搜索
存档资料成绩：华东交通大学理工学院课程设计报告书所属课程名称数字电子技术课程设计题目数字电子钟课程设计分院电气与信息工程分院专业班级12电气5班学号学生姓名指导教师熊渊2015年01月03日目录第1章设计任务.................................................................................................................31.设计目的.................................................................................................................32.设计要求.................................................................................................................3第2章元器件清单及主要器件介绍...................................................................................41.元器件清单...............................................................................................................42.主要元器件引脚排列及逻辑功能...........................................................................4第3章原理设计和功能描述.............................................................................................81.数字计时器的设计思想..........................................................................................82.数字电子钟总体框架图..........................................................................................83.晶体振荡及分频电路............................................................................................104.时间计数单元........................................................................................................12第4章数字电子钟的实现.................................................................................................171.PCB接线图..............................................................................................................172.制作完后的实物图.................................................................................................17第5章数字电子钟的调试.................................................................................................19第6章课程设计心得.......................................................................................................20第7章参考文献...............................................................................................................20致谢...............................................................................................................................22华东交通大学理工学院课程设计报告第3页共22页第1章设计任务1.设计目的（1）熟悉集成电路的引脚安排。（2）掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。（3）了解数字钟的组成与工作原理。（4）熟悉数字钟的设计与制作。2.设计要求（1）时间计数电路采用24进制，从00开始到23后再回到00；（2）各用2位数码管显示时，分，秒；（3）具有手动校时，校分功能，可以分别对时，分进行单独校时，使其校正标准时间；（4）为了保证计时的稳定及准确，须由晶体振荡器提供时间基准信号华东交通大学理工学院课程设计报告第4页共22页第2章元器件清单及主要器件介绍1.元器件清单（1）CD4511（6片）（2）74LS90（6片）（3）74LS08（1片）（4）74LS74(1片)（5）共阳七段数码显示器（6片）（6）CD4060(1片)（7）电阻、晶振、电容、导线、锡丝等（若干）2.主要元器件引脚排列及逻辑功能（1）共阳七段显示器发光二极管（在图中以dp表示），用于显示小数点。