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数电课程设计报告——数字钟

数电课程设计报告——数字钟

  课程计划陈诉 课落款称: 电子技巧课程计划 学生学号: 专业班级: 学生姓名: 教导西宾: 1 目次 一、 计划方针·····················3 二、 计划所需元件器械·············3 三、 道理框图·····················3 四、 各性能模块图·················5 五、 计划展示的题目及心得·········10 六、 思索题·······················11 2 一、 计划方针 数字钟是一种用数字电途技巧竣工时、分、秒计时的安装,与刻板式时钟相 比具有更高确切凿性和直观性,且无刻板安装,具有更更长的行使寿命,是以得 到了渊博的行使。 数字钟从道理上讲是一种类型的数字电途,个中搜罗了组合逻辑电途和时序 电途。 是以,咱们此次计划与制做数字钟即是为明确解数字钟的道理,从而学会制 作数字钟.况且通过数字钟的制制进一步的清晰各类正在制制顶用到的中小界限集 成电途的影响及适用手法.且因为数字钟搜罗组合逻辑电途和时序电途.通过它可 以进一步研习与掌管各类组合逻辑电途与时序电途的道理与行使手法. 二、 计划所需元件器械 1. 555 按时器 1 片 2. 74LS90 集成块 6 片 3. CD4511 集成块 6 片 4. 共阴极 7 段数码管 6 个 5. 面包板 1 个(型号 SYB-118) 6. 10uf 电解电容 1 个 7. 0.1uf 瓷片电容 1 个 8. 68k 电阻一个 9. 15k 电阻一个 10. 线. 斜口钳 三、 道理框图 根基道理为 555 按时器爆发基准秒脉冲,将信号送到 60 进制秒计数器,秒 计数器 60 一轮回,会爆发进位信号,同时将这信号送到 60 进制分计数器,分计 数器轮回也会爆发进位信号,送到 24 进制时计数器。每级计数器都有译码器与 之相对,将计数器送出的 4 位信号改观成数码管的十进制信号,如许就能显示出 全体时分。 3 时显示器 分显示器 秒显示器 时译码器 分译码器 秒译码器 时计数器 分计数器 秒计数器 十位 个位 译码 译码 电途构造总框图 555 按时器 十位 个位 十位 个位 显示片面 译码 译码 译码 译码 译码片面 二十四进制 六进制 十进制 六十进制 六进制 十进制 六十进制 计数片面 555 按时器 秒基准信号 数字钟道理方框图 4 四、 各性能模块图 1.555 按时器 555 按时器是一种集模仿、数字于一体的中界限集成电途,其运用极为渊博。 555 按时器内部构造如图 4-1-1 所示。它由分压器、两个电压斗劲器、根基 SR 触发器、晶体管及缓冲器 构成。 1 脚是接地端 GND,2 脚是低电平触初阶(也称触初阶),3 脚是输出端 OUT, 4 脚是复位端 ft,,5 脚是电 压掌管端,6 脚是高电平触初阶(也称阈值端),7 脚是放电端,8 脚是电源端 VCC。 555 按时器性能外睹图 4-1-2,个中 4 脚 RD,为复位端,当 RD 为低电平素, 不管其他输人端的形态若何,输出 Uo 为低电平。唯有当 RD 为高电平素,输出 的形态将由 2 脚低电平触初阶和 6 脚高电平触初阶电压的巨细来决 定,是以, 正在寻常使命时,应将 4 脚接高电平。 当 uil<(2/3)Vcc,u2<(1/3)Vcc 时,放电晶体管 VT 截止,输出端仍为高电平。 当 uil>(2/3)Vcc,ui2>(1/3)Vcc 时,放电晶体管 VT 导通,输出端 uo 为低电平。 当 uil<(2/3)Vcc,ui2>(1/3)Vcc 时,电途亦连结原形态稳固。 假若正在电压掌管端(5 脚)施加一个外加电压(其值正在 0~Vcc 之间),斗劲 器的参考电压将爆发改变,电途相应的阈值、触发电平也将随之改变, 进而影 响电途的使命形态。 图 4-1-1 555 按时器内部构造 5 3 4 图 4-1-2 555 按时器性能外 图 4-1-3 为 555 按时器构成的秒脉冲爆发电途(秒基准信号),接通电源后, 电容 C 被充电,当 Vc 上升到(2/3)Vcc 时,使 Vo 为低电平,同时放电三极管 T 导通, 此时电容 C 通过 R2 和 T 放电,Vc 降低。当 Vc 降低到(1/3)Vcc 时,Vo 翻转为高电平。 电容 C 放电所需时分为 tpL=R2Cln2≈0.7R2C 当放电完了时,T 截止,Vcc 将通过 R1,R2 电容器充电,Vc 由(1/3)Vcc 上升到 (2/3)Vcc 所需的时分为 tpH=(R1+ R2)Cln2≈0.7(R1+ R2)C 当 Vc 上升到(2/3)Vcc 时,电途又翻转为低电平。