總體設(shè)計(jì)
數(shù)字電子鐘一般由振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器等幾部分組成。采用的555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器來(lái)產(chǎn)生秒信號(hào)。“秒”、“分”計(jì)數(shù)器為六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，小時(shí)為二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。仿真軟件中選擇合適的顯示器件，由于走時(shí)不準(zhǔn)確而造成顯示的時(shí)間快或慢，就要對(duì)表進(jìn)行校準(zhǔn)。這一功能利用手動(dòng)單脈沖或連續(xù)脈沖對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)。由電源電路提供穩(wěn)定的+5V電壓。
（2）數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)框圖
三、詳細(xì)設(shè)計(jì)
（1）1Hz標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器：
1Hz標(biāo)準(zhǔn)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(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器來(lái)產(chǎn)生秒信號(hào)。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(hào)。而單個(gè)周期為T(mén)=（R3+2*R4）*C3*ln2=1s。
計(jì)數(shù)器由時(shí)分秒組成，分秒為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)范圍為00~59。時(shí)為24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)范圍為00~23。
設(shè)計(jì)的60和24進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器都大于一個(gè)74LS160的計(jì)數(shù)范圍，所以需要級(jí)聯(lián)。當(dāng)且僅當(dāng)秒的個(gè)位計(jì)數(shù)到10的瞬間，即輸出為1010時(shí)，向本位發(fā)送一個(gè)清零信號(hào)，并同時(shí)向十位發(fā)送一個(gè)進(jìn)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(gè)較低的周期，才會(huì)產(chǎn)生有效地清零和進(jìn)位信號(hào)。為了使清零和進(jìn)位同步進(jìn)行，在清零的輸出端需要引出一根線，加上與門(mén)引入下一級(jí)計(jì)數(shù)器的輸入端。這種可以實(shí)現(xiàn)多重清零的方式。
分、秒都是60進(jìn)制（00~59），所以它們的電路都是一樣的，采用2片74LS160和與非門(mén)實(shí)現(xiàn)，該芯片為十進(jìn)制加法器，D四個(gè)引腳全部接地，表示從0開(kāi)始計(jì)數(shù)。邏輯門(mén)組是實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，當(dāng)記滿59時(shí)，再來(lái)一個(gè)脈沖就清零變?yōu)?0，接著再重新開(kāi)始計(jì)數(shù)。
秒計(jì)數(shù)器：
分計(jì)數(shù)器：
用的2片74LS160芯片以及與非門(mén)實(shí)現(xiàn)24進(jìn)制(00~23)。時(shí)計(jì)數(shù)器的十位是二進(jìn)制，個(gè)位是十進(jìn)制，同時(shí)和與非門(mén)相連，實(shí)現(xiàn)滿24時(shí)清零。
時(shí)計(jì)數(shù)器：
DCD-HEX數(shù)碼管4條引腳從左到右對(duì)應(yīng)BCD碼位的左高右低。在Multisim仿真當(dāng)中其內(nèi)部自帶譯碼功能，無(wú)需設(shè)計(jì)譯碼電路，可直接連接計(jì)數(shù)器顯示時(shí)間。
（4）校時(shí)電路
由于走時(shí)不準(zhǔn)確而造成顯示的時(shí)間快或慢，就要對(duì)表進(jìn)行校準(zhǔn)。由于CLK連續(xù)脈沖（1H Z ）只能送給秒計(jì)數(shù)器個(gè)位芯片的CLK端，且在校準(zhǔn)時(shí)，僅需校準(zhǔn)脈沖，而秒脈沖無(wú)效。因此設(shè)計(jì)門(mén)電路滿足此功能。
當(dāng)A為0正常計(jì)數(shù)，當(dāng)A為1時(shí)采用校對(duì)脈沖輸入。但為了滿足校對(duì)時(shí)不產(chǎn)生進(jìn)位的需求，在進(jìn)位端同樣設(shè)計(jì)一開(kāi)關(guān)，由A控制。當(dāng)A為0時(shí)，開(kāi)關(guān)閉合。計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù)和進(jìn)位，而A為1時(shí)，校對(duì)脈沖輸入，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，不再產(chǎn)生進(jìn)位。
四、組裝電路并調(diào)試
按照原理框圖對(duì)數(shù)字時(shí)鐘各部件進(jìn)行組裝連接，調(diào)試。圖見(jiàn)尾頁(yè)
五、元件明細(xì)表
序號(hào) | 名稱 | 數(shù)量 |
1 | 74LS160 | 6 |
2 | LM555 | 1 |
3 | DCD_HEX數(shù)碼顯示器 | 6 |
4 | 與非門(mén) | 12 |
5 | 非門(mén) | 3 |
6 | 與門(mén) | 2 |
7 | 0，1控制開(kāi)關(guān) | 3 |
8 | 10KΩ電阻 | 2 |
9 | 47μF電容 | 1 |
10 | 0.01μF電容 | 1 |
11 | 5V電源 | 3 |
12 | CLK脈沖信號(hào) | 1 |
13 | 開(kāi)關(guān) | 2 |
六、心得體會(huì)
這學(xué)期一開(kāi)學(xué)就待在家里線上教學(xué)，雖然不能走出去，但通過(guò)線上老師辛苦的教學(xué)，讓我在家也不會(huì)耽誤學(xué)習(xí)進(jìn)度。這次設(shè)計(jì)自己感覺(jué)最大的收獲是更好的認(rèn)識(shí)了這門(mén)學(xué)科以及自己所學(xué)的專業(yè)。之前一直有疑惑，自己學(xué)這個(gè)能干什么？感覺(jué)自己所學(xué)的跟日常所見(jiàn)是不一樣的。但是這次設(shè)計(jì)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(xué)習(xí)興趣。這次設(shè)計(jì)也加強(qiáng)了我對(duì)multisim仿真軟件的運(yùn)用，相信對(duì)我以后的學(xué)習(xí)有很大幫助，這次課設(shè)也進(jìn)一步鞏固了課上學(xué)習(xí)的各種知識(shí)。
當(dāng)然突然拿到這個(gè)項(xiàng)目還是比較迷茫的，無(wú)從下手。所以我花了些時(shí)間去分析題目，設(shè)計(jì)原理圖，了解基本運(yùn)行原理來(lái)論證和改進(jìn)。基本方案確定后，再去查資料，通過(guò)Multisim仿真、請(qǐng)教同學(xué)來(lái)重新改進(jìn)。雖然實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)了很多問(wèn)題，換了不少設(shè)計(jì)，有時(shí)無(wú)法找出錯(cuò)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(xì)分析和解決問(wèn)題，不斷嘗試才能得出正確的答案。最后完成了項(xiàng)目并驗(yàn)證，把理論和實(shí)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：
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手繪電路圖清晰.7z
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