南航數(shù)字鬧鐘課程設(shè)計(jì)報(bào)告.doc

南航金城學(xué)院數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)報(bào)告數(shù)字鬧鐘第一部分 設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)、制作一個(gè)帶有校時(shí)功能、可定時(shí)起鬧的數(shù)字鬧鐘。 1.2設(shè)計(jì)指標(biāo)1、 有“時(shí)”、“分”十進(jìn)制顯示，“秒”使用分個(gè)位數(shù)碼管上的DP點(diǎn)顯示。2、 計(jì)時(shí)以24小時(shí)為周期。(23:5900:00)3、 具有校時(shí)電路，可進(jìn)行分、時(shí)較對(duì)。4、 走時(shí)過程能按預(yù)設(shè)的定時(shí)時(shí)間(精確到小時(shí))啟動(dòng)鬧鐘產(chǎn)生鬧鈴，鬧鈴響時(shí)約3s。第二部分 設(shè)計(jì)方案 2.1總體設(shè)計(jì)方案說明系統(tǒng)組成：秒信號(hào)發(fā)生器：由LM555構(gòu)成多諧振蕩器走時(shí)電路：計(jì)數(shù)器和與非門組成校時(shí)電路：秒信號(hào)調(diào)節(jié)鬧鐘電路：跳線的方法 由計(jì)數(shù)器、譯碼器、組合邏輯電路、單穩(wěn)態(tài)電路組成顯示電路：譯碼器 數(shù)碼管模塊結(jié)構(gòu)與方框圖第三部分 電路設(shè)計(jì)與器件選擇 3.1 秒信號(hào)發(fā)生器3.1.1模塊電路及參數(shù)計(jì)算 提供秒脈沖 取R1=1.5K,R2=2.4K C=220uF T1S3.1.2工作原理和功能說明內(nèi)部電路組成:(1)分壓器(3個(gè)R)(2)電壓比較器 (A1、A2）(3)RS觸發(fā)器(4)反相器(5)晶體管T 3.1.3器件說明1端GND 地2端TR 低電平觸發(fā)輸入 3端UO 輸出4端RD 直接清05端CV 電壓控制，不用 時(shí)經(jīng)0.01mF電容 接地6端TH 高電平觸發(fā)輸入7端D 三極管集電極8端VCC 電源(4.5V18V) 3.2走時(shí)電路設(shè)計(jì)3.2.1模塊電路及參數(shù)計(jì)算包括秒計(jì)時(shí)器、分計(jì)時(shí)器、時(shí)計(jì)時(shí)器，每一部分由兩片計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)構(gòu)成。(1).秒計(jì)時(shí)器：十進(jìn)制與六進(jìn)制級(jí)聯(lián)而成，由兩片74LS163 和與非門實(shí)現(xiàn)。(2).分計(jì)時(shí)器：同秒計(jì)時(shí)器。(3).時(shí)計(jì)時(shí)器：模24，計(jì)數(shù)顯示0023。由兩片74LS160和與非門實(shí)現(xiàn)。3.2.2工作原理及功能說明秒分計(jì)時(shí)器原理時(shí)計(jì)數(shù)器原理74LS 160其清零方式通常稱為“ 異步清零 ”，即只要 清零端有效，不管有無時(shí)鐘信號(hào)，輸出端立即為 0。譯碼顯示電路 用譯碼器74LS48對(duì)計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn)行譯碼，譯碼后在共陰極數(shù)碼管上顯示。3.2.3器件說明74LS163結(jié)構(gòu)圖74LS160結(jié)構(gòu)圖74LS160管腳圖3.3時(shí)間校對(duì)電路3.3.1 模塊電路及參數(shù)計(jì)算用555輸出信號(hào)加至分，時(shí)計(jì)時(shí)器使其快速計(jì)數(shù)3.3.2工作原理和功能說明將所需要校對(duì)的時(shí)或分計(jì)數(shù)電路的脈沖輸入端切換到秒信號(hào)，使用快脈沖計(jì)數(shù)，到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間后再切換回正確的輸入信號(hào)。