真誠為您提供優(yōu)質(zhì)參考資料，若有不當(dāng)之處，請(qǐng)指正。大連海洋大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目：數(shù)字電子鐘 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 班 級(jí)： 院系： 指導(dǎo)教師： 起 止 日 期： 大 連 海 洋 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 紙學(xué)院: 專業(yè)班級(jí): 姓名: 學(xué)號(hào): 目錄 一 摘要2二 課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 2三 秒脈沖信號(hào)發(fā)生器5四 設(shè)計(jì)原理及其框圖5五 設(shè)計(jì)總結(jié)9六 參考文獻(xiàn)10數(shù)字電子鐘課程設(shè)計(jì)摘要 數(shù)字電子鐘是一種用數(shù)字顯示秒分時(shí)的記時(shí)裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相比，他具有走時(shí)準(zhǔn)確顯示直觀無機(jī)械傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用：小到人們的日常生活中的電子手表，大到車站碼頭機(jī)場(chǎng)等公共場(chǎng)所的大型數(shù)顯電子鐘。本課程設(shè)計(jì)要用通過簡(jiǎn)單的邏輯芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子鐘。要點(diǎn)在于用555芯片連接輸出為一秒的多諧振蕩器用于時(shí)鐘的秒脈沖,用74LS160(10進(jìn)制計(jì)數(shù)器)74LS00(與非門芯片)等連接成60和24進(jìn)制的計(jì)數(shù)器,再通過七段數(shù)碼管顯示，構(gòu)成了簡(jiǎn)單數(shù)字電子鐘。一 課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求一、 設(shè)計(jì)目的1、熟悉鞏固所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐技能。 2、培養(yǎng)學(xué)生查閱技術(shù)資料的能力，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)獨(dú)立完成課題的工作能力。二、設(shè)計(jì)任務(wù)1、設(shè)計(jì)一個(gè)有“時(shí)”，“分”，“秒”（23小時(shí)59分59秒）顯示且有校時(shí)功能的電子鐘；2、用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘。三、設(shè)計(jì)要求 1用555定時(shí)器設(shè)計(jì)一個(gè)秒鐘脈沖發(fā)生器，輸入1HZ的時(shí)鐘；（對(duì)已有1kHz頻率時(shí)鐘脈沖進(jìn)行分頻）；2能顯示時(shí)、分、秒，24小時(shí)制； 3.設(shè)計(jì)晶體震蕩電路來輸入時(shí)鐘脈沖；4.用同步十進(jìn)制集成計(jì)數(shù)器74LS160設(shè)計(jì)一個(gè)分秒鐘計(jì)數(shù)器,即六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器；5.用同步十進(jìn)制集成計(jì)數(shù)器74LS160設(shè)計(jì)一個(gè)24小時(shí)計(jì)數(shù)器,6.譯碼顯示電路顯示時(shí)間。四、參考資料1.楊志忠 衛(wèi)樺林 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 高等教育出版社.2.繆新穎 曹立杰 叢吉遠(yuǎn) 數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 大連海洋大學(xué)自編教材.二 電路設(shè)計(jì)原理工作原理數(shù)字電子鐘由信號(hào)發(fā)生器、“時(shí)、分、秒”計(jì)數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時(shí)電路、整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路等組成。秒信號(hào)產(chǎn)生器是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號(hào)，它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，一般用555構(gòu)成的振蕩器加分頻器來實(shí)現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)送入“秒計(jì)數(shù)器”，該計(jì)數(shù)器采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60秒發(fā)出一個(gè)“分脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將作為“分計(jì)數(shù)器”的時(shí)鐘脈沖?！胺钟?jì)數(shù)器”也采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60分，發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將被送到“時(shí)計(jì)數(shù)器”。