總體設計

• 數(shù)字電子鐘的基本組成原理
  

數(shù)字電子鐘一般由振蕩器、分頻器、計數(shù)器、譯碼器、顯示器等幾部分組成。采用的555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器來產(chǎn)生秒信號。“秒”、“分”計數(shù)器為六十進制計數(shù)器，小時為二十四進制計數(shù)器。仿真軟件中選擇合適的顯示器件，由于走時不準確而造成顯示的時間快或慢，就要對表進行校準。這一功能利用手動單脈沖或連續(xù)脈沖對其進行校準。由電源電路提供穩(wěn)定的+5V電壓。

（2）數(shù)字電子鐘設計框圖

三、詳細設計

（1）1Hz標準脈沖發(fā)生器：

1Hz標準脈沖發(fā)生器是數(shù)字鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)定度決定了數(shù)字鐘的質(zhì)量。采用的555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器來產(chǎn)生秒信號。取參數(shù)R 3 =10K,R4 =10K,C3=47μF 。f=1/[ln2(R3+2R4)C3]≈1Hz,即產(chǎn)生1Hz的脈沖信號。而單個周期為T=（R3+2*R4）*C3*ln2=1s。

計數(shù)器由時分秒組成，分秒為60進制計數(shù)器，計數(shù)范圍為00~59。時為24進制計數(shù)器，計數(shù)范圍為00~23。

設計的60和24進制加法計數(shù)器都大于一個74LS160的計數(shù)范圍，所以需要級聯(lián)。當且僅當秒的個位計數(shù)到10的瞬間，即輸出為1010時，向本位發(fā)送一個清零信號，并同時向十位發(fā)送一個進位脈沖。但是74LS160的清零方式為異步清零，所以必須要把脈沖調(diào)整到一個較低的周期，才會產(chǎn)生有效地清零和進位信號。為了使清零和進位同步進行，在清零的輸出端需要引出一根線，加上與門引入下一級計數(shù)器的輸入端。這種可以實現(xiàn)多重清零的方式。

分、秒都是60進制（00~59），所以它們的電路都是一樣的，采用2片74LS160和與非門實現(xiàn)，該芯片為十進制加法器，D四個引腳全部接地，表示從0開始計數(shù)。邏輯門組是實現(xiàn)的關(guān)鍵，當記滿59時，再來一個脈沖就清零變?yōu)?0，接著再重新開始計數(shù)。

秒計數(shù)器：

分計數(shù)器：

用的2片74LS160芯片以及與非門實現(xiàn)24進制(00~23)。時計數(shù)器的十位是二進制，個位是十進制，同時和與非門相連，實現(xiàn)滿24時清零。

時計數(shù)器：

DCD-HEX數(shù)碼管4條引腳從左到右對應BCD碼位的左高右低。在Multisim仿真當中其內(nèi)部自帶譯碼功能，無需設計譯碼電路，可直接連接計數(shù)器顯示時間。

（4）校時電路

由于走時不準確而造成顯示的時間快或慢，就要對表進行校準。由于CLK連續(xù)脈沖（1H Z ）只能送給秒計數(shù)器個位芯片的CLK端，且在校準時，僅需校準脈沖，而秒脈沖無效。因此設計門電路滿足此功能。

當A為0正常計數(shù)，當A為1時采用校對脈沖輸入。但為了滿足校對時不產(chǎn)生進位的需求，在進位端同樣設計一開關(guān)，由A控制。當A為0時，開關(guān)閉合。計數(shù)器正常計數(shù)和進位，而A為1時，校對脈沖輸入，開關(guān)斷開，不再產(chǎn)生進位。

四、組裝電路并調(diào)試

按照原理框圖對數(shù)字時鐘各部件進行組裝連接，調(diào)試。圖見尾頁

五、元件明細表

六、心得體會

這學期一開學就待在家里線上教學，雖然不能走出去，但通過線上老師辛苦的教學，讓我在家也不會耽誤學習進度。這次設計自己感覺最大的收獲是更好的認識了這門學科以及自己所學的專業(yè)。之前一直有疑惑，自己學這個能干什么？感覺自己所學的跟日常所見是不一樣的。但是這次設計的成功完成，讓我看到了另一番不同的天地。極大提升了自己的學習興趣。這次設計也加強了我對multisim仿真軟件的運用，相信對我以后的學習有很大幫助，這次課設也進一步鞏固了課上學習的各種知識。

當然突然拿到這個項目還是比較迷茫的，無從下手。所以我花了些時間去分析題目，設計原理圖，了解基本運行原理來論證和改進。基本方案確定后，再去查資料，通過Multisim仿真、請教同學來重新改進。雖然實際運行中出現(xiàn)了很多問題，換了不少設計，有時無法找出錯誤就換元器件重新接線。有些在理論上可行的電路在調(diào)試中未必正確，這就需要耐心、仔細分析和解決問題，不斷嘗試才能得出正確的答案。最后完成了項目并驗證，把理論和實際緊密的聯(lián)系在了一起。

附錄：總體電路連接圖

全部資料51hei下載地址：

仿真源文件.zip (1.63 MB, 下載次數(shù): 140)

手繪電路圖清晰.7z (126.09 KB, 下載次數(shù): 39)

2020-7-1 22:35 上傳

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