数字电子钟课程设计

课程设计(综合实验)报告(2015--2016年度第二学期)名称：电子技术综合实验题目：数字电子钟的设计院系：能源动力与机械工程班级：能动1409学号：学生姓名：指导教师：设计周数：1周成绩：□优□良□中□差□不及格日期：2016年06月27日课程设计（综合实验）报告I目录任务书..........................................................................................................................................1一、课程设计(综合实验)的目的与要求...........................................................................................3二、设计框图及电路系统概述..........................................................................................................4三、各单元电路的设计方案及原理说明、参数计算......................................................................6四、调试过程及结果分析................................................................................................................10五、设计、安装及调试中的体会....................................................................................................11参考文献............................................................................................................................................12附录（设计电路图、程序、表格、数据等）................................................................................13课程设计（综合实验）报告1《电子技术》综合实验任务书一、目的与要求1.目的1.1综合实验是教学中必不可少的重要环节，通过课程设计巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练。1.2注重培养学生正确的设计思想，掌握综合实验的主要内容、步骤和方法。1.3培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。1.4提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。2.要求2.1能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。2.2根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。要求通过独立思考、深入钻研课程设计中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。2.3进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。2.4学会电子电路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。2.5学会撰写综合实验总结报告。2.6通过综合实验，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，培养学生树立一定的生产观点、经济观点和全局观点。要求学生在设计过程中，坚持勤俭节约的原则，从现有条件出发，力争少损坏元件。2.7在综合实验过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。二、主要内容共有7个既有学习价值又有一定的实用性和趣味性的设计课题，学生根据自身情况自由选择其中之一。1.移位寄存器型彩灯控制器2.智力竞赛抢答器3.电子拔河游戏机4.交通信号灯控制器5.电子秒表6.电子密码锁7.数字电子钟课程设计（综合实验）报告2三、进度计划序号设计(实验)内容完成时间备注1设计内容讲解、学习资料查找方法半天2发放材料、清点材料、熟悉各种元器件半天3查找资料、设计电路、绘制总体电路草图1天4电路组装并调试或在Multisim上绘制电路图、仿真并调试2天5验收、撰写实验报告1天四、设计（实验）成果要求1.学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案；然后对方案中单元电路进行选择和设计计算；最后画出总体电路图。2.在Multisim软件平台上学生可直接设计、仿真和实现，直至达到设计要求。3.设计经指导教师审查通过后，学生即可向实验室领取所需元器件等材料，在面包板上组装、调试电路，使之达到设计指标要求。五、考核方式综合以下指标评定课程设计总成绩：优、良、中、及格和不及格。1.设计方案的正确性与合理性；2.实验动手能力(安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力以及创新精神等)；3.总结报告；4.答辩情况(课题的论述和回答问题的情况)；5.设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神。学生姓名：指导教师：年月日课程设计（综合实验）报告3一、课程设计(综合实验)的目的与要求1.1设计背景及意义目的与要求（正文为宋体，五号字，加粗，1.5倍行间距）1.1.1背景随着科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高。数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差。这种表具有时、分、秒、显示时间的功能，还可以进行时、分的校对。芯片选择的灵活性好。