3.3器件說明3號(hào)端口為輸出端，在此拉出一根導(dǎo)線作校時(shí)用3.4鬧鐘電路設(shè)計(jì)3.4.1模塊電路及參數(shù)計(jì)算3.4.2 工作原理和功能說明利用譯碼器將時(shí)計(jì)數(shù)器輸出進(jìn)行譯碼，在譯碼輸出處通過跳線設(shè)置起鬧點(diǎn)。3.4.4 器件說明單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器: 輸出端只有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài), 另一個(gè)狀態(tài)則是暫穩(wěn)態(tài)。加入觸發(fā)信號(hào)后，它可以由穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)態(tài)，經(jīng)過一定時(shí)間以后，它又會(huì)自動(dòng)返回原來的穩(wěn)定狀態(tài)。74LS123 內(nèi)部包括兩個(gè)獨(dú)立的單穩(wěn)態(tài)電路。單穩(wěn)輸出脈沖的寬度，主要由外接的定時(shí)電阻( RT )和定時(shí)電容( CT )決定。單穩(wěn)的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻決定于 A、B、CLR 三個(gè)輸入信號(hào)。第四部分 整機(jī)電路 4.1整機(jī)電路圖見報(bào)告最后一頁4.2元件清單第五部分 安裝調(diào)試與性能測(cè)量5.1電路安裝我們?cè)谛瞧谝荒玫綄?shí)驗(yàn)器件后并沒有直接就開始動(dòng)手連電路，我們的打算是星期一總體設(shè)計(jì)電子鐘的布局，以及了解各個(gè)元件的功能，星期二針對(duì)電子鐘的各個(gè)模塊的功能進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)，包括走時(shí)電路，校時(shí)電路和鬧鐘電路，星期三搭連電路，星期四調(diào)試，星期五答辯。在搭連電路的過程中我的合作者主要負(fù)責(zé)48和數(shù)碼管的連接以及器件電源的連接，我主要負(fù)責(zé)走時(shí)電路以及鬧鐘電路的連接，星期三那下午連接完成，并進(jìn)行初步的調(diào)試。在連接電路的過程中遵循以下幾個(gè)原則：1、 布局合理，元件布局合理規(guī)劃，盡量做到用線最少2、 導(dǎo)線緊靠面包板3、 交叉線路盡可能少5.2電路調(diào)試5.2.1調(diào)試步驟及結(jié)果 5.2.2故障分析及處理1、 面包板測(cè)試 我們是將面包板上的電源插孔的上面部分接高，下面部分接地，在用蜂鳴器調(diào)試的過程中，發(fā)現(xiàn)只有接到第二排的電源插孔時(shí)蜂鳴器不響，于是我們分析可能是面包板中間負(fù)極連接沒有連好，我們換了一根導(dǎo)線重連后恢復(fù)正常。2、 數(shù)碼管和48的測(cè)試接通電源后發(fā)現(xiàn)只有一個(gè)數(shù)碼管全部不亮，由于已經(jīng)排除電源沒電的可能，所以我們主要檢查數(shù)碼管和48本身，我們將48插緊后數(shù)碼管亮了。其中有一個(gè)數(shù)碼管的亮度相較于其他三個(gè)明顯偏暗，檢查之后沒有發(fā)現(xiàn)有任何的問題，我們估計(jì)可能是元件本身的問題，在實(shí)驗(yàn)室換了一個(gè)數(shù)碼管后恢復(fù)正常，至此在48和數(shù)碼管的調(diào)試結(jié)束。3、 時(shí)間計(jì)數(shù)電路的測(cè)試 采用校時(shí)電路調(diào)試的方法，將秒信號(hào)直接接到分電路上，顯示確實(shí)是到59后歸零并進(jìn)位。再將秒信號(hào)直接接到小時(shí)電路上顯示到23時(shí)歸零。最后將時(shí)間調(diào)到23:59分，用秒信號(hào)直接輸出，等待一分鐘后全部歸零，至此時(shí)間計(jì)數(shù)電路的調(diào)試完成，沒有發(fā)現(xiàn)任何的錯(cuò)誤。4、 鬧鐘電路的測(cè)試 在檢查之前的步驟中并沒有連接蜂鳴器，因?yàn)槊看芜B接都會(huì)發(fā)出聲響，比較吵。