石英鍾課程設計說明書
㈠ 石英鍾的產品說明書上寫著一晝夜誤差不大於±0.2s這句話表示的意義
應該是「二十四小時內,石英鍾的快慢不超過0.2秒」的意思吧.(*^__^*) 嘻嘻
㈡ 數字時鍾課程設計怎麼做
數字鍾製作報告冊
實驗目的:1:製作電子產品;2:練習焊接能力;3:掌握簡單數字鍾的製作和電路的分析能力。
實驗器材設備和編號:17*電阻,石英晶體,3*電容,電解電容,4*三極體,數碼管,74LS573,AT89C51。
實驗基本原理:
實驗步驟及注意事項:通電後由0511變0044到0000,按S4再按S 2數字鍾開始記時,S1是停止記時,按S3是清零。
在焊接時,要注意先焊接矮的,再焊接高的,還有散熱片一定塗硅膠,使散熱更良好。
實驗數據記錄:00:00~~~01:00,數字鍾開始記時,到01:00按S3記時停止,再按S1又開始記時。
實驗結果分析:在調試時,可能遇到數碼管顯示數字多一橫,可能是AT89C51拷程序時 ,出了問題了,也許是PCB板製作有問題
㈢ 數字時鍾課程設計
分和秒的計數器都用74LS160 60進制,時用74LS16012進制,這兩種進制只是清零的時候不一樣而已,前者是吧分和秒的十位位置0110中的11也就是QB QC牽出來經過NAND給CLEAR。後者是牽出小時十位的QA(0001中的1)和個位的QB(0010中的1)。計數器輸出端接七段解碼器74LS48D,輸出後接顯示器,顯示器可用數碼管(與74LS160匹配的是共陰極的)。秒脈沖用32768晶振經過14級分頻(cd4060)加74LS74,秒脈沖提供給秒個位的CLK。 校正電路用單刀雙擲開關連接原有的計數器的CLK與校時信號(自己加的信號)。
㈣ 石英鍾的產品說明書上寫著「一晝夜誤差為±0.5秒,意思是實際一晝夜時間在_____和____之間。
石英鍾的產品說明書上寫著「一晝夜誤差為±0.5秒,意思是實際一晝夜時間在___24小時零5秒__和__23小時59分59.5秒__之間。
㈤ 石英鍾的產品說明書上寫著這樣一句話,一晝夜的誤差在正零點五秒之內,你是怎樣理解的
意思:就是經過一晝夜的走時,快0.5秒或慢0.5秒,在24小時的基礎上加上5秒或減5秒。
一、誤差原理
石英晶體在品質上存在缺陷,品質差就很難按照正確的振盪數振盪。精度高則每秒誤差在正負10萬分之一秒以內,精度低每秒誤差甚至達到1萬分之一秒。
1萬分之一秒也許感覺並不大,但是從計算上來講,每天的誤差就是0.864秒,而1個月則會差約半分鍾。石英手錶不準也是這個原因。
二、工作原理
壓電效應,即石英晶體在某些方向受到機械應力後,便會產生電偶極子,相反, 若在石英某方向施以電壓,則其特定方向上會產生形變,這一現象稱為逆壓電效應。
若在石英晶體上施加交變電場,則晶體晶格將產生機械振動,當外加電場的頻率和晶體的固有振盪頻率一致時,則出現晶體的諧振。由於石英晶體在壓力下產出的電場強度很小,這樣僅需很弱的外加電場即可產生形變,這一特性使壓電石英晶體很容易在外加交變電場激勵下產生諧振。
(5)石英鍾課程設計說明書擴展閱讀:
石英鍾與電子鍾的區別
1、電子鍾是一種利用數字電路來顯示秒、分、時的計時裝置。石英鍾的主要部件是一個很穩定的石英振盪器。將石英振盪器所產生的振盪頻率取出來。使它帶動時鍾指示時間這就是石英鍾。
2、電子鍾與機械時鍾相比,直觀性為其主要顯著特點,且因非機械驅動,具有更長的使用壽命,相較石英鍾的石英機芯驅動,更具准確性。它的特點可歸結為「兩強一弱 」:比機械鍾強在觀時顯著,比石英鍾強在走時准確,但是它的弱點為顯時較為單調。電子鍾更為方便快捷,實用。
3、由於電子鍾採用數字集成電路的發展和採用了先進的石英技術,使電子鍾具有走時准確、性能穩定、攜帶方便等優點,電子鍾用於定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播及自動控制等各個領域。
㈥ 數字鍾課程設計報告
數字中電子技術課程設計報告
數字電子技術課程設計報告
題 目: 數字鍾的設計與製作
學 年
學 期:
專 業 班 級:
學 號: 姓 名:
指導教師及職稱:講師
時 間:
地點:
設計目的
熟悉集成電路的引腳安排.
