数字电子钟电子线路综合设计方案
基于Proteus的数字电子钟设计

基于Proteus的数字电子钟设计作者:黄华飞来源:《科技创新导报》 2014年第28期黄华飞(航空工业职业技术学院航空电气系湖南张家界 427000)摘要:该文介绍了一种基于Proteus的数字电子钟电路的设计过程,电路主要包括多谐振荡电路、计数电路、译码显示电路和校时电路几个部分,并利用Proteus软件对设计电路进行了仿真调试,仿真结果正确无误,实现了既定功能。
关键词:Proteus 振荡器电子钟 CC4511中图分类号:TP273文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)10(a)-0101-02《数字电子技术》是高职高专电子信息大类专业中的一门专业基础课程,学生在完成本门课程的学习后应达到掌握对该课程系统理解和综合运用的目的。
而在日常的《电子技术实验》中,往往只是对其中一个知识点的验证,实践性差,对整个课程缺乏系统的梳理。
因此,设计一个贴近实际生活,综合数字电子技术知识,但又不太复杂的实践项目就很有必要。
基于Proteus的数字电子钟即是基于此设计出来的。
电子钟亦称数显钟(数字显示钟),是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置,与机械时钟相比,直观性为其主要显著特点,且因非机械驱动,具有更长的使用寿命,相较石英钟的石英机芯驱动,更具准确性。
电子钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品,广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧院、办公室等公共场所,给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大地方便。
将其作为《数字电子技术》实践项目,能够极大的提高学生的学习兴趣。
1 设计思路电子钟要正常工作需要一个标准的频率信号,这里我们用555定时器组成多谐振荡器来提供频率信号。
然后由74LS162构成60进制计数器,74LS163构成12进制计数器完成时、分、秒的计数,并通过CC4511译码在数码管上显示出来。
当然,时钟都可以设定时间,因此,还设计了校时电路。
其整机电路方框图如图1所示。
2 电路实现2.1 多谐振荡器电路设计中由555定时器构成的多谐振荡器提供周期为1秒的信号,而多谐振荡器的振荡周期约为,因此我们在与间增加一个可调电阻进行微调,确保信号能够更加准确,以满足我们的设计需要。
数字逻辑时钟设计

武汉工程大学计算机科学与工程学院综合设计报告设计名称:硬件基础综合设计设计题目:数字电子钟设计学生学号:专业班级:学生姓名:学生成绩:指导教师(职称):课题工作时间:2012年12月10 至2012年12月22日说明:1、报告中的第一、二、三项由指导教师在综合设计开始前填写并发给每个学生;四、五两项(中英文摘要)由学生在完成综合设计后填写。
2、学生成绩由指导教师根据学生的设计情况给出各项分值及总评成绩。
3、指导教师评语一栏由指导教师就学生在整个设计期间的平时表现、设计完成情况、报告的质量及答辩情况,给出客观、全面的评价。
4、所有学生必须参加综合设计的答辩环节,凡不参加答辩者,其成绩一律按不及格处理。
答辩小组成员应由2人及以上教师组成。
5、报告正文字数一般应不少于5000字,也可由指导教师根据本门综合设计的情况另行规定。
6、平时表现成绩低于6分的学生,其综合设计成绩按不及格处理。
7、此表格式为武汉工程大学计算机科学与工程学院提供的基本格式(适用于学院各类综合设计),各教研室可根据本门综合设计的特点及内容做适当的调整,并上报学院批准。