連接蜂鳴器后，在我們?cè)O(shè)定的12時(shí)時(shí)并沒有發(fā)出聲響，并且整個(gè)過程只有接通的瞬間才會(huì)發(fā)出聲響，這讓我們匪夷所思，我們先檢查電路連接有沒有錯(cuò)誤，確認(rèn)沒有后驗(yàn)證元件有沒有插緊，發(fā)現(xiàn)都沒問題依然是同樣的情況，我們請(qǐng)別組的同學(xué)幫我們看看，發(fā)現(xiàn)我們一個(gè)138的兩個(gè)接地的拐角沒有接地，接地后還是如此，我們就換了一個(gè)138試試，再測(cè)試問題解除。（在調(diào)試的過程中因?yàn)榉澍Q器一直比較吵，所以我們?cè)诤竺娴恼{(diào)試過程中一直采用發(fā)光二級(jí)管代替蜂鳴器，直到問題解除5、 其他問題 當(dāng)基本的問題都解決后，我們開始對(duì)整個(gè)電路做稍微的修改看看會(huì)有什么情況，我們將秒信號(hào)發(fā)生器那邊的2.4千歐的并聯(lián)一個(gè)小電阻后發(fā)現(xiàn)，信號(hào)頻率變快，將220F的電拆除后發(fā)現(xiàn)信號(hào)跳的飛快。6、 未解決的問題 如果將面包板的電源線直接接到電源上，并多次打開關(guān)閉電源，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管一直顯示從00:00開始計(jì)數(shù)，并且蜂鳴器不響，如果是將電源一直打開使用面包板上的電源線一直觸碰的話，數(shù)碼管上就會(huì)以隨機(jī)的數(shù)字出現(xiàn)，并且在接通的瞬間蜂鳴器會(huì)響。還有就是用校時(shí)電路去校時(shí)時(shí)在接通或斷開的瞬間，數(shù)字有時(shí)會(huì)亂跳。第六部分 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 通過本次實(shí)驗(yàn)對(duì)輸電知識(shí)有了更深入的了解，將其運(yùn)用到了實(shí)際中來，明白了學(xué)習(xí)電子技術(shù)基礎(chǔ)的意義，也達(dá)到了其培養(yǎng)的目的。在實(shí)驗(yàn)中，我也遇到了很多挫折，不過我都和同伴一一克服了，大家齊心協(xié)力解決了問題，使我明白了和他人共同合作的重要性。在以后的道路上我們也必須深刻認(rèn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)合作的精神，投入今后的發(fā)展之中。 成功就是在不斷摸索中前進(jìn)實(shí)現(xiàn)的，遇到問題我們不能灰心、煩躁，甚至放棄，而要靜下心來仔細(xì)思考，分部檢查，找出最終的原因進(jìn)行改正，這樣才會(huì)有進(jìn)步，才會(huì)一步步向自己的目標(biāo)靠近，才會(huì)取得自己所要追求的成功。在課程設(shè)計(jì)過程中，收獲知識(shí)，提高能力的同時(shí)，我也學(xué)到了很多人生的哲理，懂得怎么樣去制定計(jì)劃，怎么樣去實(shí)現(xiàn)這個(gè)計(jì)劃。因此在以后的生活和學(xué)習(xí)的過程中，我一定會(huì)把課程設(shè)計(jì)的精神帶到生活中，不畏艱難，勇往直前。目 錄第一部分 設(shè)計(jì)任務(wù)1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)1.2設(shè)計(jì)指標(biāo)第二部分 設(shè)計(jì)方案（簡(jiǎn)要）2.1 總體設(shè)計(jì)方案說明2.2 模塊結(jié)構(gòu)與方框圖第三部分 電路設(shè)計(jì)與器件選擇（詳細(xì)）3.1 秒信號(hào)發(fā)生器 3.1.1 模塊電路及參數(shù)計(jì)算 3.1.2 工作原理和功能說明 3.1.3 器件說明（含結(jié)構(gòu)圖、管腳圖、功能表等）3.2 走時(shí)電路設(shè)計(jì)（時(shí)、分、秒）3.2.1 模塊電路及參數(shù)設(shè)計(jì)3.2.2 工作原理及功能說明3.2.3器件說明（含結(jié)構(gòu)圖、管腳圖、功能表等）3.3 時(shí)間校對(duì)電路3.3.1模塊電路及參數(shù)設(shè)計(jì)3.3.2工作原理及功能說明3.3.3器件說明（含結(jié)構(gòu)圖、管腳圖、功能表等）3.4 鬧鐘電路設(shè)計(jì)