掌握各晶元的邏輯功能及使用方法.
了解麵包板結構及其接線方法.
了解數字鍾的組成及工作原理.
熟悉數字鍾的設計與製作.
設計要求
1.設計指標
時間以24小時為一個周期;
顯示時,分,秒;
有校時功能,可以分別對時及分進行單獨校時,使其校正到標准時間;
計時過程具有報時功能,當時間到達整點前5秒進行蜂鳴報時;
為了保證計時的穩定及准確須由晶體振盪器提供表針時間基準信號.
2.設計要求
畫出電路原理圖(或模擬電路圖);
元器件及參數選擇;
電路模擬與調試;
PCB文件生成與列印輸出.
3.製作要求 自行裝配和調試,並能發現問題和解決問題.
4.編寫設計報告 寫出設計與製作的全過程,附上有關資料和圖紙,有心得體會.
設計原理及其框圖
1.數字鍾的構成
數字鍾實際上是一個對標准頻率(1HZ)進行計數的計數電路.由於計數的起始時間不可能與標准時間(如北京時間)一致,故需要在電路上加一個校時電路,同時標準的1HZ時間信號必須做到准確穩定.通常使用石英晶體振盪器電路構成數字鍾.圖 3-1所示為數字鍾的一般構成框圖.
圖3-1 數字鍾的組成框圖
⑴晶體振盪器電路
晶體振盪器電路給數字鍾提供一個頻率穩定準確的32768Hz的方波信號,可保證數字鍾的走時准確及穩定.不管是指針式的電子鍾還是數字顯示的電子鍾都使用了晶體振盪器電路.
⑵分頻器電路
分頻器電路將32768Hz的高頻方波信號經32768()次分頻後得到1Hz的方波信號供秒計數器進行計數.分頻器實際上也就是計數器.
⑶時間計數器電路
時間計數電路由秒個位和秒十位計數器,分個位和分十位計數器及時個位和時十位計數器電路構成,其中秒個位和秒十位計數器,分個位和分十位計數器為60進制計數器,而根據設計要求,時個位和時十位計數器為12進制計數器.
⑷解碼驅動電路
解碼驅動電路將計數器輸出的8421BCD碼轉換為數碼管需要的邏輯狀態,並且為保證數碼管正常工作提供足夠的工作電流.
⑸數碼管
數碼管通常有發光二極體(LED)數碼管和液晶(LCD)數碼管,本設計提供的為LED數碼管.
2.數字鍾的工作原理
1)晶體振盪器電路
晶體振盪器是構成數字式時鍾的核心,它保證了時鍾的走時准確及穩定.
圖3-2所示電路通過CMOS非門構成的輸出為方波的數字式晶體振盪電路,這個電路中,CMOS非門U1與晶體,電容和電阻構成晶體振盪器電路,U2實現整形功能,將振盪器輸出的近似於正弦波的波形轉換為較理想的方波.輸出反饋電 阻R1為非門提供偏置,使電路工作於放大區域,即非門的功能近似於一個高增益的反相放大器.電容C1,C2與晶體構成一個諧振型網路,完成對振盪頻率的控制功能,同時提供了一個180度相移,從而和非門構成一個正反饋網路,實現了振盪器的功能.由於晶體具有較高的頻率穩定性及准確性,從而保證了輸出頻率的穩定和准確.
晶體XTAL的頻率選為32768HZ.該元件專為數字鍾電路而設計,其頻率較低,有利於減少分頻器級數.
從有關手冊中,可查得C1,C2均為30pF.當要求頻率准確度和穩定度更高時,還可接入校正電容並採取溫度補償措施.
由於CMOS電路的輸入阻抗極高,因此反饋電阻R1可選為10MΩ.較高的反饋電阻有利於提高振盪頻率的穩定性.
非門電路可選74HC00.