1.1.2意义目前，在国内，电子钟因LCD数字显示效用直接有效，所以大多运用在城市的主要营业场所，以及车站、码头等公共场所。在对公共场所的电子钟设定的时候，使用者还可根据周边的气候、温度等对LCD屏进行设置。同时，因为LCD的显示耗电量很省，所以能够保持持续的工作效果。1.2设计目的与要求1.2.1目的1.综合实验是教学中必不可少的重要环节，通过课程设计巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练。2.注重培养学生正确的设计思想，掌握综合实验的主要内容、步骤和方法。3.培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。4.提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。1.2.2要求1.能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。2.根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。要求通过独立思考、深入钻研课程设计中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。3.进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。4.学会电子电路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。课程设计（综合实验）报告4二、系统设计概述及设计框图2.1系统设计概述2.1.1设计任务与要求1、任务：设计一个能直接显示时、分、秒并可以进行校“时”、校“分”的数字电子钟。采用二十四时制。2、要求：（1）实现基本的时、分、秒计时功能，时钟信号可由虚拟信号源产生，可以实现，时、分的手动调节；（2）设计整点报时电路，要求每到整点发出报时信号（声光指示）要求只在7--23点之间每整点报时一次，0--6点之间整点不报时，整点到达前5s开始报时，提示5次，间隔1s。（3）设计任意几点几分均可响铃的闹钟控制电路。响铃持续1分钟，可提前手动终止。2.1.2设计框图图1数字电子钟系统框图2.3工作原理1.由555定时器组成一个1Hz的多谐振荡器，秒脉冲发生器的输出端接到秒计数器的输入端。2.数字钟的分、秒计数部分为60进制计数器，采用两个74LS160实现。个位为十进制，十位为六进制，由个位计数器产生的进位信号给十位提供脉冲。时计数部分为24进制计数器，也是用两个74LS160实现。个位按十进制计数，当计到23时，再来一个脉冲回到0.课程设计（综合实验）报告53.数字钟的校正主要是通过按钮开关实现，按一下按钮，时或分加一。4.计数器计到整点时，提前五秒报时，并且0~6点不报时。可用译码电路与数字比较电路解决。5.采用四个74LS85和四个拨码开关构成闹钟电路。将时钟电路显示十进制数对应的二进制与拨码开关所设置的闹钟时刻做比较，从时到分逐级比较，若相等，则输出高电平到蜂鸣器，完成闹钟功能。整体电路设计图见附录。课程设计（综合实验）报告6三、各单元电路的设计方案及原理说明、参数计算3.1时钟信号单元设计说明3.1.1振荡电路多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器，多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态。在工作时，电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交换，由此产生矩形波脉冲信号，常用作脉冲信号源及时序电路的时钟信号。在示波器上的图形为输出频率为1Hz，可以作为电子时钟电路的秒脉冲信号。3.1.2.时间计数电路60进制计数器，由两个74LS160组成，一个组成十进制，另一个组成六进制，即把QB、QC端通过与非门接到清零端，组合起来就是60进制计数器。24进制计数器，也是由两个74LS160组成，把个位的QC与十位的QB，即代表2（0010）4（0100）通课程设计（综合实验）报告7过与非门接到清零端。60进制计数器24进制计数器整体组合后3.1.3显示电路显示电路由LED数码管组成课程设计（综合实验）报告8其显示译码器的功能表见附录。3.1.4校时电路数字电子钟应具有校时校分功能，截断分十位和时十位的计数通路，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。校时电路通过开关，控制电路中的秒到分，分到时的进位输入端的高低电平变化，从而实现手动调节分和时。以校正分为例：3.1.5整点报时电路采用译码电路与数字比较电路，提前五秒报时且0~6点（即显示23~5）不报时，把分计数器的十位QA，QC与个位的QA，QD相与，代表59分，秒计数器的十位QA，QC相与，代表50秒，用两个74LS85比较器，设定小时小于5输出低电平，一个74LS85设定秒个位数大于5时输出高电平，再把时计数器十位的QC，个位的QC，QD连与非门，代表23点输出低电平。通过电压控制开关来控制灯泡，高电平通过则开关闭合，灯亮；低电平则开关断开，灯灭。74LS85的真值表见附录。课程设计（综合实验）报告93.1.6闹钟电路采用四个74LS85和四个四位拨码开关。四位拨码开关代表四位二进制数，开表示1，关表示0。四个开关则代表所设置的时间。让所设置的闹钟时刻与时钟显示时刻比较。比较的数值包括时十位，时个位与分十位，分个位，从高到低逐级比较。最后一个74LS85的OAEQB与电压控制开关相连，间接控制蜂鸣器，并在此中间加上一个开关，使其能提前终止。课程设计（综合实验）报告10四、调试过程及结果分析4.1调试过程调试步骤：1.按照实验的设计图连接仿真电路。2.检查设计思路及电路，按照设计框图原理，查看仿真电路与原理图是否吻合。3.单机运行按钮，根据仿真结果与设计任务对比，对于不能实现的，应修改并调试，重新装载并重新运行调试，直到符合要求为止。4.2结果分析时钟能正确显示并计时。通过A键和B键模拟按钮开关来校时，校分。整点报时0~6点不报时分析：基本符合要求，但存在缺陷；1、不能快速校时，快速按校时按钮但时间变化速度不能加快。报时灯要求提示5次，间隔1秒，但有时会略有偏差。课程设计（综合实验）报告11五、设计、安装及调试中的体会5.1心得体会：在整个课程设计完后，总的感觉是：有收获。以前上课都是上一些最基本的东西，而现在却可以将以前学