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1、四川大学电工电子实验中心7月月4日：布置设计任务、讲解；领取元器日：布置设计任务、讲解；领取元器件、工具件、工具7月月5日：查资料、设计电路、仿真日：查资料、设计电路、仿真 ，初步，初步作出设计报告作出设计报告7月月6、7、8、11、12日日：安装调试，完成：安装调试，完成后老师验收，交电路板和报告，退还工具后老师验收，交电路板和报告，退还工具7月月13日日：实践：实践结束（老师：修改报告、提结束（老师：修改报告、提交成绩。同学：搬家）交成绩。同学：搬家）2016年度实践周年度实践周数字石钟数字石钟设计与安装时间安排设计与安装时间安排四川大学电工电子实验中心 数字石英钟数字石英钟 四川大学电工
2、电子实验中心课程设计目的课程设计目的 数字石英钟是由数字集成电路做成的现代计时器，与数字石英钟是由数字集成电路做成的现代计时器，与传统的机械钟相比，它具有走时准确、显示直观、无机械传统的机械钟相比，它具有走时准确、显示直观、无机械传动装置等优点，因而广泛用于车站、码头、机场等公共传动装置等优点，因而广泛用于车站、码头、机场等公共场所。场所。1、培养学生综合运用所学知识，设计小系统电路的能力。、培养学生综合运用所学知识，设计小系统电路的能力。2、提高学生合理布局、独立安装电路的工艺能力。、提高学生合理布局、独立安装电路的工艺能力。3、培养学生运用仪器设备调试系统，查找并解除故障的、培养学生运用仪
3、器设备调试系统，查找并解除故障的 能力。能力。 四川大学电工电子实验中心数字石英钟的设计要求：数字石英钟的设计要求：1.基本要求：基本要求：设计一个能显示时、分、秒的数字钟，显示时间设计一个能显示时、分、秒的数字钟，显示时间从从00:00:00到到23:59:59；设计电路包括时基信号，时、分、秒计时电路，设计电路包括时基信号，时、分、秒计时电路，数字显示电路。数字显示电路。2.扩展功能扩展功能校时电路校时电路 整点报时电路整点报时电路 四川大学电工电子实验中心 数字石英钟的工作原理框图数字石英钟的工作原理框图时基产生电路时基产生电路四川大学电工电子实验中心主体电路是由功能部件或单元电路组成的
4、。在主体电路是由功能部件或单元电路组成的。在设计这些电路或选择部件时，尽量选用同类型设计这些电路或选择部件时，尽量选用同类型的器件，如所有功能部件都采用的器件，如所有功能部件都采用TTL集成电路集成电路或都采用或都采用CMOS集成电路。整个系统所用的器集成电路。整个系统所用的器件种类应尽可能少。下面介绍各功能部件与单件种类应尽可能少。下面介绍各功能部件与单元电路的设计。元电路的设计。 主体电路的设计主体电路的设计四川大学电工电子实验中心 一、振荡电路振荡电路 振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，通常率的精确度决定
5、了数字钟计时的准确程度，通常选用石英晶体构成振荡器电路。一般来说，振荡选用石英晶体构成振荡器电路。一般来说，振荡器的频率越高，计时精度越高。器的频率越高，计时精度越高。74LS00四川大学电工电子实验中心 分频电路的目的分频电路的目的 一是产生标准的秒信号。二一是产生标准的秒信号。二是得到功能扩展所需的信号。是得到功能扩展所需的信号。二、分频电路二、分频电路 1、二分频二分频 把振荡器产生的把振荡器产生的2MHz的方波信的方波信号通过双号通过双JK触发器触发器74LS73，二分，二分频后得到一频后得到一1MHz的方波信号的方波信号四川大学电工电子实验中心输 入输 出CPJKQn+1n+1100
6、100Qnn0101101011nQnQnnQQQQ2MHZ1MHZ“1”74LS73管脚功能图管脚功能图四川大学电工电子实验中心2、多级十分频电路、多级十分频电路 把把1MHz的方波信号经过多级的方波信号经过多级10分频，变分频，变成标准的成标准的1秒信号，作为数字钟的秒脉冲信号。秒信号，作为数字钟的秒脉冲信号。 分频器采用分频器采用74LS390计数器，计数器，该该计数器计数器由由双二双二-五五-十进制构成。十进制构成。计数器有两个独立的计数器有两个独立的2进制计数器和两个进制计数器和两个独立的独立的5进制计数器进制计数器.级联级联后可构成双十进制计数器（后可构成双十进制计数器（M100=