圖3-2 COMS晶體振盪器
2)分頻器電路
通常,數字鍾的晶體振盪器輸出頻率較高,為了得到1Hz的秒信號輸入,需要對振盪器的輸出信號進行分頻.
通常實現分頻器的電路是計數器電路,一般採用多級2進制計數器來實現.例如,將32768Hz的振盪信號分頻為1HZ的分頻倍數為32768(215),即實現該分頻功能的計數器相當於15極2進制計數器.常用的2進制計數器有74HC393等.
本實驗中採用CD4060來構成分頻電路.CD4060在數字集成電路中可實現的分頻次數最高,而且CD4060還包含振盪電路所需的非門,使用更為方便.
CD4060計數為14級2進制計數器,可以將32768HZ的信號分頻為2HZ,其內部框圖如圖3-3所示,從圖中可以看出,CD4060的時鍾輸入端兩個串接的非門,因此可以直接實現振盪和分頻的功能.
圖3-3 CD4046內部框圖
3)時間計數單元
時間計數單元有時計數,分計數和秒計數等幾個部分.
時計數單元一般為12進制計數器計數器,其輸出為兩位8421BCD碼形式;分計數和秒計數單元為60進制計數器,其輸出也為8421BCD碼.
一般採用10進制計數器74HC390來實現時間計數單元的計數功能.為減少器件使用數量,可選74HC390,其內部邏輯框圖如圖 2.3所示.該器件為雙2—5-10非同步計數器,並且每一計數器均提供一個非同步清零端(高電平有效).
圖3-4 74HC390(1/2)內部邏輯框圖
秒個位計數單元為10進制計數器,無需進制轉換,只需將QA與CPB(下降沿有效)相連即可.CPA(下降沒效)與1HZ秒輸入信號相連,Q3可作為向上的進位信號與十位計數單元的CPA相連.
秒十位計數單元為6進制計數器,需要進制轉換.將10進制計數器轉換為6進制計數器的電路連接方法如圖3-5所示,其中Q2可作為向上的進位信號與分個位的計數單元的CPA相連.
圖3-5 10進制——6進制計數器轉換電路
分個位和分十位計數單元電路結構分別與秒個位和秒十位計數單元完全相同,只不過分個位計數單元的Q3作為向上的進位信號應與分十位計數單元的CPA相連,分十位計數單元的Q2作為向上的進位信號應與時個位計數單元的CPA相連.
時個位計數單元電路結構仍與秒或個位計數單元相同,但是要求,整個時計數單元應為12進制計數器,不是10的整數倍,因此需將個位和十位計數單元合並為一個整體才能進行12進制轉換.利用1片74HC390實現12進制計數功能的電路如圖3-6所示.
另外,圖3-6所示電路中,尚余-2進制計數單元,正好可作為分頻器2HZ輸出信號轉化為1HZ信號之用.
圖3-6 12進制計數器電路
4)解碼驅動及顯示單元
計數器實現了對時間的累計以8421BCD碼形式輸出,選用顯示解碼電路將計數器的輸出數碼轉換為數碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流,選用CD4511作為顯示解碼電路,選用LED數碼管作為顯示單元電路.
5)校時電源電路
當重新接通電源或走時出現誤差時都需要對時間進行校正.通常,校正時間的方法是:首先截斷正常的計數通路,然後再進行人工出觸發計數或將頻率較高的方波信號加到需要校正的計數單元的輸入端,校正好後,再轉入正常計時狀態即可.
根據要求,數字鍾應具有分校正和時校正功能,因此,應截斷分個位和時個位的直接計數通路,並採用正常計時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中.圖3-7所示即為帶有基本RS觸發器的校時電路,
圖3-7 帶有消抖動電路的校正電路
6)整點報時電路
一般時鍾都應具備整點報時電路功能,即在時間出現整點前數秒內,數字鍾會自動報時,以示提醒.其作用方式是發出連續的或有節奏的音頻聲波,較復雜的也可以是實時語音提示.
根據要求,電路應在整點前10秒鍾內開始整點報時,即當時間在59分50秒到59分59秒期間時,報時電路報時控制信號.報時電路選74HC30,選蜂鳴器為電聲器件.
元器件
1.實驗中所需的器材
5V電源.
麵包板1塊.
示波器.
萬用表.
鑷子1把.
剪刀1把.
網路線2米/人.
共陰八段數碼管6個.
CD4511集成塊6塊.
CD4060集成塊1塊.