通过七段发光二极管亮暗的不同组合，可以显示多种数字、字母以及其它符号。华东交通大学理工学院课程设计报告第5页共22页LED数码管中的发光二极管共有两种连接方法：1）共阴极接法：把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极。使用时公共阴极接地，这样阳极端输入高电平的段发光二极管就导通点亮，而输入低电平的则不点亮。实验中使用的LED显示器为共阴极接法2)共阳极接法：把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极。使用时公共阳极接＋5V。这样阴极端输入低电平的段发光二极管就导通点亮，而输入高电平的则不点亮。注：课设中使用的是共阳极数码管。1.译码器（CD4511）（1）CD4511是BCD锁存/7段译码器/驱动器，常用的显示译码器件，MAX7219和他功能差不多。华东交通大学理工学院课程设计报告第6页共22页cd4511引脚图资料（2）CD4511引脚功能：BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0时，不管其它输入端状态是怎么样的，七段数码管都会处于消隐也就是不显示的状态。LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。LT：3脚是测试信号的输入端，当BI=1，LT=0时，译码输出全为1，不管输入DCBA状态如何，七段均发亮全部显示。它主要用来检测数7段码管是否有物理损坏。A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效。CD4511的里面有上拉电阻，可直接或者接一个电阻与七段数码管接口。华东交通大学理工学院课程设计报告第7页共22页（3）CD4511功能表:4.CD4060CD4060由一振荡器和14级二进制串行计数器位组成。振荡器的结构可以是RC或晶振电路，CR为高电平时，计数器清零且振荡器使用无效。所有的计数器位均为主从触发器。在CP1(和CP0)的下降沿计数器以二进制进行计数。在时钟脉冲线上使用斯密特触发器对时钟上升和下降时间无限制。华东交通大学理工学院课程设计报告第8页共22页第3章原理设计和功能描述1.数字计时器的设计思想要想构成数字钟，首先应选择一个脉冲源——能自动地产生稳定的标准时间脉冲信号。而脉冲源产生的脉冲信号地频率较高，因此，需要进行分频，使得高频脉冲信号变成适合于计时的低频脉冲信号，即“秒脉冲信号”（频率为1Hz）。经过分频器输出的秒脉冲信号到计数器中进行计数。由于计时的规律是：60秒=1分，60分=1小时，24小时=1天，就需要分别设计60进制，24进制计数器，并发出驱动信号。各计数器输出信号经译码器、驱动器到数字显示器，是“时”、“分”、“秒”得以数字显示出来。2.数字电子钟总体框架图华东交通大学理工学院课程设计报告第9页共22页23译码器时计数器59译码器分计数器59译码器秒计数器校时电路分频器晶体振荡器数字钟构成框架图华东交通大学理工学院课程设计报告第10页共22页3.晶体振荡及分频电路图2中，石英晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768HZ的脉冲信号，可保证数字钟的定时准确及稳定。晶振出来接CD4060分频，从3端出来的脉冲为2HZ。华东交通大学理工学院课程设计报告第11页共22页图3图3中，再把这2HZ的脉冲信号接入74LS74的5端出来即为数字钟的1HZ脉冲。华东交通大学理工学院课程设计报告第12页共22页图表31HZ频率4.时间计数单元时间计数单元有计数、分计数和秒计数等几个部分。时计数单元一般为24进制计数器，其输出为两位8421BCD码；分计数和秒计数单元为60进制计数器，其输出也为两位8421BCD码；一般采用10进制计数器来实现时间计数单元的计数功能，即我们选用74LS90。在本电路中，第一组计数器74LS90-1用来作秒个位计数，华东交通大学理工学院课程设计报告第13页共22页输出端为1Q1~1Q1，计数范围为0000~1001循环。每当计数到1001（相当于10进制数的9），是再输入一个计数脉冲则会变为0000，这时74LS90-的1Q1由高电平变低电平输出一个负跳变脉冲到74LS90-2的时钟输入端即为14端，作为进位脉冲使第二组计数器74LS90-2做一次秒十位的计数。同时74LS90-1开始作下一个计数循环。秒十位计数为6进制（可以通过导线连接10进制变为6进制。实现原理：输出端2Q42Q32Q22Q1要从0101跳变到0000，中间经过一个瞬间状态0110，这时我们只须九江2Q2接入74LS90-1，,74LS90-2的1R端，2Q2接入到74LS90-1、74LS90-2的2R端）。74LS90-2输出端为2Q1~2Q2，计数范围为0000~0101循环。每当计数到0101（相当于10进制数的5）时，再输入一个计数脉冲则会变为74LS90-3的CP端，作为进位脉冲使74LS90-3作一次分个位的计数。同时74LS90-2开始下一个计数循环。同理分计数的实现原理与秒计数的实现原理一样，用第三组计数器74LS90-3作分个为计数，用第四组计数器74LS90-4作分十位计数。第五组计数器74LS90-5和第六组计数器74LS90-6作为是计数器，但要设置为24进制。（1）秒计数器，译码，显示电路华东交通大学理工学院课程设计报告第14页共22页（2）分计数器，译码，显示电路华东交通大学理工学院课程设计报告第15页共22页（3）时计数器，译码，显示器华东交通大学理工学院课程设计报告第16页共22页5.译码与显示电路译码和数码显示电路是将数字钟的计时状态直观清晰地反映出来。译码是把给定的代码进行翻译，将时、分、秒计数器输出的思维二进制代码翻译为相应的十进制数，并通过LED七段数码管。而译码器采用CD4511器件组成，在译码显示电路输出信号的驱动下，显示出清楚直观的数字符号。华东交通大学理工学院课程设计报告第17页共22页第4章数字电子钟的实现1.PCB接线图正面2.制