云云循环不息,于是,正在电 途的输出端就获得一个周期性的矩形波。其震撼频率为 1/(tpL+ tpH)≈1.43/(R1+2 R2)C R2 68K OUT 1 2 3 4 555 GND VCC VI2 VO VO VI1 RD VIC 8 7 6 5 R1 15K C2 C1 10U 0.1u VCC 图 4-1-3 秒脉冲爆发电途 6 2.计数电途 大凡采用十进制计数器如 74LS290、 1 74LS90、74LS390,等来竣工计数单位的计数 2 性能。正在此,该电途行使的为 74LS90。 3 74LS90 计数器是一种中界限二一五进 4 制计数器,该芯片有两个异步清零端 MR1、 MR2 和两个异步置 9 端 MS1、MS2,都为高电 5 平有用。 6 秒个位计数单位为 10 进制计数器,无 7 需进制转换,只需将 Q0 与 CP1(降低沿有用) CP1 CP0 MR1 NC MR2 Q0 NC Q3 VCC GND MS1 Q1 MS2 Q2 74 LS90 14 13 12 11 10 9 8 相连即可。CP0(下跳沿有用)与 1HZ 秒输 入信号相连,Q3 可举动向上的进位信号与十位计数单位的 CP0 相连。 秒十位计数单位为 6 进制计数器,须要进制转换。将 10 进制计数器转换为 6 进制计数器只需将 Q1、Q2 分辩和两个清零端接连,当信号展示 0110 时顿时转 变为 0000,个中 Q2 可举动向上的进位信号与分个位的计数单位的 CP0 相连。 分个位和分十位计数单位电途构造分辩与秒个位和秒十位计数单位全体相 同,只只是分个位计数单位的 Q3 举动向上的进位信号应与分十位计数单位的 CP0 相连,分十位计数单位的 Q2 举动向上的进位信号应与时个位计数单位的 CP0 相 连。 时个位计数单位电途构造仍与秒或个位计数单位相仿,不过哀求,一共时计 数单位应为 24 进制计数器,不是 10 的整数倍,是以需将个位和十位计数单位合 并为一个集体才华举行 24 进制转换。时个位计数单位的 Q2 接个位和十位的清零 端 MR1,十位计数单位的 Q1 接十位和个位的另一清零端 MR2。 1)六进制接法 图 4-2-1 74LS90 性能外 7 8 3 2 3)二十四进制接法 VCC 图 4-2-3 U7 74LS 90 CP1 CP0 14 1 MR1 13 2 3 4 MR2 NC Q0 NV CCC G NQD3 12 11 10 5 MS1 6 MS2 Q1 9 7 Q2 8 2)十进制接法 VCC 图 4-2-2 U8 74LS 90 CP1 CP0 14 1 MR1 13 2 3 4 MR2 NC Q0 NVCCC GNQD3 12 11 10 5 MS1 6 MS2 Q1 9 7 Q2 8 12 11 10 13 Q2 8 6 MS2 Q1 9 MR2 NC Q0 VN CCC G NQD3 CP1 CP0 14 12 11 10 13 Q2 8 6 MS2 Q1 9 MR2 NC Q0 VN CCC G NQD3 CP1 CP0 14 74LS 90 U12 74LS 90 U11 5 MS1 1 MR1 5 MS1 1 MR1 7 2 3 4 7 2 3 4 VCC 图 4-2-4 3.译码与显示单位电途 采用 CD4511 举动显示译码电途;采用 LED 数码管举动显示单位电途。由 CD4511 把输进来的二进制信号翻译成十进制数字,再由数码管显示出来。这里 的 LED 数码管是采用共阴的手法接连的。 计数器竣工了对时分的累计并以 8421BCD 码的阵势输送到 CD4511 芯片,再 由 4511 芯片把 BCD 码改观为十进制数码送到数码管中显示出来、,电途如图 4 4-3-1。 5 VCC V CC 16 1 2 3 4 5 6 7 8 B LCT f BI g LE a 15 14 13 12 11 10 9 GAD ND CC451 1 b c d e U6 CC451 1 g f GND a b a f b g e c d dp e d GND c dp 9 4.面包板先容 图 4-3-1 图 4-4-1 面包板一块总共由五片面构成,一竖四横,面包板自己即是一种免焊电板。 面包板的样式是: 图 4-4-2 注:本计划行使的面包板型号为 SYB-118,个中竖着的电源插孔上下各 5 五 片面彼此连通,也即是上面 25 个连通,下面 25 个连通;横着的电源插孔连通分 布为 3-4-3,也即是左边 15 个连通,中央 20 个连通,右边 15 个连通。 五、 计划展示的题目及心得 1. 数码管 初度接通电源,展现两个数码管全体不亮,经万用外检测这 2 个为共阳 极数码管,换掉之后寻常。 2. 