74HC390集成塊3塊.
74HC51集成塊1塊.
74HC00集成塊5塊.
74HC30集成塊1塊.
10MΩ電阻5個.
500Ω電阻14個.
30p電容2個.
32.768k時鍾晶體1個.
蜂鳴器.
2.晶元內部結構圖及引腳圖
圖4-1 7400 四2輸入與非門 圖4-2 CD4511BCD七段解碼/驅動器
圖4-3 CD4060BD 圖4-4 74HC390D
圖4-5 74HC51D 圖4-6 74HC30
3.麵包板內部結構圖
麵包板右邊一列上五組豎的相通,下五組豎的相通,麵包板的左邊上下分四組,每組中X,Y列(0-15相通,16-40相通,41-55相通,ABCDE相通,FGHIJ相通,E和F之間不相通.
個功能塊電路圖
一個CD4511和一個LED數碼管連接成一個CD4511驅動電路,數碼管可從0---9顯示,以次來檢查數碼管的好壞,見附圖5-1.
圖5-1 4511驅動電路
利用一個LED數碼管,一塊CD4511,一塊74HC390,一塊74HC00連接成一個十進制計數器,電路在晶振的作用下數碼管從0—9顯示,見附圖5-2.
圖5-2 74390十進制計數器
利用一個LED數碼管,一塊CD4511,一塊74HC390,一塊74HC00和一個晶振連接成一個六進制計數器,數碼管從0—6顯示,見附圖5-3.
圖5-3 74390六進制計數器
利用一個六進制電路和一個十進制連接成一個六十進制電路,電路可從0—59顯示,見附圖5-4.
圖5-4 六十進制電路
利用兩個六十進制的電路合成一個雙六十進制電路,兩個六十進制之間有進位,見附圖5-5.
圖5-5 雙六十進制電路
利用CD4060,電阻及晶振連接成一個分頻——晶振電路,見附圖5-6.
圖5-6 分頻—晶振電路
利用74HC51D和74HC00及電阻連接成一個校時電路,見附圖5-7.
圖5-7 校時電路
利用74HC30和蜂鳴器連接成整點報時電路.見附圖5-8.
圖5-8 整點報時電路
利用兩個六十進制和一個十二進制連接成一個時,分,秒都會進位的電路總圖,見附圖5-9.
圖5-9 時,分,秒的進位連接圖
總接線元件布局簡圖,見附圖6-1
晶元連接圖見附圖7-1
八,總結
設計過程中遇到的問題及其解決方法.
在檢測麵包板狀況的過程中,出現本該相通的地方卻未通的狀況,後經檢驗發現是由於萬用表筆尖未與麵包板內部垂直接觸所至.
在檢測CD4511驅動電路的過程中發現數碼管不能正常顯示的狀況,經檢驗發現主要是由於接觸不良的問題,其中包括線的接觸不良和晶元的接觸不良,在實驗過程中,數碼管有幾段二極體時隱時現,有時會消失.用5V電源對數碼管進行檢測,一端接地,另一端接觸每一段二極體,發現二極體能正常顯示的,再用萬用表歐姆檔檢測每一根線是否接觸良好,在檢測過程中發現有幾根線有時能接通,有時不能接通,把接觸不好的線重新接過後發現能正常顯示了.其次是由於晶元接觸不良的問題,用萬用表歐姆檔檢測有幾個引腳本該相通的地方卻未通,而檢測的導線狀況良好,其解決方法為把CD4511的晶元拔出,根據麵包板孔的的狀況重新調整其引腳,使其正對於孔,再用力均勻地將晶元插入麵包板中,此後發現能正常顯示,本次實驗中還發現一塊壞的LED數碼管和兩塊壞的CD4511,經更換後均能正常顯示.
在連接晶振的過程中,晶振無法起振.在排除線與晶元的接觸不良問題後重新對照電路圖,發現是由於12腳未接地所至.
在連接六進制的過程中,發現電路只能4,5的跳動,後經發現是由於接到與非門的引腳接錯一根所至,經糾正後能正常顯示.
在連接校正電路的過程中,出現時和分都能正常校正時,但秒卻受到影響,特別時一較分鍾的時候秒亂跳,而不校時的時候,秒從40跳到59,然後又跳回40,分和秒之間無進位,電路在時,分,秒進位過程中能正常顯示,故可排除晶元和連線的接觸不良的問題.經檢查,校正電路的連線沒有錯誤,後用萬用表的直流電壓檔帶電檢測秒十位的QA,QB,QC和QD腳,發現QA腳時有電壓時而無電壓,再檢測秒到分和分到時的進位端,發現是由於秒到分的進位未拔掉所至.
