四川大學小學期數(shù)電實驗.ppt

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7月4日：布置設計任務、講解；領取元器件、工具7月5日：查資料、設計電路、仿真，初步作出設計報告7月6、7、8、11、12日：安裝調試，完成后老師驗收，交電路板和報告，退還工具7月13日：實踐結束（老師：修改報告、提交成績。同學：搬家）,2016年度實踐周《數(shù)字石鐘》設計與安裝時間安排,《數(shù)字石英鐘》,課程設計目的數(shù)字石英鐘是由數(shù)字集成電路做成的現(xiàn)代計時器，與傳統(tǒng)的機械鐘相比，它具有走時準確、顯示直觀、無機械傳動裝置等優(yōu)點，因而廣泛用于車站、碼頭、機場等公共場所。1、培養(yǎng)學生綜合運用所學知識，設計小系統(tǒng)電路的能力。2、提高學生合理布局、獨立安裝電路的工藝能力。3、培養(yǎng)學生運用儀器設備調試系統(tǒng)，查找并解除故障的能力。,數(shù)字石英鐘的設計要求：1.基本要求：設計一個能顯示時、分、秒的數(shù)字鐘，顯示時間從00:00:00到23:59:59；設計電路包括時基信號，時、分、秒計時電路，數(shù)字顯示電路。2.擴展功能校時電路整點報時電路,數(shù)字石英鐘的工作原理框圖,,時基產(chǎn)生電路,,主體電路是由功能部件或單元電路組成的。在設計這些電路或選擇部件時，盡量選用同類型的器件，如所有功能部件都采用TTL集成電路或都采用CMOS集成電路。整個系統(tǒng)所用的器件種類應盡可能少。下面介紹各功能部件與單元電路的設計。,主體電路的設計,一、振蕩電路,振蕩器是數(shù)字鐘的核心。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精確度決定了數(shù)字鐘計時的準確程度，通常選用石英晶體構成振蕩器電路。一般來說，振蕩器的頻率越高，計時精度越高。,74LS00,分頻電路的目的一是產(chǎn)生標準的秒信號。二是得到功能擴展所需的信號。,二、分頻電路,1、二分頻把振蕩器產(chǎn)生的2MHz的方波信號通過雙JK觸發(fā)器74LS73，二分頻后得到一1MHz的方波信號,,Q,Q,Q,Q,,2MHZ,1MHZ,“1”,74LS73管腳功能圖,2、多級十分頻電路,把1MHz的方波信號經(jīng)過多級10分頻，變成標準的1秒信號，作為數(shù)字鐘的秒脈沖信號。分頻器采用74LS390計數(shù)器，該計數(shù)器由雙二-五-十進制構成。計數(shù)器有兩個獨立的2進制計數(shù)器和兩個獨立的5進制計數(shù)器.級聯(lián)后可構成雙十進制計數(shù)器（M100=1010）。,74LS390管腳功能圖及功能表,三、計數(shù)器的設計,1、秒、分60進制計數(shù)器的設計,秒和分計數(shù)器都是模M=60的計數(shù)器，其計數(shù)規(guī)律為00—01—…58—59—00…,用74LS390作60進制的個位計數(shù)器，74LS92（二-六-十二進制計數(shù)器）作60進制的十位計數(shù)器，把它們級聯(lián)起來構成M=60進制的秒、分計數(shù)器。,,,,10,6,10,1秒標準信號,秒個位,秒十位,分個位,74LS92的管腳圖及功能表,秒十位進位信號,秒個位進位信號,2、時計數(shù)器的設計,用74LS390計數(shù)器中的兩個10進制級聯(lián)成100進制計數(shù)器，再用反饋清0法構成模24進制計數(shù)器。,時計數(shù)器是模M=24的計數(shù)器，計數(shù)規(guī)律是從00—01—02—…—22—23—00。