數(shù)字鐘(鬧鐘+秒表+整點(diǎn)報(bào)時(shí)+校時(shí)).doc

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總結(jié)設(shè)計(jì)報(bào)告 數(shù)字鐘 2017-3-16 自動(dòng)化B 魯宇軒  設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介 數(shù)字鐘的主要由74160計(jì)數(shù)器、7447譯碼器和顯示電路來(lái)實(shí)現(xiàn)基本功能，而校時(shí)、整點(diǎn)報(bào)時(shí)、秒表和鬧鐘電路實(shí)現(xiàn)其擴(kuò)展功能。整個(gè)電路的秒脈沖（即1HZ）由事先封裝好的分頻電路產(chǎn)生，秒脈沖送入74160計(jì)數(shù)器，‘秒’‘分’‘時(shí)’的計(jì)數(shù)器分別送到對(duì)應(yīng)的譯碼器，然后再將信號(hào)送到顯示電路顯示時(shí)間。本次數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)周期為24小時(shí)制，顯示滿刻度為23時(shí)59分59秒，星期顯示方面為周一~周六+周日。擴(kuò)展功能的校時(shí)電路為自動(dòng)校時(shí)，在校準(zhǔn)‘分’‘時(shí)’顯示后，可以在這個(gè)數(shù)的基礎(chǔ)上繼續(xù)運(yùn)行，在整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能中，當(dāng)數(shù)字鐘運(yùn)行至整點(diǎn)前4秒時(shí)（例：23時(shí)59分56秒）即開(kāi)始報(bào)時(shí)，持續(xù)5秒后停止，整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能不可手動(dòng)關(guān)閉。秒表功能方面，設(shè)計(jì)給定脈沖為100HZ，為4位顯示，最大設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)為60.99秒，可以手動(dòng)暫停/開(kāi)始和清零。最后是鬧鐘功能，鬧鐘設(shè)計(jì)響應(yīng)時(shí)間為60秒，并且可以手動(dòng)開(kāi)啟/關(guān)閉鬧鐘。 設(shè)計(jì)框圖 單元模塊設(shè)計(jì) 一、‘秒’電路 秒電路由兩片74161計(jì)數(shù)器加秒脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)60進(jìn)制的計(jì)數(shù)，再通過(guò)兩片7447譯碼 器將信號(hào)給到顯示模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)秒的功能。 二、‘分’電路 ‘分’電路和秒電路一樣為60進(jìn)制，由兩片74160計(jì)數(shù)器和秒進(jìn)位脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)分功能，再由7447譯碼器將信號(hào)給至顯示電路 三、‘時(shí)’電路 ‘時(shí)’電路和‘秒’‘分’電路有所不同，‘時(shí)’電路為24進(jìn)制，可由兩片74160計(jì)數(shù)器和分進(jìn)位脈沖實(shí)現(xiàn)‘時(shí)’功能，再由譯碼器將信號(hào)給顯示電路。 四、星期電路 基本功能中星期顯示最為復(fù)雜，因?yàn)橛?jì)數(shù)器默認(rèn)初始值為0，可能導(dǎo)致下載至實(shí)驗(yàn)箱初始星期顯示為0，另外根據(jù)要求需顯示星期一、二、三、四、五、六、日，又加大了星期電路的設(shè)計(jì)難度，為解決上述問(wèn)題，此處采用邏輯門(mén)通過(guò)一些邏輯關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)星期功能。 QD QC QB QA D C B A (0) 0 0 0 0 0 0 0 1 (1) (1) 0 0 0 1 0 0 1 0 (2) (2) 0 0 1 0 0 0 1 1 (3) (3) 0 0 1 1 0 1 0 0 (4) (4) 0 1 0 0 0 1 0 1 (5) (5) 0 1 0 1 0 1 1 0 (6) (6) 0 1 1 0 1 0 0 0 (8) 通過(guò)真值表對(duì)應(yīng)的關(guān)系，畫(huà)出卡諾圖，化簡(jiǎn)得到A、B、C、D與QA、QB、QC、QD對(duì)應(yīng)的邏輯關(guān)系，雖然邏輯電路比較復(fù)雜，但是很好的解決了計(jì)數(shù)器默認(rèn)初始值為0導(dǎo)致星期顯示存在0的情況，并且實(shí)現(xiàn)了周六到周日到周一的完美跳轉(zhuǎn)。 五、校時(shí)功能 當(dāng)重新接通電源或走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)都需要進(jìn)行校正，本次校時(shí)電路采用的是自動(dòng)校時(shí)，校準(zhǔn)對(duì)象為‘分’‘時(shí)’‘星期’。 