在製作報時電路的過程中,發現蜂鳴器在57分59秒的時候就開始報時,後經檢測電路發現是由於把74HC30晶元當16引腳的晶元來接,以至接線都錯位,重新接線後能正常報時.
連接分頻電路時,把時個位的QD和時十位的1腳斷開,然後時十位的1腳接到晶振的3腳,時十位的3腳接到秒個位的1腳,所連接的電路圖無法正常工作,時十位從0-9的跳,時個位只能顯示一個0,在這個電路中3腳的分頻用到兩次,故無法正常顯示,因此要把12進制接到74HC390的一個邏輯電路空出來用於分頻即可,因此把時十位的CD4511的12,6腳接地,7腳改為接74HC390的5腳,74HC390的3,4腳斷開,然後4腳接9腳即可,其中空出的74HC390的3腳就可用於2Hz的分頻,分頻後變為1Hz,整個電路也到此為正常的數字鍾計數.
2.設計體會
在此次的數字鍾設計過程中,更進一步地熟悉了晶元的結構及掌握了各晶元的工作原理和其具體的使用方法.
在連接六進制,十進制,六十進制的進位及十二進制的接法中,要求熟悉邏輯電路及其晶元各引腳的功能,那麼在電路出錯時便能准確地找出錯誤所在並及時糾正了.
在設計電路中,往往是先模擬後連接實物圖,但有時候模擬和電路連接並不是完全一致的,例如模擬的連接示意圖中,往往沒有接高電平的16腳或14腳以及接低電平的7腳或8腳,因此在實際的電路連接中往往容易遺漏.又例如74HC390晶元,其本身就是一個十進制計數器,在模擬電路中必須連接反饋線才能正常顯示,而在實際電路中無需再連接,因此模擬圖和電路連接圖還是有一定區別的.
在設計電路的連接圖中出錯的主要原因都是接線和晶元的接觸不良以及接線的錯誤所引起的.
3.對該設計的建議
此次的數字鍾設計重在於模擬和接線,雖然能把電路圖接出來,並能正常顯示,但對於電路本身的原理並不是十分熟悉.總的來說,通過這次的設計實驗更進一步地增強了實驗的動手能力.
㈦ 石英鍾的產品說明書上寫著『一晝夜誤差小於正負0.5秒』,你對此怎樣解釋
.一晝夜+_0.5秒錶示時鍾走了24個小時,會比北京時間的誤差在-0.5到+0.5之間,即慢小於0.5秒的時間也可能會快小於0.5秒的時間。
㈧ 電子鍾課程設計:
目錄
1 設計目的 3
2 設計要求指標 3
2.1 基本功能 3
2.2 擴展功能 4
3.方案論證與比較 4
4 總體框圖設計 4
5 電路原理分析 4
5.1數字鍾的構成 4
5.1.1 分頻器電路 5
5.1.2 時間計數器電路 5
5.1.3分頻器電路 6
5.1.4振盪器電路 6
5.1.5數字時鍾的計數顯示電路 6
5.2 校時電路 7
5.3 整點報時電路 8
6系統模擬與調試 8
7.結論 8
參考文獻 9
實驗作品附圖 10
數字鍾
摘要:
數字鍾是一種用數字電路技術實現時、分、秒計時的裝置,與機械式時鍾相比具有更高的准確性和直觀性,且無機械裝置,具有更更長的使用壽命,因此得到了廣泛的使用。
數字鍾從原理上講是一種典型的數字電路,其中包括了組合邏輯電路和時序電路。目前,數字鍾的功能越來越強,並且有多種專門的大規模集成電路可供選擇。