电源 10 正在计划经过中展示了走时禁止和不稳的状况,即是忽速忽慢,滥觞切磋 到也许是 555 按时器的电途接连题目,查抄展现电途一齐是对的,联念到自 己做小制制时因为电量亏折也会展示使命不不变的状况,于是就将 3 节 5 号 电池换为手机充电器 5V 稳压源,题目就处理了。 3. 芯片 片面数码管接通电源时一时不亮或者展示另外数字(外面上该当显示 0),电途已确认没有题目,数码管既然可能显示出精确的数字,那么 BCD7 段译码器 CD4511 是没有题目的,能走时,证据 555 按时器也是没有题目的, 剩下的即是计数器 74LS90。于是将展示题目的和没有展示题目的芯片转换位 置,展现向来有题目的地方寻常使命,没有题目的地方展示题目,调换好的 芯片后一齐电途寻常使命。 总结也许展示题目的地方如下: 1) 电途接连 2) 电源供应 3) 元件质地 4.计划心得 通过这回对数字钟的计划与制制,让我清晰了计划电途的步调,也让我 清晰了闭于数字钟的道理与计划理念,要计划一个电途总要先用仿真仿真成 功之后才本质接线的。不过终末的制品却不必定与仿真时全体相同,由于, 再本质接线中有着各类各样的条款限制着。况且,正在仿真中无法凯旋的电途 接法,正在本质中由于芯片自己的特征而可以凯旋。以是,正在计划时应试虑两 者的区别,从中寻找最适合的计划手法。 通过这回研习,让我对各类电途都有了大约的清晰,以是说,坐而言不 如立而行,关于这些电途仍是该当自身起头本质操作才会有长远会意。 六、 思索题 1. 同样是七段共阴极数码管的译码驱动电途,74LS48 和 CC4511 正在逻辑功 能和掌管引脚上有什么区别? 答:74LS48 正在掌管引脚上的分歧可睹图 6-1-1,7448 的第 4 引脚为既有输入 性能又有输出性能的消隐输入/动态灭零输出(BI/RBO)端,当举动消隐性能引 脚时 BI=0,和 4511 的相同,举动动态灭零端时 BI/RBO 端举动输出端,LT 端输 入高电平信号,RBI 端输入低电平信号,若此时 DCBA = 0000,输出全为“0”, 显示器熄灭,不显示这个零。 区别于 4511 的又有第五引脚,7448 的第五引脚没有锁存性能,当 LT=1, RBI=1 时为译码,而 4511 的 LE 为锁存掌管端,当 LE=1,锁存,译码器输出保 持正在 LE=0 时的形态;当 LE=0,寻常译码。 总结 7448 和 4511 的分歧有如下几点: 1) 第四第五引脚分歧 2) 性能方面 7448 具有动态灭零性能,4511 有锁存性能 11 1 2 D 图 6-1-1 2.假若愿望给数字钟加上清零和校时、校分性能,试给出电途并简便说明工 作道理。 答:清零电途用到 74LS90 的异步清零端,当一齐为 1 时输出一齐清零。把 12 个清零端口接到清零信号输入端,因为刻板开闭的发抖,以是须要一个消抖电途, 如图 6-2-1,当开闭接 a 时,C 为低电平,输出 Q 变为高电平,使全盘的清零端同 时为高,一齐置零。 a b C C R1 4.7K VCC R2 4.7K D &Q &Q MR1(每每) MR2(每每) MR1(时个) MR2(时个) MR1(分时) MR2(分时) MR1(分个) MR2(分个) MR1(秒时) MR2(秒时) MR1(秒个) MR2(秒个) 清 零电 途 图 6-2-1 清零电途 校分电途也要用到消抖电途,如图 6-2-2,当开闭接 a 时,Q 输出高电平秒 脉冲和分(个位)进位信号寻常使命,F 输出恒为低,分校时信号被封闭。当开 闭接 b 时,Q 输出低电平,秒脉冲和分(个)进位信号被封闭,时分中断,校分 信号使命。 12 1 2 a D b C R1 4.7K & Q 秒脉冲 & VCC R2 4.7K D & CP(分个 ) E ≥1 输出信号 &Q 校分信号 &F 校分电途 图 6-2-2 分校时电途 校时电途的道理和校分电途根基相同,只是分进位信号改为时进位信号,校 时信号可共用一信号源。 2. 除了试验中完结的电途,数字钟也许的扩展性能又有哪些?简便说说你的设 计思绪。 答:还可能竣工整点报时性能,也即是正在爆发分进位信号时(整点到),响 第一次,不过毕竟要响众少次,要取决于当时的时分。由计划电途知时计数器为 C 24 进制,故 24 一轮回,须要一个 24 进制的计数器来计响声的次数,分进位信 号来掌管报时的滥觞(可行使触发器组成电途),每响一次让响声计数器计一个 数,然后与时计数器举行斗劲。这就须要一个数据斗劲电途,可选用数据斗劲器 或者按位加以斗劲。 B 13   数电课程计划陈诉——数字钟_讯息与通讯_工程科技_专业原料。课程计划陈诉 课落款称: 电子技巧课程计划 学生学号: 专业班级: 学生姓名: 教导西宾: 1 目次 一、 计划方针·····················3 二、 计划所需元件器械······

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