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1、电子技术课程设计报告数字电子钟设计 学院:课程:小组成员: 姓名:学号:指导老师:日期: 数字电子钟电子技术课程设计1一、选择课题数字电子钟 二、选题意义和技术指标及设计要求 1、数字电子钟设计的意义:数字电子时钟早已成为人们生活中不可缺少的必需品,广泛用于个人家庭及车站、码头、剧院和办公室等公共场所,给人们的生活、工作、学习以及娱乐带来了极大的方便。由于数字集成电路技术的发展使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点。而且它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。数字电子时钟是采用数字电路实现对时、分、秒数字显示的计时装置,数字钟的精度、稳定度远远的超过老式的机械钟表,并且与机械时钟相
2、比具有更高的准确性和直观性,因此具有更广泛的应用。2、数字电子钟的设计要求1)数字电子钟的最基本计时功能要保证正常计时;2)数字电子钟需要有校时部分以防止走时不准,能做到快速调整时间;3)数字电子钟需要有整点报时功能以提醒整点时间的到来;4)尽量设计电路时要做到简洁人性化,尽量避免复杂的操作。3、数字电子钟设计的目的1)熟练掌握我们半年来所学习的数字电子技术基础知识;2)通过设计电路,提高对各种集成电路芯片的认识与理解程度;3)熟悉逻辑电路的特点;4)学会熟练使用电路仿真软件如 Multisim的使用;5)提高查找电路故障的能力,培养科学严谨的学习习惯。4、数字电子钟的技术指标1)设计信号发生
3、器并产生 1HZ频率的时钟脉冲信号;2)使用 7段数码管实现精准的“时” 、 “分” 、 “秒”显示计时;数字电子钟电子技术课程设计23)以 24小时为一个循环计数周期;4)具有手动校时功能,可以随时调整时间防止时间走时不准。三、电路设计原理分析1、整体设计方案数字电子钟是一种时许组合逻辑电路。原理图如下:该系统由信号发生器、计数器、译码器、显示数码管等几部分组成。该系统的工作过程是:信号发生器产生稳定的脉冲信号,输出的信号频率为 1HZ,作为数字电子钟的基准信号。信号发生器产生的每秒一次的方波信号输入到时、分、秒的计数器,秒计数器满 60后向分钟计数器进位,分钟计数器计满 60后向小时计数器
4、进位,小时计数器以 24小时为一个周期循环,满 24清零从头开始。所有计数显示都由译码器连接七段数码管显示,当然计数过程中出现误差,可以采用校时电路进行调整。时显示数码管(十位)时显示数码管(个位)分显示数码管(个位)分显示数码管(十位)秒显示数码管(个位)秒显示数码管(十位)时译码器 时译码器 分译码器 分译码器 秒译码器 秒译码器时计数器 时计数器 分计数器 分计数器 秒计数器 秒计数器信号发生器校时电路数字电子钟电子技术课程设计32、各部分电路设计1)信号发生器信号发生器利用 555电路,通过电容电阻定时,产生稳定频率的信号脉冲供数字电子钟的基准计数信号。2)六十进制计数电路设计整个电子
5、钟电路中秒计数和分计数都要用到六十进制计数电路。六十进制电路可以利用两片 74LS160来实现,具体原理图如下:3)二十四进制电路设计:数字电子钟电路中“时”部分要用到二十四进制计数电路。二十四进制电路可以用两片 74LS160 来实现,其原理图如下:4)译码显示电路设计:译码器与七段数码管相连接,达到翻译代码并显示为数字的作用。七段数码管显COCP A BCD74LS160(1)RCTTCTPCOCP ABCD74LS160(2)&COCP A BCD74LS160(1)RCTCPCOCP ABCD74LS160(2)&数字电子钟电子技术课程设计4示十进制的数字。5)校时电路设计:对于数字电
6、子钟,校时功能应该说是必不可少的部分。利用单刀双掷开关切断信号脉冲。当开关打到 1 端时电路正常计数工作,当开关打到 2 端时, “时”或“分”部分可以自由计数到你想要的时间。6)整点报时电路:采用 74LS02 和 74LS30 实现。四、元件清单元件名称 个数(个)74LS48 674LS160 674LS00 674LS02 174LS30 1NE555P 1七段数码管 6单刀双掷开关 2蜂鸣器 1发光二极管 1电阻(100K) 2电阻(2K) 1电容(4.7F) 1电容(0.01 F) 1插线 若干74LS48: 74LS160:数字电子钟电子技术课程设计574LS00: 74LS02