“時(shí)計(jì)數(shù)器”采用24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可以實(shí)現(xiàn)一天24h的累計(jì)。譯碼顯示電路將“時(shí)、分、秒”計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)經(jīng)七段顯示譯碼器譯碼，通過六位LED顯示器顯示出來。整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路是根據(jù)計(jì)時(shí)系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，然后去觸發(fā)音頻發(fā)生器實(shí)現(xiàn)報(bào)時(shí)。校時(shí)電路是來對(duì)“時(shí)、分、秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對(duì)調(diào)整。其數(shù)字電子鐘系統(tǒng)框圖如下: 數(shù)字電子鐘系 統(tǒng) 框 圖三 秒脈沖信號(hào)發(fā)生器秒脈沖信號(hào)發(fā)生器是數(shù)字電子鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)定度決定了數(shù)字鐘的質(zhì)量。由振蕩器與分頻器組合產(chǎn)生秒脈沖信號(hào)。 振蕩器: 通常用555定時(shí)器與RC構(gòu)成的多諧振蕩器，經(jīng)過調(diào)整輸出1000Hz脈沖。 分頻器: 分頻器功能主要有兩個(gè)，一是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)，一是提供功能擴(kuò)展電路所需要的信號(hào)。四、設(shè)計(jì)原理及其框圖 數(shù)字鐘是一個(gè)簡(jiǎn)單的時(shí)序組合邏輯電路，數(shù)字鐘的電路系統(tǒng)主要包括主體電路系統(tǒng)和擴(kuò)展電路兩大部分所組成，其中，主體電路完成數(shù)字鐘的基本功能，包括振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器等幾個(gè)部分組成，這些都是數(shù)字電路中常用的電路。它主要是用來完成時(shí)分秒的計(jì)數(shù)功能。一般來說，一個(gè)數(shù)字鐘要有振蕩器來產(chǎn)生脈沖，分頻器來完成標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖的生成，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)功能，譯碼器的譯碼和顯示器的顯示功能。1 體振蕩器電路晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768z的方波信號(hào)，可保證數(shù)字鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。2 頻器電路分頻器電路將32768z的高頻方波信號(hào)經(jīng)32768（15）次分頻后得到1Hz的方波信號(hào)供秒計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。分頻器實(shí)際上也就是計(jì)數(shù)器。時(shí)間計(jì)數(shù)器電路時(shí)間計(jì)數(shù)電路由秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器及時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，而根據(jù)設(shè)計(jì)要求，時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器為12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。譯碼驅(qū)動(dòng)電路譯碼驅(qū)動(dòng)電路將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。數(shù)碼管數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶（LCD）數(shù)碼管，本設(shè)計(jì)提供的為L(zhǎng)ED數(shù)碼管。2數(shù)字鐘的工作原理）晶體振蕩器電路晶體振蕩器是構(gòu)成數(shù)字式時(shí)鐘的核心，它保證了時(shí)鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。圖3-2所示電路通過非門構(gòu)成的輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩電路，這個(gè)電路中，非門與晶體、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路，實(shí)現(xiàn)整形功能，將振蕩器輸出的近似于正弦波的波形轉(zhuǎn)換為較理想的方波。輸出反饋電阻為非門提供偏置，使電路工作于放大區(qū)域，即非門的功能近似于一個(gè)高增益的反相放大器。電容、與晶體構(gòu)成一個(gè)諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對(duì)振蕩頻率的控制功能，同時(shí)提供了一個(gè)度相移，從而和非門構(gòu)成一個(gè)正反饋網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。晶體XTAL的頻率選為32768HZ。該元件專為數(shù)字鐘電路而設(shè)計(jì)，其頻率較低，有利于減少分頻器級(jí)數(shù)。