成绩评定表学生姓名:高帅学号:1105030206 班级:智能科学与技术02班答辩记录表指导教师评语目录(以下章节名称为参考)摘要 (II)Abstract (II)第一章课题背景(或绪论、概述) (1)1.1 实验设计概述 (1)1.2 实验设计目的意义 (1)第二章设计简介及设计方案论述 (2)2.1 设计构想 (2)2.2 设计思想 (2)2.3 最终设计思路 (5)第三章详细设计 (7)3.1 设计图纸 (7)3.2 设计详解 (8)第四章设计结果及分析 (10)4.1 模拟电路设计分析 (10)4.2 面包板电路设计分析 (10)4.3 综合设计分析 (10)总结 (11)致谢 (12)参考文献 (13)摘要数字时钟设计实验的设立将理论与实际相结合,体现了学以致用的思想。
电子线路课程设计

电子线路课程设计教学大纲一、课程设计基本信息1.课程名称电子线路课程设计 Course Design In Electronic Circuit 2.课程代码192D010 3.学时学分2周/2 4.适用专业电气、自动化、及电子信息类各专业5.先修课程电路理论,电路测试技术,模拟电子技术,数字电路与逻辑设计,电子线路实验6.课程设计类型设计型7.指导方式集体辅导与个别辅导相结合二、课程设计目的和要求1.目的:《电子线路课程设计》主要目的是培养学生理论联系实际,综合运用模拟电路、数字电路、电子测试与实验等课程知识,掌握电路设计、组装、调试的综合能力,受到一次比较全面的训练。
同时通过独立完成课程设计使学生拓宽知识面,进一步加强电路设计、计算、熟练使用仪器测试分析故障以及编写设计报告的能力,为全面提高学生的工程设计能力与创新精神打下良好基础。
2.要求:(1)对指导教师的要求①根据教学计划的安排和课程设计的要求选择课程设计题目,拟定课程设计指导书,做好课程设计的各项准备工作。
②课程设计中,首先组织学生学习课程设计指导书,讲解设计要求、进度安排、指导时间、注意事项、考核方式,提供参考资料、课程设计指导书,并检查学生的准备情况。
③严格要求学生独立完成任务,以达到教学的基本要求。
坚持因材施教的原则,在指导方法上应立足于启发引导,充分发挥学生的主动性和创造性。
④每位指导教师指导的学生数原则上不超过一个自然班,每天指导时间不少于4小时。
在指导过程中教师应做好学生考勤、答疑、个别辅导、进度控制、质量检查等工作。
⑤指导教师要认真审查学生的全部课程设计文件,应根据学生完成设计情况、设计规范情况、质量及学生在课程设计期间的表现等写出评语,并做好课程总结,在课程设计结束一周内交电工电子教学基地归档。
(2)对学生的要求①明确学习目的,端正学习态度,提高对课程设计重要性的认识,以积极认真的态度参加课程设计工作,按要求完成规定的设计任务。
多功能数字钟电路设计

多功能数字钟电路设计1设计内容简介数字钟是一个简单的时序组合逻辑电路,数字钟的电路系统主要包括时间显示,脉冲产生,报时,闹钟四部分。
脉冲产生部分包括振荡器、分频器;时间显示部分包括计数器、译码器、显示器;报时和闹钟部分主要由门电路构成,用来驱动蜂鸣器。
2设计任务与要求Ⅰ以十进制数字形式显示时、分、秒的时间。
Ⅱ小时计数器的计时要求为“24翻1”,分钟和秒的时间要求为60进位。
Ⅲ能实现手动快速校时、校分;Ⅳ具有整点报时功能,报时声响为四低一高,最后一响为整点。
Ⅴ具有定制控制(定小时)的闹钟功能。
Ⅵ画出完整的电路原理图3主要集成电路器件计数器74LS162六只;74LS90三只;CD4511六只;CD4060六只;三极管74LS191一只;555定时器1只;七段式数码显示器六只,74LS00 若干;74LS03(OC) 若干;74LS20 若干;电阻若干,等4设计方案数字电子钟的原理方框图如图(1)所示。
该电路由秒信号发生器、“时,分,秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路、闹钟定时等电路组成。
秒信号产生器决定了整个计时系统的精度,故用石英晶体振荡器加分频器来实现。
将秒信号送入“秒计时器”,“秒计时器”采用六十进制计数器,每累计60秒发出一个“分脉冲”信号,该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。
“分计数器”也采用六十进制计数器,每60分钟,发出一个“时脉冲”,该信号经被送到“时计数器”作为“时计数器”的时钟脉冲,而“时计数器”采用二十四进制计数器,实现“24翻1”的计数方式,可实现对一天二十四小时的累计。