從有利於學習的角度考慮,這里主要介紹以中小規模集成電路設計數字鍾的方法。
經過了數字電路設計這門課程的系統學習,特別經過了關於組合邏輯電路與時序邏輯電路部分的學習,我們已經具備了設計小規模集成電路的能力,藉由本次設計的機會,充分將所學的知識運用到實際中去。
本次課程設計要求設計一個數字鍾,基本要求為數字鍾的時間周期為24小時,數字鍾顯示時、分、秒,數字鍾的時間基準一秒對應現實生活中的時鍾的一秒。供擴展的方面涉及到定時自動報警、按時自動打鈴、定時廣播、定時啟閉路燈等。因此,研究數字鍾及擴大其應用,有著非常現實的意義。
1 設計目的
1.掌握數字鍾的設計、組裝與調試方法。
2.熟悉集成元器件的選擇和集成電路晶元的邏輯功能及使用方法。
3.掌握麵包板結構及其接線方法
4.熟悉模擬軟體的使用。
2 設計要求及指標
2.1基本功能
1)時鍾顯示功能,能夠正確顯示「時」、「分」、「秒」。
2)具有快速校準時、分、秒的功能。
3)用555定時器與RC組成的多諧振盪器產生一個標准頻率(1Hz)的方波脈沖信號。
2.2擴展功能
1)用晶體振盪器產生一個標准頻率(1Hz)的脈沖信號。
2)具有整點報時的功能。
3)具有鬧鍾的功能。
4)……
3、方案論證與比較
本設計方案使用555多諧振盪器來產生1HZ的信號。通過改變相應的電阻電容值可使頻率微調,不必使用分頻器來對高頻信號進行分頻使電路繁復。雖然此振盪器沒有石英晶體穩定度和精確性高,由於設計方便,操作簡單,成為了設計時的首選,但是由於與實驗中使用的555晶元產生的脈沖相比較,利用晶振產生的脈沖信號更加的穩定,同過電壓表的測量能很好的觀察到這一點,同時在顯示上能夠更加接進預定的值,受外界環境的干擾較少,一定程度上優於使用555晶元產生信號方式。我們組依然同時設計了555和晶振兩個信號產生電路。(本實驗報告中著重按照原方案設計的555電路進行說明)
4、 系統設計框圖
數字式計時器一般由振盪器、分頻器、計數器、解碼器、顯示器等幾部分組成。在本設計中555振盪器及其相應外部電路組成標准秒信號發生器,由不同進制的計數器、解碼器和顯示器組成計時系統。秒信號送入計數器進行計數,把累計的結果以『時』、『分』、『秒』的數字顯示出來。『時』顯示由二十四進制計數器、解碼器、顯示器構成,『分』、『秒』顯示分別由六十進制計數器、解碼器、顯示器構成。其原理框圖如圖1.1所示。
5、電路原理分析
5.1數字鍾的構成
數字鍾實際上是一個對標准頻率(1HZ)進行計數的計數電路.由於計數的起始時間不可能與標准時間一致,故需要在電路上加一個校時電路,同時標準的1HZ時間信號必須做到准確穩定.在此使用555振盪器組成1Hz的信號。
數字鍾原理框圖(1.1)
5.1.1振盪器電路
555定時器組成的振盪器電路給數字鍾提供一個頻率為1Hz的方波信號。其中OUT為輸出。
5.1.2時間計數器電路
時間計數電路由秒個位和秒十位計數器,分個位和分十位計數器及時個位和時十位計數器電路構成,其中秒個位和秒十位計數器、分個位和分十位計數器為60進制計數器,而根據設計要求,時個位和時十位計數器為24進制計數器.