從有關(guān)手冊(cè)中，可查得C1、C2均為30pF。當(dāng)要求頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度更高時(shí)，還可接入校正電容并采取溫度補(bǔ)償措施。由于CMOS電路的輸入阻抗極高，因此反饋電阻R1可選為10M。較高的反饋電阻有利于提高振蕩頻率的穩(wěn)定性，非門電路可選74HC00。）分頻器電路通常，數(shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了得到z的秒信號(hào)輸入，需要對(duì)振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻。通常實(shí)現(xiàn)分頻器的電路是計(jì)數(shù)器電路，一般采用多級(jí)進(jìn)制計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。例如，將z的振蕩信號(hào)分頻為Z的分頻倍數(shù)為（），即實(shí)現(xiàn)該分頻功能的計(jì)數(shù)器相當(dāng)于極進(jìn)制計(jì)數(shù)器。常用的進(jìn)制計(jì)數(shù)器有等。本實(shí)驗(yàn)中采用CD4060來構(gòu)成分頻電路。CD4060在數(shù)字集成電路中可實(shí)現(xiàn)的分頻次數(shù)最高，而且CD4060還包含振蕩電路所需的非門，使用更為方便。計(jì)數(shù)為級(jí)進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可以將Z的信號(hào)分頻為Z，其內(nèi)部框圖如圖3-3所示，從圖中可以看出，的時(shí)鐘輸入端兩個(gè)串接的非門，因此可以直接實(shí)現(xiàn)振蕩和分頻的功能。時(shí)間計(jì)數(shù)單元有時(shí)計(jì)數(shù)、分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)等幾個(gè)部分。時(shí)計(jì)數(shù)單元一般為進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器，其輸出為兩位碼形式；分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)單元為進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其輸出也為碼。一般采用10進(jìn)制計(jì)數(shù)器74HC390來實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)功能。為減少器件使用數(shù)量，可選，其內(nèi)部邏輯框圖如圖.所示。該器件為雙異步計(jì)數(shù)器，并且每一計(jì)數(shù)器均提供一個(gè)異步清零端（高電平有效）。9秒個(gè)位計(jì)數(shù)單元為進(jìn)制計(jì)數(shù)器，無需進(jìn)制轉(zhuǎn)換，只需將與（下降沿有效）相連即可。（下降沒效）與Z秒輸入信號(hào)相連，可作為向上的進(jìn)位信號(hào)與十位計(jì)數(shù)單元的相連。秒十位計(jì)數(shù)單元為進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需要進(jìn)制轉(zhuǎn)換。將進(jìn)制計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換為進(jìn)制計(jì)數(shù)器的電路連接方法如圖3-5所示，其中可作為向上的進(jìn)位信號(hào)與分個(gè)位的計(jì)數(shù)單元的相連。圖3-510進(jìn)制6進(jìn)制計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換電路分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)分別與秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)單元完全相同，只不過分個(gè)位計(jì)數(shù)單元的作為向上的進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與分十位計(jì)數(shù)單元的相連，分十位計(jì)數(shù)單元的作為向上的進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元的相連。4）譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間的累計(jì)以8421BCD碼形式輸出，選用顯示譯碼電路將計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流，選用CD4511作為顯示譯碼電路，選用LED數(shù)碼管作為顯示單元電路。5）校時(shí)電源電路當(dāng)重新接通電源或走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)都需要對(duì)時(shí)間進(jìn)行校正。通常，校正時(shí)間的方法是：首先截?cái)嗾５挠?jì)數(shù)通路，然后再進(jìn)行人工出觸發(fā)計(jì)數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號(hào)加到需要校正的計(jì)數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉(zhuǎn)入正常計(jì)時(shí)狀態(tài)即可。