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1、电子课程设计 自动报时数字钟 学院：电子信息工程学院 班级：自动化051501 姓名：蔡燕 学号：2 指导老师：闫晓梅 2008年1月目 录第一部分 设计任务与要求-1第二部分 总体框图-1第三部分 选择器件-73.1 74LS161-73.2 74LS160-93.3 74LS00-113.4四2输入与门74LS08-113.5 555定时器-133.6七段数码显示管-133.7开关功能-143.8信号发生器-14第四部分 功能模块-14 4.1 时分秒显示电路-14 4.2 555定时器产生频率电路-18 4.3 整点报时电路-20第五部分 总体设计电路图-215.1整体原理电路及注释-2
2、15.2 实验箱上操作现象及故障分析-225.3课程设计心得体会-22参考文献-23自动报时数字钟一 设计任务与要求1）课程设计的任务 1能进行正常的时分秒功能 2具有校时功能 3具有整点报时功能且12小时循环一次2）课程设计的基本要求 通过课程设计各环节的实践，应达到如下要求：1初步掌握数字逻辑电路分析和设计的基本方法。包括： 根据设计任务和指标，初选电路； 通过调查研究、设计计算，确定电路方案； 选测元器件，安装电路，独立或分组进行试验，并通过调试改进方案； 分析实验结果，写出设计总结报告。 2培养一定自学能力和独立分析问题、解决问题能力。包括： 学会自己分析、找出解决问题的方法； 对设计
3、中遇到的问题，能独立思考，查阅资料，寻找答案； 掌握一些测试电路的基本方法，实验中出现一般故障，能通过“分析、观察、判断、试验、再判断”的基本方法独立解决； 能对实验结果进行分析和评价。 3掌握安装、布线、调试等基本技能，巩固常用仪器的正确使用方法。 4通过严格的科学训练和工程设计实践，树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学作风，并培养学生具有一定的生产观点、经济观点、全面观点及团结协作的精神。二 总体框图1 总体框架图如下2时。分。秒计时电路思路如下秒信号经秒计数器、分计数器、时计数器之后，分别得到“秒”个位、十位、“分”个位、十位以及“时”个位、十位的计时输出信号，然后送至译码显示电路，以
4、便实现用数字显示时、分、秒的要求。“秒”和“分”计数器应为六十进制，而“时”计数器应为十二进制.六十进制计数器 可以由两块中规模集成计数器构成,一块组成十进制，另一块组成六进制，组合起来就构成六十进制计数器。 .十二进制计数器 用脉冲反馈法。由两片中规模集成计数器（或一片中规模集成计数器、一片小规模集成触发器）构成，低位仍构成十进制计数器，当高位出现0001状态，低位为0011状态，即计到第13个来自“分”计数器的进位信号时，通过外加的控制电路输出一个信号（注意：该信号的电平应视计数器的功能而定，有时需高电平，有时需低电平），将“时”计数器的十位计数器强制置为0000状态，同时，将“时”的个位
5、计数器强制置为0001状态，从而实现从1201的十二进制计数。 2显示电路七段译码显示管显示时分秒。对于“时”十位的译码显示，在设计时应注意：一是在显示1点至点时，“时”的十位均是0，此时应使“时”十位上的“0”显示0；二是“时”的十位实际上只是显示“0”和“1”两种状态；分电路显示从“00”至“60”向时进位；秒电路同理，然后循环。时分秒总共要选用六个七段译码显示管。3校对时电路 （1）校时原理在刚接通电源或者时钟走时出现误差时，则需要进行时间的校准。通常可以在整点时刻和利用电台或电视台的信号进行校准，也可以在其他时刻利用别的时间标准进行校对。我们知道，校对时间总是在我们选定的标准时间到来之
6、前进行的，一般来说，分四个步骤：首先把小时计数器置到所需的数字；然后再将分计数器置到所需数字；在此同时或之后，应将秒计数器清零，时钟暂停计数，处于等待启动阶段；当选定的标准时刻到达的瞬间，按起动按钮，电路则从所预置时间开始计数。由此可知，校时电路应具有预置小时，预置分、等待启动、计时四个阶段，因此，在设计校对电路时，应能方便、可靠地实现这四个阶段所要求的功能。必须注意，增加校对电路不能影响时钟的正常计时。（2）校时方案有两种可供选择利用与或门，原理见图一。 当Q=1,Q=0，输入的预置信号可以传到时计数器的CP端，进行校时工作；而分进位信号被封锁。 4.自动报时电路(1)音响电路 音频振荡器音
7、响控制电路 用TTL功率门或集电极开路门（OC门）可以直接驱动小功率喇叭发声，如图四。若Vk是周期1S的矩形波，则会产生响一下停一下，响停共一秒的声音。Q是报时控制信号。注：本电路因未找到扩音器所以改用彩灯代替，下文将详细介绍 （2）自动报时原理 经过分析我们知道，要实现整点自动报时，应当在产生分进位信号（整点到）时，响第一声，但究竟响几下，则要由时计数的状态来确定。由于时计数器为12进制，报时要求12小时循环一次，所以需要一个12进制计数器来计响声的次数，由分进位信号来控制报时的开始，每响一次让响声计数器计一个数，将小时计数器与响声计数器的状态进行比较，当它们的状态相同时，比较电路则发出停止
8、报时的信号。图五所示为以上自动报时原理的方框图。 自动报时的原理我们还可以用图六的波形来加以说明。例如，当时钟计数器计到2点正时，应发出两声报时。从波形可以看出，当分进位信号产生负脉冲时，触发器被置为1状态，Q=1，在Vk的控制下，响一秒、停一秒。由于此时的小时计数器的状态为“2“，当响了第二声之后，响声计数器也计到“2”的状态，经电路比较后，输出一负脉冲信号加至RS触发器的控制端，使RS触发器变为0状态，即Q=0，停止报时。三 选择器件元器件清单74ls161 5片74ls160 1片74ls00 10片74ls05 5片74ls08 5片74ls40 2片开关 3个七段数码显示管 6个二级
9、管信号发生器 若干电阻滑动变阻器扩音器（由于未找到该器件改用彩灯代替）174LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，他可以灵活的运用在各种数字电路，以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能，这里我给大家介绍一下他的资料： 管脚图介绍：时钟CP和四个数据输入端P0P3清零/MR使能CEP，CET置数PE数据输出端Q0Q3以及进位输出TC. (TC=Q0Q1Q2Q3CET)输 入 输 出 CR CPLD EPETD3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 0 1 0 d c b a d c b a 1 1 0 Q3 Q2 Q1 Q0 1 1 0 Q3 Q2 Q1 Q0 1 1 1 1 状态码加1从74LS161功能表功能表中可以知道，当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能。当CR=“1”且LD=“0”时，在CP信号上升沿作用后，74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3，D2，D1，D0的状态一样，为同步置数功能。而只有当CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加1。74LS161还有一个进位输出端CO，其逻辑关系是CO= Q0Q1Q2Q3C