译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态通过七段式显示译码器译码,通过刘伟LED 七段显示器显示出来。
整点报时电路是根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号,然后触发一音频发生器实现整点报时,定时电路与此类似。
校时电路是用“时”、“分”、“秒”显示数5电路设计5.1秒信号发生器秒信号发生器是数字钟的核心部分,它的精度和稳定度决定了数字钟的质量,通常用晶体整荡器产生的脉冲经过整形、分频获得1 Hz的秒脉冲。
《电子线路教案》

《电子线路教案》word版第一章:电子线路基础1.1 电子线路概述介绍电子线路的定义、分类和应用领域解释电路、电路图和电子元件的概念1.2 电子元件介绍常见的电子元件,如电阻、电容、电感、二极管、晶体管等讲解电子元件的符号、特性和作用1.3 电路分析方法介绍基本的电路分析方法,如基尔霍夫定律、欧姆定律等讲解电路分析的基本步骤和技巧第二章:模拟电子技术2.1 放大电路介绍放大电路的原理和分类讲解放大电路的基本组成和分析方法2.2 滤波电路介绍滤波电路的原理和分类讲解滤波电路的设计和应用2.3 振荡电路介绍振荡电路的原理和分类讲解振荡电路的设计和应用第三章:数字电子技术3.1 数字逻辑基础介绍数字逻辑电路的基本概念和原理讲解逻辑门、逻辑函数和逻辑代数的基本运算3.2 组合逻辑电路介绍组合逻辑电路的原理和分类讲解组合逻辑电路的设计和应用3.3 时序逻辑电路介绍时序逻辑电路的原理和分类讲解时序逻辑电路的设计和应用第四章:电子线路设计4.1 电子线路设计流程介绍电子线路设计的基本流程和步骤讲解设计中的注意事项和技巧4.2 电子线路仿真介绍电子线路仿真软件的使用和原理讲解仿真过程中的注意事项和技巧4.3 电子线路制作与调试介绍电子线路制作的基本方法和步骤讲解调试过程中的注意事项和技巧第五章:常用电子仪器与测量5.1 电子示波器介绍电子示波器的结构和原理讲解示波器的使用方法和注意事项5.2 信号发生器介绍信号发生器的结构和原理讲解信号发生器的使用方法和注意事项5.3 电桥介绍电桥的原理和分类讲解电桥的使用方法和注意事项第六章:电源电路与保护6.1 电源电路概述介绍电源电路的作用和分类讲解电源电路的基本组成和性能指标6.2 线性电源与开关电源介绍线性电源和开关电源的原理和特点讲解电源的选择和应用6.3 电源保护电路介绍电源保护电路的原理和作用讲解过压保护、过流保护和其他保护电路的设计和应用第七章:通信电子线路7.1 通信系统概述介绍通信系统的原理和分类讲解模拟通信和数字通信的特点和应用7.2 调制与解调介绍调制和解调的原理和方法讲解调制解调器的应用和设计7.3 信号放大与滤波介绍信号放大和滤波的原理和方法讲解放大器和滤波器的设计和应用第八章:接口技术与总线8.1 接口技术概述介绍接口技术的原理和作用讲解接口电路的设计和应用8.2 总线技术介绍总线技术的原理和分类讲解总线的标准和协议以及总线接口电路的设计和应用8.3 USB接口与串口通信介绍USB接口和串口通信的原理和特点讲解USB接口和串口通信电路的设计和应用第九章:嵌入式系统与微控制器9.1 嵌入式系统概述介绍嵌入式系统的原理和组成讲解嵌入式系统的应用和发展趋势9.2 微控制器概述介绍微控制器的原理和分类讲解微控制器的选型和使用方法9.3 嵌入式系统设计与开发介绍嵌入式系统设计的流程和方法讲解嵌入式系统开发的工具和技巧第十章:电子线路实验与实践10.1 电子线路实验概述介绍电子线路实验的目的和意义讲解电子线路实验的步骤和安全注意事项10.2 常用电子仪器使用方法介绍常用电子仪器的结构和原理讲解电子仪器的使用方法和注意事项10.3 综合实践项目介绍综合实践项目的目的和意义讲解综合实践项目的选题、设计和实施步骤重点解析本文档详细介绍了电子线路的基础知识、模拟和数字电子技术、电子线路设计流程、常用电子仪器与测量等内容。
51单片机的电子时钟设计

51单片机的电子时钟设计摘要:本文介绍了基于51单片机的电子时钟的设计,从硬件和软件两个方面给出了具体实现过程。