7、1010）。）。四川大学电工电子实验中心74LS390管脚功能图管脚功能图及功能表及功能表CLRCPAQD QC QB QAH0 0 0 0L0 0 0 1L0 0 1 0L0 0 1 1L0 1 0 0L0 1 0 1L0 1 1 0L0 1 1 1L1 0 0 0L1 0 0 1HZHZ四川大学电工电子实验中心三三 、计数器的设计、计数器的设计1、秒、分、秒、分60进制计数器的设计进制计数器的设计 秒和分计数器都是模秒和分计数器都是模M=60的计数器的计数器 ，其计数其计数规律为规律为0001585900 用用74LS390作作60进制的个位计数器，进制的个位计数器，74LS92（二（二-
8、六六-十二进制计数器）十二进制计数器）作作60进制的十进制的十位计数器，把它们级联起来构成位计数器，把它们级联起来构成M=60进制的秒、进制的秒、分计数器。分计数器。106101秒秒标标准准信信号号秒个位秒个位秒十位秒十位分个位分个位四川大学电工电子实验中心计数计数QD QC QB QA0 0 0 0 01 0 0 0 12 0 0 1 03 0 0 1 14 0 1 0 05 0 1 0 16 1 0 0 07 1 0 0 18 1 0 1 09 1 0 1 110 1 1 0 011 1 1 0 1 复位输入复位输入 输输 出出 R01 R02 QD QC QB QA 1 1 0 0 0
9、0 X 0 计数 0 X 计数74LS92的管脚的管脚图及功能表及功能表秒十位秒十位进位信号进位信号秒个秒个位进位进位位信号信号四川大学电工电子实验中心2、时计数器的设计、时计数器的设计 用用74LS390计数器中的两个计数器中的两个10进制进制级联成级联成100进制计数器，再用反馈清进制计数器，再用反馈清0法构成模法构成模24进制进制计数器。计数器。 时计数器是模时计数器是模M=24的计数器，计数规律是的计数器，计数规律是从从000102222300。四川大学电工电子实验中心M=24小时计数器电路（参考）小时计数器电路（参考） CP“1”四川大学电工电子实验中心测试（LT）：试灯信号灯信号输
10、入端，用以入端，用以检查数数码管的好好。当管的好好。当 LT=0 七段全亮，七段全亮，显示日。示日。消消隐1（BI）：熄）：熄灭信号信号输入端，用于入端，用于间歇歇显示的控制。示的控制。消消隐2（RBI）：）：灭0信号信号输入端。当它入端。当它为0时，输入入 DCBA=0000时，七段全，七段全灭，数，数码管不管不显示。示。 1.译码器译码器74LS4874LS48是七段显示译是七段显示译码器，能把二进制码码器，能把二进制码翻译成十进制数，通翻译成十进制数，通过数码管显示出来。过数码管显示出来。四、译码显示电路四、译码显示电路四川大学电工电子实验中心 74LS48的功能表的功能表输 入入输 出
11、出RBI BILTD C B A a bcdefg显示字形示字形10 11111110 000000011101000001111111101011010110 0 0 00 00 00000000乱乱码四川大学电工电子实验中心2.数码显示器数码显示器共共阴阴极极数数码码管管共共阳阳极极数数码码管管四川大学电工电子实验中心3.译码显示电路的连接译码显示电路的连接译码器译码器47LS48的使能端全的使能端全部接高电平，输出端部接高电平，输出端a、b、c、d、e、f、g分别与数码分别与数码管的管的a、b、c、d、e、f、g一一对应相连。一一对应相连。注意：数码管的注意：数码管的3或或8管脚管脚必须
12、有一个接地。必须有一个接地。四川大学电工电子实验中心 当数字钟接通电源或者计时出现误差时，当数字钟接通电源或者计时出现误差时，需要校正时间。校时是数字钟应具备的基本功需要校正时间。校时是数字钟应具备的基本功能。对校时电路的要求是，在小时校正时，不能。对校时电路的要求是，在小时校正时，不影响分和秒的正常计数；在分校正时，不影响影响分和秒的正常计数；在分校正时，不影响秒和小时的正常计数。秒和小时的正常计数。 校时电路是由与非门构成的组合逻辑电路，校时电路是由与非门构成的组合逻辑电路，校时校时开关开关S1或或S2为为“0”或或“1”时，可能会产时，可能会产生抖动，这里，接电容生抖动，这里，接电容C1