5.1.3分頻器電路
通常,數字鍾的晶體振盪器輸出頻率較高,為了得到1Hz的秒信號輸入,需要對振盪器的輸出信號進行分頻。
通常實現分頻器的電路是計數器電路,一般採用多級2進制計數器來實現。例如,將32768Hz的振盪信號分頻為1HZ的分頻倍數為32768( ),即實現該分頻功能的計數器相當於15級2進制計數器。
5.1.4振盪器電路
利用555定時器組成的多諧振盪器接通電源後,電容C1被充電,當電壓上升到一定數值時裡面集成的三極體導通,然後通過電阻和三極體放電,不斷的充放電從而產生一定周期的脈沖,通過改變電路上器件的值可以微調脈沖周期。
5.1.5數字時鍾的計數顯示控制
在設計中,我們使用的是74**160十進制計數器,來實現計數的功能,實驗中主要用到了160的置數清零功能(特點:消耗一個時鍾脈沖),清零功能(特點:不耗時鍾脈沖),在上級160控制下級160時候通過組合電路(主要利用與非門)實現,在連接電路的時候要注意並且強調使能端的連接,其將影響到整一個電路的是否工作。
電路的控制原理如下:
秒鍾由個位向十位進位:0000—0001—0010—0011—0100—0101—0110—0111—1000—1001實現個位的計數,採用的是置數的方式(利用RCO埠),當電路計數到1001的時候採用一個二輸入與非門接上級輸入的高位和低位輸出作為下級的信號,實現了秒區的個位和十位的顯示與控制。設計中注意到接的是一個與非門而不是與門,目標在產生一個時鍾脈沖。實現正確的顯示。
由秒區向分區的顯示控制:
基本原理同上,在秒區十位向時區個位顯示的時:0000—0001—0010—0011—0100—0101產生了六個脈沖的時候向下級輸出一個時鍾脈沖,利用的還是與非門,目標仍是實現正確的計時顯示。
分區的顯示及整體電路反饋清零:
當數值顯示達到:23:59的時候要實現清零的工作,採用CLR清零的方式反饋清零。具體設計接出控制端的9,5,3,2用十六進製表示後高電平對應引腳接與非,將非門輸出信號的值反饋給各個160晶元的清零端(CLR)既可以實現清零了。
5.2 校時功能的實現
當重新接通電源或走時出現誤差時都需要對時間進行校正.通常,校正時間的方法是:首先截斷正常的計數通路,然後再進行人工出觸發計數或將頻率較高的方波信號加到需要校正的計數單元的輸入端,校正好後,再轉入正常計時狀態即可.
根據要求,數字鍾應具有分校正功能,因此,應截斷分個位的直接計數通路,並採用正常計時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中.
在實驗實現過程中使用的是通過開關(普通開關)來實現高低電平的切換,手動賦予需要的高低電平來實現脈沖的供給,將脈沖提供到所需要的輸入(CLK)埠,實現校時,模擬過程中能夠正常校時並且在校時的時候達到了預定的效果;而在我們進入實際電路連接的時候,利用開關(手控導線點觸實現)來實現校時再不像模擬那樣的精確了,原因分析是由於使用的是普通的開關同時利用的是手動的對CLK埠賦予脈沖信號,在實現手動生成脈沖信號的過程中產生了擾動,即相當於產生了多個的脈沖信號對需要的數碼管進行校時,如此,並沒有達到模擬的精確效果,但是在實驗中通過改進電路的校時方式,不是用手觸開關產生脈沖信號(如若需用手觸則需要使用一個鎖存器實現去抖動,才能夠在脈沖生成時候不產生干擾的脈沖,實現正常的校時),而是使用信號發生器實現信號的提供,對需要校時的數碼管在相對應的CLK埠提供脈沖信號實現校時,利用此方式實現校時則比手觸開關方式效果要好。
5.3 報時的實現
報時功能的實現原理較為簡單,即對所需要報時的輸出量進行控制,並對控制產生的信號作為LED顯示的信號源,電路連接中要注意到的是在實現LED顯示的時候最好連接上一個保護電阻對LED燈器到保護的作用。例如我們的校時時間是 23:59,0010—0011—0101—1001;利用相應的門電路實現滿足埠輸出是上述條件的時候進行報時即可。
6、系統模擬與調試
7、結論
學貴以致用,通過幾天的數字鍾設計過程,將從書本上學到的知識應用於實踐,學會了初步的電子電路模擬設計,雖然過程中遇到了一些困難,但是在解決這些問題的過程無疑也是對自己自身專業素質的一種提高。當最終調試成功的時候也是對自己的一種肯定。在當前金融危機大的社會背景下,能夠增加自身砝碼的不僅僅是一紙文憑證書,更為重要的是畢業生是否能夠適應社會大潮流的需要,契合企業的要求即又較硬的動手操作及設計能力。此次的設計作業不僅增強了自己在專業設計方面的信心,鼓舞了自己,更是一次興趣的培養,為自己以後的學習方向的明確了重點。
另外在這次實驗中我們遇到了不少的問題針對不同的問題我們採取不同的解決方法,最終一一解決設計中遇到的問題。還有在實驗設計中我們曾遇到多塊晶元以及數碼管損壞的情況造成了數字鍾的顯示沒有達到預期的效果,或是根本不顯示,通過錯誤排除最終確認是元件問題,並向老師咨詢跟換元件最終的到解決。在我們曾經遇到不懂的問題時,利用網上的資源,搜索查找得到需要的信息。
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