根據(jù)要求，數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時(shí)校正功能，因此，應(yīng)截?cái)喾謧€(gè)位和時(shí)個(gè)位的直接計(jì)數(shù)通路，并采用正常計(jì)時(shí)信號(hào)與校正信號(hào)可以隨時(shí)切換的電路接入其中。2.秒脈沖發(fā)生器秒脈沖發(fā)生器是電子電路最基本的單元之一，產(chǎn)生固定的頻率為1的秒脈沖信號(hào)。在整個(gè)電路中可以用元件庫中的時(shí)鐘源，也可以用555定時(shí)器改進(jìn)的秒脈沖發(fā)生器。如下圖所示是用555定時(shí)器改進(jìn)的秒脈沖發(fā)生器。用兩個(gè)74160芯片、兩個(gè)譯碼與數(shù)碼顯示器連接成六十進(jìn)制，通過M開關(guān)進(jìn)行對(duì)分鐘的校對(duì)，當(dāng)在59秒時(shí)在來一個(gè)秒脈沖分鐘向前進(jìn)一，秒清零重新計(jì)時(shí)。3. 60進(jìn)制秒計(jì)數(shù)器用兩個(gè)74160芯片、兩個(gè)譯碼與數(shù)碼顯示器連接成六十進(jìn)制的秒計(jì)數(shù)器，時(shí)鐘源提供秒脈沖4.60進(jìn)制分計(jì)數(shù)器用兩個(gè)74160芯片、兩個(gè)譯碼與數(shù)碼顯示器連接為六十進(jìn)制的分鐘計(jì)數(shù)器，通過M開關(guān)進(jìn)行對(duì)分鐘的校對(duì)，當(dāng)在59秒時(shí)在來一個(gè)秒脈沖分鐘向前進(jìn)一，秒清零重新計(jì)時(shí)。五、 設(shè)計(jì)總結(jié) 轉(zhuǎn)眼間，為期一周的數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)就結(jié)束了。通過這一周的課程設(shè)計(jì)，我拓寬了知識(shí)面，鍛煉了能力，綜合素質(zhì)得到較大提高。 設(shè)計(jì)，給人以創(chuàng)作的沖動(dòng)。但凡涉及設(shè)計(jì)都是一件良好的事情，因?yàn)樗芙o人以美的幻想，因?yàn)樗芙o人以金般財(cái)富，因?yàn)樗芙o人以成就之感，更為現(xiàn)實(shí)的是她能給人以成長(zhǎng)以及成長(zhǎng)所需的營養(yǎng)，而這種營養(yǎng)更是一種福祉，一輩子消受不竭享用不盡。安排課程設(shè)計(jì)的基本目的，在于通過理論與實(shí)際的結(jié)合、人與人的溝通，進(jìn)一步提高思想覺悟。尤其是觀察、分析和解決問題的實(shí)際工作能力，以便培養(yǎng)成為能夠主動(dòng)適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的高素質(zhì)的復(fù)合型人才。 課程設(shè)計(jì)發(fā)端之始，思緒全無，舉步維艱，對(duì)于理論知識(shí)學(xué)習(xí)不夠扎實(shí)的我深感“書到用時(shí)方恨少”，于是想起圣人之言“溫故而知新”，便重拾教材與實(shí)驗(yàn)手冊(cè)，對(duì)知識(shí)系統(tǒng)而全面進(jìn)行了梳理，遇到難處先是苦思冥想再向同學(xué)請(qǐng)教，終于熟練掌握了基本理論知識(shí)，而且領(lǐng)悟諸多平時(shí)學(xué)習(xí)難以理解掌握的較難知識(shí)，學(xué)會(huì)了如何思考的思維方式，找到了設(shè)計(jì)的靈感。 課程設(shè)計(jì)的過程中，由于對(duì)理論掌握的不熟練，或者是操作過程中發(fā)生失誤，都會(huì)導(dǎo)致最后結(jié)果出不來。至善至美，是人類永恒的追求。但是，不從忘卻“金無足赤，人無完人”，我們換種思維方式，去惡亦是至善，改錯(cuò)亦為至美。在課程設(shè)計(jì)過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測(cè)調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。 對(duì)我們通信工程專業(yè)的本科生來說，實(shí)際能力的培養(yǎng)至關(guān)重要，而這種實(shí)際能力的培養(yǎng)單靠課堂教學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須從課堂走向?qū)嵺`。這也是一次預(yù)演和準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。通過課程設(shè)計(jì)，讓我們找出自身狀況與實(shí)際需要的差距， 12 并在以后的學(xué)習(xí)期間及時(shí)補(bǔ)充相關(guān)知識(shí)，為求職與正式工作做好充分的知識(shí)、能力準(zhǔn)備，從而縮短從校園走向社會(huì)的心理轉(zhuǎn)型期。 通過課程設(shè)計(jì)，我更加明白了一個(gè)真理，“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”。課程設(shè)計(jì)達(dá)到了專業(yè)學(xué)習(xí)的預(yù)期目的。課程設(shè)計(jì)之后，我們普遍感到不僅實(shí)際動(dòng)手能力有所提高，更重要的是通過對(duì)設(shè)計(jì)過程的了解，進(jìn)一步激發(fā)了我們對(duì)專業(yè)知識(shí)的興趣，并能結(jié)合實(shí)際存在的問題在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)。六、參考資料1.楊志忠 衛(wèi)樺林 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 高等教育出版社.2.繆新穎 曹立杰 叢吉遠(yuǎn) 數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 大連海洋大學(xué)自編教材.12 / 12