13、、C2可以缓解抖动。可以缓解抖动。必要时还应将其改为去抖动开关电路。必要时还应将其改为去抖动开关电路。五、校时电路五、校时电路四川大学电工电子实验中心CLK=CLK秒秒S1+CLK校校S1=CLK秒秒S1*CLK校校S1 当当S1=1时，CLK=CLK秒秒当当S1=0时，CLK=CLK校校CLK校时信号校时信号秒十位进位信号秒十位进位信号四川大学电工电子实验中心六、六、整整点报时电路点报时电路 仿广播电台整点报时电路的功能要仿广播电台整点报时电路的功能要求：每当数字钟计时快要到整点时发出求：每当数字钟计时快要到整点时发出声响，通常按照声响，通常按照4低音低音1高音的顺序发出高音的顺序发出间断声
14、响，以最后一声高音结束的时刻间断声响，以最后一声高音结束的时刻为整点时刻。为整点时刻。 设设4声低音（约声低音（约500Hz）分别发生在）分别发生在59分分51秒、秒、53秒、秒、55秒及秒及57秒，最后一秒，最后一声高音（约声高音（约1kHz）发生在）发生在59分分59秒，它秒，它们的持续时间均为们的持续时间均为1秒。秒。四川大学电工电子实验中心分个位分个位分十位分十位秒十位秒十位秒个位秒个位Q3Q2Q1Q00 1 0 11 0 0 10 1 0 10 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 159
15、5Q3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q0整点报时条件整点报时条件四川大学电工电子实验中心 分十位的分十位的Q2Q0=11 分个位的分个位的Q3Q0=11 秒十位的秒十位的Q2Q0=11秒个位的秒个位的Q0=1时时 951、3、5、7、9 5 表表1秒个位计数器状态秒个位计数器状态CP（秒）（秒） Q3 Q2 Q1 Q0功能功能50 0 0 0 051 0 0 0 1鸣低音鸣低音52 0 0 1 0停停53 0 0 1 1鸣低音鸣低音54 0 1 0 0停停55 0 1 0 1鸣低音鸣低音56 0 1 1 0停停57 0 1 1 1鸣低音鸣低音58 1 0 0 0停停59 1 0 0
16、1鸣高音鸣高音00 0 0 0 0停停四川大学电工电子实验中心整点报时电路图整点报时电路图四川大学电工电子实验中心数字石英钟的设计电路图（参考）数字石英钟的设计电路图（参考）四川大学电工电子实验中心电路安装与调试电路安装与调试一、指定元器件；材料；工具一、指定元器件；材料；工具 74LS006、74LS201、74LS731、 74LS3905、74LS922、74LS486、 数码管数码管6、晶振、晶振1、蜂鸣器、蜂鸣器1 三极管三极管90111、开关开关3、电阻、电容电阻、电容 面包板、导线、剪刀、镊子、剥线钳面包板、导线、剪刀、镊子、剥线钳蜂鸣器蜂鸣器单刀双掷开关单刀双掷开关三极管三极管
17、9011石英晶振石英晶振e b c四川大学电工电子实验中心译码显示译码显示器器秒计数器秒计数器分分计数器计数器时时计数器计数器振动器振动器分频器分频器校时电路校时电路正点报正点报时电路时电路二、安装与调试二、安装与调试 在面包板上在面包板上合理分配各功能区，按功能合理分配各功能区，按功能单元逐个安装。单元逐个安装。先安装主体电路，再安装先安装主体电路，再安装扩展电路。安装过程中注意安装好一块，扩展电路。安装过程中注意安装好一块，调试一块。然后再整体连接调试。调试一块。然后再整体连接调试。四川大学电工电子实验中心面包板上面包板上合理分配各功能区合理分配各功能区四川大学电工电子实验中心注意事项：注
18、意事项：1、使用时集成块时要认清型号及管脚、使用时集成块时要认清型号及管脚功能，注意管脚顺序（槽口方向），功能，注意管脚顺序（槽口方向），正正确处理确处理各功能脚的电平，电源正负不要各功能脚的电平，电源正负不要接反。接反。2、布线要整齐、美观，用颜色区分、布线要整齐、美观，用颜色区分连连线的线的功能（如功能（如电源正负、秒脉冲等），电源正负、秒脉冲等），注意用线不要太长，尽量避免导线间相注意用线不要太长，尽量避免导线间相互跨接，导线裸露端头以互跨接，导线裸露端头以4mm左右为左右为好。好。四川大学电工电子实验中心1.设计任务与要求2.系统设计思路与总体方案（系统 框图，各功能块的划分与组成）3.单元电路设计与分析4.电路的安装与调试5.总结，心得6.元器件明细表设计报告要求设计报告要求