该时钟的设计采用功能分块的思想方法,将硬件电路划分为开关电路,显示驱动电路和数码管电路等假设干独立模块,而软件的实现那么由闹钟的声音程序、时间显示程序、日期显示程序,秒表显示程序,时间调整程序、闹钟调整程序、定时调整程序,延时程序等组成。
文中给出了各个模块的电路图,并用Proteus的ISIS软件对电子时钟系统的各个功能进展了仿真,并给出了相应的仿真结果图像。
关键词:单片机;电子时钟;键盘控制一、引言1957年,Ventura创造了世界上第一个电子表,从而奠定了电子时钟的根底,电子时钟开场迅速开展起来。
现代的电子时钟是基于单片机的一种计时工具,采用延时程序产生一定的时间中断,用于一秒的定义,通过计数方式进展满六十秒分钟进一,满六十分小时进一,满二十四小时小时清零。
从而到达计时的功能,是人民日常生活补课缺少的工具。
现在高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器,由于电子钟、石英钟、石英表都采用了石英技术,因此走时精度高,稳定性好,使用方便,不需要经常调试,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,还可以进展时和分的校对,片选的灵活性好。
二、时钟的根本原理分析利用单片机定时器完成计时功能,定时器0计时中断程序每隔0.01s中断一次并当作一个计数,设定定时1秒的中断计数初值为100,每中断一次中断计数初值减1,当减到0时,那么表示1s到了,秒变量加1,同理再判断是否1min 钟到了,再判断是否1h到了。
为了将时间在LED数码管上显示,可采用静态显示法和动态显示法,由于静态显示法需要译码器,数据锁存器等较多硬件,可采用动态显示法实现LED 显示,通过对每位数码管的依次扫描,使对应数码管亮,同时向该数码管送对应的字码,使其显示数字。
数字电子时钟设计原理

毕业设计论文论文题目:数字电子时钟设计原理某职业技术学院电气工程系毕业设计任务书1.能够利用软件设计数字电子钟电路原理图。
2.要求熟悉集成芯片功能。
3.具有时、分、秒显示功能。
三、毕业设计进程表毕业设计进程表起止日期设计内容备注第1周资料准备,查阅相关文献第2周设计电路第3-4周编写说明书,交指导老师审阅第5周整理资料,准备答辩前言目前市场上提供的无论是机械钟还是石英钟在晚上无照明的情况下都是不可见的。
要知道当前的时间,必须先开灯,故较为不便。
现在市场上出现了这样一类的电子钟,它以六只LED数码管来显示时分秒,与传统的以指针显示秒的方式不同,超越了人们传统的习惯与理念。
数字电子钟是一种用数字显示秒、分、时的计时装置,与传统的机械钟相比,具有走时准确、显示直观、无机械传动装置等优点,因而得到广泛的应用。
如,日常生活中的电子手表,车站、码头、机场等公共场所的大型数显电子钟。
要实现数字电子钟的设计可以由单片机控制或者由数字IC构成。
这里我们要做的是一个由数字IC构成的数字电子钟设计。
目录1 设计功能要求 (1)2 设计方案 (1)3设计中所用到的元器件 (2)3.1译码器 (2)3.2计数器 (4)3.3显示器 (4)3.4振荡器 (5)4 电路设计 (6)4.1时分秒计数器 (6)4.1.1秒计数器的设计 (6)4.1.2分计数器的设计 (8)4.1.3时计数器的设计 (8)4.2校时电路 (8)4.3译码显示电路 (10)4.4总体电路 (11)5器件清单 (13)结束语 (14)致谢 (15)参考文献 (16)附录A 数字电子钟整体体电路图 (17)1 设计功能要求设计一数字钟,该数字钟能够准确计时,以数字形式显示时、分、秒的时间和校时功能。
在电路中,振荡电路提供的1Hz脉冲信号。
在计时出现误差时电路还可以进行校时、校分和校秒的功能。
并且要用数码管显示时、分、秒,各位均为两位显示。
具体要求如下:1.时的计时要求为“23置0”,分和秒的计时要求为60进制。
数字电子技术课程设计数字电子钟设计大学论文