,M=24小時計數(shù)器電路（參考）,CP,“1”,測試（LT）：試燈信號輸入端，用以檢查數(shù)碼管的好好。當LT=0七段全亮，顯示日。消隱1（BI）：熄滅信號輸入端，用于間歇顯示的控制。消隱2（RBI）：滅0信號輸入端。當它為0時，輸入DCBA=0000時，七段全滅，數(shù)碼管不顯示。,1.譯碼器,74LS48,74LS48是七段顯示譯碼器，能把二進制碼翻譯成十進制數(shù)，通過數(shù)碼管顯示出來。,四、譯碼顯示電路,74LS48的功能表,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2.數(shù)碼顯示器,共陰極數(shù)碼管,,,共陽極數(shù)碼管,3.譯碼顯示電路的連接,譯碼器47LS48的使能端全部接高電平，輸出端a、b、c、d、e、f、g分別與數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g一一對應相連。注意：數(shù)碼管的3或8管腳必須有一個接地。,當數(shù)字鐘接通電源或者計時出現(xiàn)誤差時，需要校正時間。校時是數(shù)字鐘應具備的基本功能。對校時電路的要求是，在小時校正時，不影響分和秒的正常計數(shù)；在分校正時，不影響秒和小時的正常計數(shù)。校時電路是由與非門構成的組合邏輯電路，校時開關S1或S2為“0”或“1”時，可能會產(chǎn)生抖動，這里，接電容C1、C2可以緩解抖動。必要時還應將其改為去抖動開關電路。,五、校時電路,,CLK=CLK秒S1+CLK校S1=CLK秒S1*CLK校S1,當S1=1時，CLK=CLK秒當S1=0時，CLK=CLK校,CLK,校時信號,秒十位進位信號,六、整點報時電路,仿廣播電臺整點報時電路的功能要求：每當數(shù)字鐘計時快要到整點時發(fā)出聲響，通常按照4低音1高音的順序發(fā)出間斷聲響，以最后一聲高音結束的時刻為整點時刻。設4聲低音（約500Hz）分別發(fā)生在59分51秒、53秒、55秒及57秒，最后一聲高音（約1kHz）發(fā)生在59分59秒，它們的持續(xù)時間均為1秒。,分個位,分十位,秒十位,秒個位,Q3Q2Q1Q0,0101,1001,0101,0000,0001,0010,0011,0100,0101,0110,0111,1000,1001,5,9,5,Q3Q2Q1Q0,Q3Q2Q1Q0,Q3Q2Q1Q0,整點報時條件,分十位的Q2Q0=11,分個位的Q3Q0=11,秒十位的Q2Q0=11,秒個位的Q0=1時,9,5,1、3、5、7、9,5,,,,,,,,整點報時電路圖,,,數(shù)字石英鐘的設計電路圖（參考）,電路安裝與調試,一、指定元器件；材料；工具74LS006、74LS201、74LS731、74LS3905、74LS922、74LS486、數(shù)碼管6、晶振1、蜂鳴器1三極管90111、開關3、電阻、電容面包板、導線、剪刀、鑷子、剝線鉗,蜂鳴器,單刀雙擲開關,三極管9011,石英晶振,ebc,二、安裝與調試在面包板上合理分配各功能區(qū)，按功能單元逐個安裝。先安裝主體電路，再安裝擴展電路。安裝過程中注意安裝好一塊，調試一塊。然后再整體連接調試。,面包板上合理分配各功能區(qū),注意事項：1、使用時集成塊時要認清型號及管腳功能，注意管腳順序（槽口方向），正確處理各功能腳的電平，電源正負不要接反。2、布線要整齊、美觀，用顏色區(qū)分連線的功能（如電源正負、秒脈沖等），注意用線不要太長，盡量避免導線間相互跨接，導線裸露端頭以4mm左右為好。,1.設計任務與要求2.系統(tǒng)設計思路與總體方案（系統(tǒng)框圖，各功能塊的劃分與組成）3.單元電路設計與分析4.電路的安裝與調試5.總結，心得6.元器件明細表,設計報告要求,