7、:74LS30: NE555:五、仿真电路使用数字电子仿真软件 Multisim进行仿真。1、脉冲信号发生器根据公式:f = 1.43/C(R1 + 2R2)产生约 1HZ的信号脉冲,我们选取 C = 4.7F,R1 = R2 =100KNE555构成的信号发生器:数字电子钟电子技术课程设计62、校时电路当开关打到一端时电路正常计数计时;当开关打到另一端时, “时” 、“分”电路处于校时状态,能实现时分的同时校时。具体仿真电路如下:图中的单刀双掷开关 S1和 S2,其中的 S1是“时”校时开关;S2 是“分”校时电路,S1 置于上端时电路处于“时”校时状态,处于下端是正常计数状态;S2置于上端
8、时电路处于“分”校时状态,处于下端是正常计数状态。3、计数电路1)24 进制计数器:数字电子钟电子技术课程设计724进制计数器由两片 74LS160连接成,采用了反馈清零法,时钟同步。低位片进位给高位的 CTT和 CTP。2)60 进制计数器:4、显示电路显示电路由 74LS48和七段共阴数码管连接,将 74LS160输出的信号翻译到数码管上实现显示十进制数的目的。具体仿真电路如下:数字电子钟电子技术课程设计85、整点报时电路整点报时电路将实现 59分 50秒到 59分 59秒期间鸣响,在50、52、54、56、58 秒时各响一下。具体仿真电路如下:6、总电路如下:数字电子钟电子技术课程设计9
9、六、实验结果信号发生器:555信号发生源指示灯数字电子钟电子技术课程设计10输出波形:由图看出信号发生器的输出波形的周期约为 964ms,可计算出频率约为 1.04,和仿真波形几乎相同。数字电子钟电子技术课程设计11整点报时部分:数字电子钟电子技术课程设计12总电路七、实验步骤1、查找资料确定选题,最终确定数字电子钟为课设题目。2、查找资料、通过对比确定电路模型及所选取的元件。3、进行 Multisim仿真,不断调试,查看仿真结果是否达到我们期望的效果。4、仿真无误后,小组三人列出元件清单,一起去电子商城购买所需元件和电路板。5、按照仿真电路,进行插线。首先连接信号发生器电路,进行调试,使其稳
10、定输出 1HZ的脉冲信号。6、连接“秒”电路部分,进行调试,使“秒”部分电路实现正常计数功能,再连接“分”电路,进行调试。蜂鸣器数字电子钟电子技术课程设计137、 “秒” 、 “分”电路计时均正确后连接“时”部分电路,进行调试直至正确计数。8、 “秒” 、 “分” 、 “时”电路基本计数功能实现后,连接校时电路,进行调试,直至校时效果出现。9、校时完成后,连接整点报时电路,实现整点报时功能。10、所有部分都完成后,进行整个电路所有功能调试,出现故障一部分一部分的检查排除,直至最后效果出来为止。八、个人体会我们小组一共三个人,通过我们的共同努力与相互配合,终于比较圆满地完成了这次课设。在实验过程
11、中有喜有忧,最终能够苦尽甘来,尝到了胜利的果实与成功的喜悦。课程设计是我们电子技术课程中非常重要的一个环节,也是锻炼我们动手能力与综合运用知识的能力、分析与解决实际问题的能力的一个很好的途径。另外在设计电路、分析电路中查阅不少的资料,这样扩展了我在电气技术方面的知识和视野,也培养了创造力。这次课程设计真的可以用“苦尽甘来”来形容,在这个过程中,我们遇到了许许多多的困难,当然也有相应的通过自己的努力解决困难之后的那份喜悦,这份喜悦真的是其他任何喜悦所代替不了的。我们尝到了设计电路的迷茫;我们尝到了那巨多连线的复杂;也尝到了电路连接完成后却没有出现预期效果的那种焦急与烦躁。调试电路真的是最考验人的
12、细心和耐心的一个过程,需要仔细分析查找问题原因,排除故障,再调试周而复始,一次又一次,但功夫不负有心人,我们的坚持,我们的不放弃,终于让我们看到了理想的效果,看到了完整的一个作品。那一刻真的是由衷的开心。科研,就是这么一个让你欢喜让你忧的东西!除此之外,这次课设让我们的动手能力有了很大提高,但也发现了自己有很多不足,在以后的学习中还有待提高。同时也为以后的课程设计积累了一笔丰富的经验,我相信,以后的课设我会越做越好!最后非常感谢老师的耐心指导和帮助,希望我们的课设有更大突破 O(_)O!数字电子钟电子技术课程设计14九、小组分工及自我评价1、小组分工:王佳琦(我):负责整点报时电路和 555信号发生器的接线调试和故障排查修改;部分主体电路故障排查。陈京杭:设计并完成 multisim电路仿真,仿真电路故障检查和修改;校时电路调试修改和部分电路故障排查。张国锐:负责主体电路包括校时电路、时分秒的计时电路、译码器和七段数码管显示电路的接线;仿真电路部分故障修改。元器件我组三人一起购买。设计成品的每一部分都有我们每个人的努力和参与。2、自我评价:这是我们人生中的第一次课程设计,大家都非常认真地对待,非常用心地去做,经过不懈努力,就想种庄稼一样,经过浇水施肥终于在秋天收获了果实,而我们也终于苦尽甘来,完成了作品,达到了理想的效果,我给我们小组评优。