课程设计报告题目数字电子钟设计课程名称数字电子技术院部名称专业电气工程及其自动化班级学生姓名学号课程设计地点 C105课程设计学时1周指导教师金陵科技学院教务处制成绩目录第1章绪论 (3)1.1 相关背景知识 (3)1.2 课程设计目的 (3)1.3课程设计任务 (3)第2章数字电子钟基本原理 (4)2.1总原理框图 (4)2.2总体设计仿真电路图 (4)第3章单元电路设计 (5)3.1秒脉冲发生器 (5)3.2 秒、分、时计数显示 (7)3.3 秒、分、时译码显示 (9)3.4 校时电路 (11)第4章实验室调试及总结体会 (12)4.1 实验电路调试 (12)4.2 心得体会 (13)附录一原件清单 (13)附录二实物图.........................................错误!未定义书签。
参考文献 (13)第1章绪论1.1 相关背景知识电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节,是将理论知识和实践能力相统一的一个环节,是真正锻炼学生能力的一个环节。
电子钟是一种高精度的计时工具,它采用了集成电路和石英技术,因此走时精度高,稳定性能好,使用方便,且不需要经常调校。
电子钟根据显示方式不同,分为指针式电子钟和数字式电子钟。
指针式电子钟采用机械传动带动指针显示;而数字式电子钟则是采用译码电路驱动数码显示器件,以数字形式显示。
这些译码显示器件,利用集成技术可以做的非常小巧,也可以另加一定的驱动电路,推动霓红灯或白炽灯显示系统,制做成大型电子钟表。
因此,数字式电子钟用途非常广泛。
1.2 课程设计目的1、学习基本理论在实践中综合运用的初步经验,掌握数字电路系统设计的基本方法、设计步骤,进一步熟悉和掌握常用数字电路元器件的应用。
2、学习和练习在面包板上接线的方法、技术、注意事项。
3、学习数字电路实物制作、调试、测试、故障查找和排除的方法、技巧。
4、培养细致、认真做实验的习惯。
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数字电子钟电子线路综合设计方案1 系统概述1.1 设计任务和目的此次设计为一种多功能数字钟,该数字钟具有的基本功能包括能准确计时,以数字形式显示时、分、秒、可实现手动或自动的对时、分进行校正以及具有整点报时功能。
通过对本次设计制作的实践,我们可以更好的掌握课本内的理论知识,以理论结合实际,应用知识解决日常生活的问题。
1.2 系统设计思路与总体方案一个简单的数字钟由秒信号发生电路,时、分、秒计数电路,译码显示电路组成,要求有校正时、分和整点报时功能,故要加入校时电路和报时电路。
因此其原理可由如下的框图表示出来。
显示电路时计数器分计数器秒计数器校时电路报时电路振荡电路分频电路图1 数字钟总体结构图1.3 设计方案选择对于数字钟电路的设计方案将有不同的几种设计可以实现,其不同的方案有着不同的元器件,主要设计方案如下:方案一:采用逻辑电路设计实现时、分、秒计时功能和整点报时功能,以及校时功能都能通过芯片实现,电路通过计数时钟脉冲具有自动更新秒的显示,纯属硬件设计无需程序干预。
方案二:利用单片机编程实现通过利用单片机内部定时计数器实现计时,软件设置I/O作为数码管或液晶显示信号输出,时间校准按键输入。
软件实现的电子钟具有编程灵活,并便于功能的扩展。
综合比较上述各方案,考虑实验室所能提供的元器件级设备,以现在的知识水平,决定采用方案一设计逻辑电路作为最终选择方案。
1.4 总体工作过程1.4.1 时间的前进和显示的实现首先由秒信号产生电路生产秒信号,将此信号接到秒计数器的信号输入端。
接着,在这个秒信号的驱动下,秒计数器向分计数器进位,分计数器向时计数器进位,最后通过译码器将计数器中的状态以时间的形式显示出来,这样就实现时间的前进和显示功能。
1.4.2 整点报时的实现在时、分计数器的输出端接收整点的信号,驱动蜂鸣器的频率信号,在将此信号通过功率放大电路进行放大,从而使蜂鸣器工作。
1.4.3 校正时、分的实现在秒向分进位的路径中加入一条用手动产生信号的路径,并通过数据选择器来选择接通两条中的手动信号,从而实现对分的校正。
同理,对时的校正的方法与此相同。
1.5 各功能块的划分和组成1.5.1 秒信号产生电路方案一:采用555定时器组成的振荡器,产生1kHz后做千分频输出1Hz时钟。
