QA及秒计数器十位的QC和QA相与，从而产生报时控制信号。分计数器十位的Qc和QA分计数器个位的QD和QA秒计数器十位的QC和QAVCC1234561112VCCX18报时电路部分16．蜂鸣器10个(每班)包板的介绍面包板一块总共由五部分组成，一竖四横，面包板本身就是一种免焊电板。(一)六进制电路UU1A1Com2ABCDEFGU3AV11INA4DB2DC6DDE5~EL4~BI3VCC4511BD13121110915141QA1QB1QC1QDABCD7DA1FG32Hz5V3567U2A1CLR1INB332211(二)十进制电路UU4B435ComU1AABCDEFGV11INA41INB111QC1091514OG3十进制接法测试仿真电路OBOCODOEOFDADBDCDD~EL~BI1QA1QB712660Hz5V3567VCCU4A541CLR1QD12OA1312621(三)六十进制电路(四)双六十进制电路CComU1B43U10AABCDEFG3U3B1374HC00DDA1U8ADB2DC6DD2CLRVCC~EL4~BI3~LTCom12U6U15CU14ABCDEFG10CDABCDEFG131INA4DB2DC6DD142CLR5~EL4~BI3~LT3U16DSEVEN_121311INA41INBOAOBOCODOEOFOGOAOBOCODOEOFOGV1100kHz5V13121110915142QA2QB2QC2QD1QA1QB1QC1QD1QA1QB1QC1QD121110915147DA1~LTDADBDCDDDADBDCDD~EL~BI~LT13111092INA2INB~EL~BICDCDCDCDCDCD7126ABCDE35673567U12BU11B1512VCCVCCU1CU3AU1DU1A126U131CLR1CLRComCom2INB2INA1INB2QB2QC2QD2QA1212FGOGOGODOCOBOAOAODOCOBOEOEOFOF10131013101315151512121211111414111111148899993665555522444771(五)时间计数电路二进制电路相连即可，详细电路见图五。ComComComCComComComComU2U4SEVENSEGComU2U4SEVENSEGCOMKSEVENSEG_COM_KKKKVCCVCCVVVCCVVVUUVCCVCCVU20CU20CU19AU21AU2U25AU18BU18BU17BU15AU16BU20DU14AU14A74V11000Hz5V(六)校正电路正常输入信号VCC校正信号U2CR19810校正电1074HC0DJ174HC0DJ11U2D112131212131211U2A11U2A13131831839274HC0D2101011274HC0D输入信号U2B分计数U2B346646645校正信号455R374HC0DU3AU3A13J2274HC0DU3BRS13J2274HC0DU3B其中与非门选用74HC0；对J1和J2，因为校正465钟校正电路465校正时锁定信号输入74HC0D10Mohm(七)晶体振荡电路(八)整点报时电路说明：当时间在59分50秒到59分59秒期间时因此，可以将分计数器十位的Qc和QA，个位的QD和QA及秒计数器十位的QC和QA相与，从而产生报时控制信号。分计数器的Qc和QA1VCCV1VCC523X1348分计数器个48的QD和QA5661112秒计数器的QC和QA线元件布局简图整个数字钟由时间计数电路、晶体振荡电路、校正电路、整点报时电路组成。其中以校正电路代替时间计数电路中的时、分、秒之间的进位，当校时电路处于正常输入信号时，时间计数电路正常计时，但当分校正时，其不会产生向时进位，而分与时的校位是分开的，而校正电路也是一个独立的电路。电路的信号输入由晶振电路产生，并输入各电路。芯片连接总图因仿真与实际元件上的差异，所以在原有的简图的基础上，又按实际布局画了这张按实际芯片布局的接线图，如图十。①面包板测试测试面包板各触点是否接通。②七段显示器与七段译码器的测量数码管未接地而造成的，接地后发现还是无法正确显示数字，用万用表检测后，发现是因芯片引脚有些接触不良而造成的，所以确认芯片是否接触良好是非常重③时间计数电路的连接与测试有什么大的问题，只是芯片引脚的老问题，只要重新插过芯片就可以解决了。但在六十进制时，按图接线后发现，显示器上的数字总是