數字鐘(鬧鐘+秒表+整點報時+校時).doc

總結設計報告數字鐘2017-3-16自動化B魯宇軒設計內容簡介數字鐘的主要由74160計數器、7447譯碼器和顯示電路來實現基本功能，而校時、整點報時、秒表和鬧鐘電路實現其擴展功能。整個電路的秒脈沖（即1HZ）由事先封裝好的分頻電路產生，秒脈沖送入74160計數器，秒分時的計數器分別送到對應的譯碼器，然后再將信號送到顯示電路顯示時間。本次數字鐘的設計計時周期為24小時制，顯示滿刻度為23時59分59秒，星期顯示方面為周一周六+周日。擴展功能的校時電路為自動校時，在校準分時顯示后，可以在這個數的基礎上繼續(xù)運行，在整點報時功能中，當數字鐘運行至整點前4秒時（例：23時59分56秒）即開始報時，持續(xù)5秒后停止，整點報時功能不可手動關閉。秒表功能方面，設計給定脈沖為100HZ，為4位顯示，最大設計計時為60.99秒，可以手動暫停/開始和清零。最后是鬧鐘功能，鬧鐘設計響應時間為60秒，并且可以手動開啟/關閉鬧鐘。設計框圖單元模塊設計一、秒電路 秒電路由兩片74161計數器加秒脈沖來實現60進制的計數，再通過兩片7447譯碼器將信號給到顯示模塊來實現秒的功能。二、分電路分電路和秒電路一樣為60進制，由兩片74160計數器和秒進位脈沖來實現分功能，再由7447譯碼器將信號給至顯示電路三、時電路時電路和秒分電路有所不同，時電路為24進制，可由兩片74160計數器和分進位脈沖實現時功能，再由譯碼器將信號給顯示電路。四、星期電路 基本功能中星期顯示最為復雜，因為計數器默認初始值為0，可能導致下載至實驗箱初始星期顯示為0，另外根據要求需顯示星期一、二、三、四、五、六、日，又加大了星期電路的設計難度，為解決上述問題，此處采用邏輯門通過一些邏輯關系來實現星期功能。QD QC QB QAD C B A(0) 0 0 0 0 0 0 0 1 (1) (1) 0 0 0 10 0 1 0 (2)(2) 0 0 1 00 0 1 1 (3)(3) 0 0 1 10 1 0 0 (4)(4) 0 1 0 00 1 0 1 (5)(5) 0 1 0 10 1 1 0 (6)(6) 0 1 1 01 0 0 0 (8)通過真值表對應的關系，畫出卡諾圖，化簡得到A、B、C、D與QA、QB、QC、QD對應的邏輯關系，雖然邏輯電路比較復雜，但是很好的解決了計數器默認初始值為0導致星期顯示存在0的情況，并且實現了周六到周日到周一的完美跳轉。五、校時功能當重新接通電源或走時出現誤差時都需要進行校正，本次校時電路采用的是自動校時，校準對象為分時星期。初始QN端口數據為1在沒有進位脈沖和校時需求的情況下，校時取非（位0）再與1與非為1，校時（為1）與進位端（為0）取與非為1，兩個1信號再取與非后為0，輸出信號給到低位的置數端，此時0信號使其既不計數也不校時。而在有進位脈沖而沒有校時需求的情況下，校時端取非（為0）再和1與非為1，校時（為1）與進位端（為1）取與非為0, 此后1再與0取與非得到1，此時1信號使其計數直到進位脈沖消失（即計數一個脈沖）。最后在有校時需求的情況下，由于T觸發(fā)器的作用，使校時翻轉為0，校時取非（為1）再和1與非得到0，另外無論進位信號是1還是0和校時(為0)取與非均為1,此后0再和1與非得到1，自動校時功能打開，再次給T觸發(fā)器脈沖即可關掉校時。六、整點報時功能一般電子鐘都具有整點報時功能，即在時間出現整點時，電子鐘會自動報時，以示提醒。其作用方式為秒計數的個位和十位以及分計數的個位和十位都為零時，觸發(fā)發(fā)聲器，即其全部為0000的時候，將這16位全部接到非門，將低電平轉換成高電平，然后兩兩相與，最后輸出接上發(fā)聲器，即可實現正點報時功能，本次報時時間延長至5秒從56秒時蜂鳴器便發(fā)出聲響直至整點。七、秒表功能秒表功能實現計時，最大計時時間為60.99秒八、鬧鐘功能鬧鐘功能的實現運用了8位數字比較器74688，來比較鬧鐘設定時間和當前數字鐘運行時間，當其一致時觸發(fā)蜂鳴器。 當前鬧鐘功能和秒表均可單獨運行，但需讓其能夠在屏幕上顯示，就涉及到屏幕復用的問題，要讓屏幕能夠實現數字鐘和鬧鐘秒表的切換，且切換至秒表鬧鐘功能后數字鐘仍在后臺運行，就要運用到8位2選一數據選擇器：經過鬧鐘、秒表、校時擴展功能的添加，導致實驗臺按鍵不足，key1、key2、key3分別校時分、時星期，key4用來手動清零秒表，key5是開始和暫停秒表計時，key6和key7原計劃用來設定鬧鐘的時間，key8切換屏幕顯示，這樣一來鬧鐘功能就無法關閉，一旦到了設定的時間便會持續(xù)響一分鐘，這顯然是不符合常理的，所以決定添加按鍵復用，通過將key1和key8通過一些邏輯關系，實現了在數字鐘顯示時key1用來校準分電路，而當切換至秒表和鬧鐘功能時，key1又可以用來調整鬧鐘的分鐘位，相應的將key2和key8聯合，實現了在數字鐘顯示時key2為時校準按鍵，切換至秒表和鬧鐘功能時，key2同樣可以調整鬧鐘的時，至此key6和key7按鍵空出，再將鬧鐘開啟和關閉功能賦予于key6，這樣一來鬧鐘便可以自由開啟和關閉，并且還多出一個key7按鍵，為日后增加其他擴展留下了可能。九、總結 大二上學期，我們就學習了電子技術基礎（數字部分和模擬部分），光憑課本上的知識，顯得非常的枯燥無趣，并且我們也不是很清楚這個學科的具體用途，但是通過這兩周的課程設計，收獲可謂頗多，不僅讓我學習了如何通過網絡去查閱自己所需要的資料，還讓我深入得運用了數電的知識去獨立設計了數字鐘，不論是結果還是過程，都十分的讓人印象深刻，通過將自己所學的知識運用到現實生活的物件，讓我們了解到大學所學知識的用途，這樣更加激勵我們在以后的學習中投入更多的精力。 通過這次課程設計不光有收獲，而且還有一些對以后這類課程設計的反思：設計的過程中要預先給自己將來擴展留足夠的空間，否則會造成電路十分的混亂，倘若出現邏輯問題，就十分的難被發(fā)現，事先將各個模塊封裝好這樣修改電路也是個別模塊的小修小改，另外在動手連接電路之前，可以再多想想有沒有更加簡潔的邏輯，否則太過復雜的邏輯造成電路響應時間延長，引起不必要的麻煩。