由于555是利用电容的充放电产生矩形波时间误差较大,需通过产生高频繁波形从而减少误差,但这样就必须另外加分步电路做分频,这样精度不是很高且增加了制作的成本。
方案二:采用石英晶振电路产生稳定的时钟后做分频采用32768Hz的晶振产生2Hz时钟后通过CD4060二分频最终产生1Hz时钟。
石英晶体的振荡频率为36728HZ,极为稳定,因而用它构成的多谐振荡器产生的波形的稳定性很高。
由于石英晶体产生的振荡频率很高,需要用分频器进行分频处理。
这里用CD4060分频器处理,再通过74LS74产生秒信号。
如下图:图2 石英晶振电路综合比较两方案,通过555芯片产生的时钟周期与RC电路值有关容易产生较大的误差且需要使用3块十进制芯片构成千分频电路,而通过CD4060产生的时钟周期只与晶振的谐振频率有关可以产生稳定精确的时钟信号且仅需再加1块二分频芯片即可实现,综合考虑最终选择采用方案二。
1.5.2 时、分、秒计数电路及译码、显示电路此部分电路包括6个74LS90 BCD码计数器和6个七段数码管,其中秒分是60进制,时接成24进制,及相应的译码显示器。
时、分、秒都是要用两位十进制数表示的,时、分、秒的个位和十位所对应的计数器状态输出都是BCD码,因而用BCD码计数器。
由于计数器构成的扩展进制数多为BCD码输出形式,所以显示采用由七段数码管译码器驱动器(CD4511)驱动数码管作为显示电路部分。
1.5.3 时、分的校正电路这部分电路由产生调节信号的装置和数据选择器组成。
1.5.4 整点报时电路这部分电路由控制音响的频率信号采集电路和蜂鸣器组成。
2 电路系统设计和分析2.1 秒信号的发生电路秒信号发生电路由石英晶体振荡器、CD4060分频器和双D 触发器组成。
需要的元件有74LS74、CD4060,电阻若干、电容若干和36728HZ 的晶振。
其电路模型如下:振荡电路是电子数字钟的核心部分,它的频率和稳定性直接关系到表的精度。
因此选择石英晶体作为振荡器,为了得到频率更加准确的频率信号,加入了电容和电阻,其中电容为20uF ,电阻为20M 。
石英晶体产生的频率为32768Hz ,要得到1HZ 的信号需要再次对它进行分频,故选用CD4060分频器分频,再加一个双D 触发器得到1s 的脉冲秒信号。
2.2 时、分、秒计数电路这部分电路由秒部分、分部分和时部分三部分组成,将这三部分进行一定的连接就可得到完整的时、分、秒计数电路。
74LS74 1HZ2HZ CC4060 图4 秒信号产生电路1HZCD40602.2.1 秒部分此部分为一个60进制的74LS90计数器,它的CP脉冲是前面生成的秒信号,它的清零信号可以作为向分进位的进位信号。
下面是电路连接图:图5 秒计数电路2.2.2 分部分这部分电路与秒部分电路相似,它的输入CP是秒部分电路产生的进位信号,它的清零信号作为向时进位时的进位信号。
电路图如下:图6 分计数电路2.2.3 时部分这部分电路是一个24进制的计数器,它的输入CP为分部分的进位信号,需要的元件与秒、分电路一致。
电路图如下:图7 时计数电路2.3 译码显示电路这部分电路由CD4511和数码管组成,CD4511是一个BCD七段译码器,具有BCD 转换、消隐、锁存并兼有驱动功能,直接驱动LED显示器,通过CD4511,可将二进制数转化为十进制数,从而在数码管上显示十进制数字,其电路图如下:2.4 校正时、分电路2.4.1 校分电路实现分的校准的基本思路是:断开原来正常的分输入信号即秒电路的进位信号,把频率可以认为控制的手动脉冲接入,从而实现快速的人为的分计数,当到达准确的数值后再接入正常的计数脉冲,进行正常的前进。
通过开关手动控制时、分脉冲输入。
以下为接线图:图10 校分电路2.4.2校时电路该电路与校正分的思路完全一致,只是它的正常输入信号是分的进位信号而已。
以下为整个时、分校正电路图:2.5 整点报时电路这部分电路的要求是:在距离整点还有10秒的时候,每隔一秒鸣叫一次,声音共有五次,每次持续时间为一秒。
其电路包括控制门电路部分和音响电路部分。
其中控制门电路的功能是从时、分、秒计数电路中取出频率信号,输给音响电路。
音响电路是根据控制门电路得到的频率信号驱动蜂鸣器发声的电路。
以下为电路图:图12 整点报时电路3 电路的安装与调试3.1 安装调试的步骤首先布置芯片在万能板上的位置并对各个芯片进行功能检测以确定是好的。
由于总电路的各个组成电路之间是相互独立的,因此将各个电路所需的芯片布置在一起,一简化接线。
接着是接线并调试,因为各个电路的独立性,可以对各个单位电路进行单独的安装和调试,可以降低调试的难度。
具体做法是:接秒、分电路部分的60进制、接时电路部分的24进制,同时接上相应的译码和显示电路,并进行测试,测试方法为给各部分电路一个手动的CP,通过观察数码管来确定电路是否正确。
再接着就是接校时电路,并对起功能进行检验,检验方法为调节电键为不同的状态,观察能否完成手动校时和正常的计数功能,反复的检验和修改接线,直到正确完成指定功能为止。
再接报时电路,并进行测试,测试的方法为将时间调到59分,观察当秒钟走到50秒时是否开始报时。
当所有的布线都完成后,检测所有的功能,看是否符合要求。
3.2 电路软件仿真调式在焊接电路前,设计的电路图先用软件Proteus进行了仿真,并成功地实现了设计要求的功能。
具体仿真电路图如下:图13 电路软件仿真调试3.3 电路焊接及实物调式电路焊接实物正面图如下:图14 电路实物图实物调试具体步骤:用示波器分别接入个单元电路,逐一进行测试并记录相关数据。
(1)首先用示波器检测振荡电路,测试并观察其输出波形和频率,记录频率,输出频率应为32768Hz。
(2)将32768Hz信号输入到分频电路,用示波器检测输出频率并记录。
(3)将1Hz脉冲信号依次输送到秒、分、时计数器,观察数码管的计数状况,并与实际时钟计数进行比较。
(4)测试校时电路、整点报时电路是否正常工作。
3.4 实验过程中可能存在的问题在接好某部分电路后,可能存在一些问题,不能显示正确的结果。
(1)振荡电路CD4060不能输出正确的时钟频率,产生的原因可能是晶振部分出问题,可能是元件(如电容或晶振)已坏,或者是CD4060的第10,11脚短地,12脚不拉低。
(2)计数电路可能会不计数,原因可能是清零端没能被下拉阻拉低,更改更小阻值的电阻。
(3)显示电路数码管部分段不显示,最可能是由于电路的短地或虚焊引起,用万用表检测线路的连接情况,对不良的焊接点重新焊接。
(4)整点报时电路扬声器不响或声音太小,扬声器不响可能是报时逻辑门电路的连接问题或是声音信号线问题,检查逻辑芯片的工作情况及导线的焊接。
(5)按键清零电路计数器不计数一直处于‘0’状态,原因可能是由于下拉电阻过大或滤波电容内部短路使计数器清零端处高电平,应该检查滤波电容好坏,换阻值更低的下拉电阻。
总而言之,实验调式过程中可能存在有电路的接线焊接问题,芯片问题及元器件损坏问题。
解决的步骤是:对着电路图检查接线,确认无误后,再进行测试,逐个检测芯片和各元件,排除电路问题。
通过这个步骤,可以很容易的改正电路。
4 实验误差及分析经过实物调试,电子数字钟的基本功能都达到设计要求,时分校时功能和整点报时功能可拿实物调到59分,并等到50秒,蜂鸣器正常工作,隔一秒鸣叫一次,10秒共5次。
数字钟的精确性用真正的电子表进行时间测试,测试结果惹下表:表1 电子数字钟性能指标测试标准值20s60s2min3min10min30min 测试值19’859’61’’59’82’’59’89’’59’729’’59’5误差(%) 1.00%0.67%0.17%0.11%0.05%0.02%从上表可以看出,时钟存在一定的误差,主要原因可能是石英晶体振荡的特点所决定的,同时与芯片的内部结构有一定的关系,当然还有一些人为的误差。
从总体来看,误差比较小,精度较高,达到了设计的要求。
5 实验结论及分析本次课程设计通过组合逻辑电路和时序电路,成功地设计了一个具有基本功能及校正时、分和整点报时的数字电子钟。
振荡电路产生秒信号,将此信号接到秒计数器的信号输入端,在秒信号的驱动下,秒计数器向分计数器进位,分计数器向时计数器进位,最后通过译码器将计数器中的状态以十进制时间的形式显示出来,因此振荡电路直接影响时间的精度。
在时、分计数器的输出端接收整点的信号,驱动蜂鸣器的频率信号,在将此信号通过放大电路放大,从而使蜂鸣器工作。