初始QN端口數(shù)據(jù)為1 在沒(méi)有進(jìn)位脈沖和校時(shí)需求的情況下，校時(shí)取非（位0）再與1與非為1，校時(shí)（為1）與進(jìn)位端（為0）取與非為1，兩個(gè)1信號(hào)再取與非后為0，輸出信號(hào)給到低位的置數(shù)端，此時(shí)0信號(hào)使其既不計(jì)數(shù)也不校時(shí)。 而在有進(jìn)位脈沖而沒(méi)有校時(shí)需求的情況下，校時(shí)端取非（為0）再和1與非為1，校時(shí)（為1）與進(jìn)位端（為1）取與非為0, 此后1再與0取與非得到1，此時(shí)1信號(hào)使其計(jì)數(shù)直到進(jìn)位脈沖消失（即計(jì)數(shù)一個(gè)脈沖）。 最后在有校時(shí)需求的情況下，由于T觸發(fā)器的作用，使校時(shí)翻轉(zhuǎn)為0，校時(shí)取非（為1）再和1與非得到0，另外無(wú)論進(jìn)位信號(hào)是1還是0和校時(shí)(為0)取與非均為1,此后0再和1與非得到1，自動(dòng)校時(shí)功能打開(kāi)，再次給T觸發(fā)器脈沖即可關(guān)掉校時(shí)。  六、整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能 一般電子鐘都具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能，即在時(shí)間出現(xiàn)整點(diǎn)時(shí)，電子鐘會(huì)自動(dòng)報(bào)時(shí)，以示提醒。其作用方式為秒計(jì)數(shù)的個(gè)位和十位以及分計(jì)數(shù)的個(gè)位和十位都為零時(shí)，觸發(fā)發(fā)聲器，即其全部為0000的時(shí)候，將這16位全部接到非門(mén)，將低電平轉(zhuǎn)換成高電平，然后兩兩相與，最后輸出接上發(fā)聲器，即可實(shí)現(xiàn)正點(diǎn)報(bào)時(shí)功能，本次報(bào)時(shí)時(shí)間延長(zhǎng)至5秒從56秒時(shí)蜂鳴器便發(fā)出聲響直至整點(diǎn)。  七、秒表功能 秒表功能實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)，最大計(jì)時(shí)時(shí)間為60.99秒  八、鬧鐘功能 鬧鐘功能的實(shí)現(xiàn)運(yùn)用了8位數(shù)字比較器74688，來(lái)比較鬧鐘設(shè)定時(shí)間和當(dāng)前數(shù)字鐘運(yùn)行時(shí)間，當(dāng)其一致時(shí)觸發(fā)蜂鳴器。 當(dāng)前鬧鐘功能和秒表均可單獨(dú)運(yùn)行，但需讓其能夠在屏幕上顯示，就涉及到屏幕復(fù)用的問(wèn)題，要讓屏幕能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字鐘和鬧鐘秒表的切換，且切換至秒表鬧鐘功能后數(shù)字鐘仍在后臺(tái)運(yùn)行，就要運(yùn)用到8位2選一數(shù)據(jù)選擇器： 經(jīng)過(guò)鬧鐘、秒表、校時(shí)擴(kuò)展功能的添加，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)臺(tái)按鍵不足，key1、key2、key3分別校時(shí)‘分’、‘時(shí)’‘星期’，key4用來(lái)手動(dòng)清零秒表，key5是開(kāi)始和暫停秒表計(jì)時(shí)，key6和key7原計(jì)劃用來(lái)設(shè)定鬧鐘的時(shí)間，key8切換屏幕顯示，這樣一來(lái)鬧鐘功能就無(wú)法關(guān)閉，一旦到了設(shè)定的時(shí)間便會(huì)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(fù)用，通過(guò)將key1和key8通過(guò)一些邏輯關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了在數(shù)字鐘顯示時(shí)key1用來(lái)校準(zhǔn)‘分’電路，而當(dāng)切換至秒表和鬧鐘功能時(shí)，key1又可以用來(lái)調(diào)整鬧鐘的分鐘位，相應(yīng)的將key2和key8聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)了在數(shù)字鐘顯示時(shí)key2為‘時(shí)’校準(zhǔn)按鍵，切換至秒表和鬧鐘功能時(shí)，key2同樣可以調(diào)整鬧鐘的‘時(shí)’，至此key6和key7按鍵空出，再將鬧鐘開(kāi)啟和關(guān)閉功能賦予于key6，這樣一來(lái)鬧鐘便可以自由開(kāi)啟和關(guān)閉，并且還多出一個(gè)key7按鍵，為日后增加其他擴(kuò)展留下了可能。  九、總結(jié) 大二上學(xué)期，我們就學(xué)習(xí)了電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分和模擬部分），光憑課本上的知識(shí)，顯得非常的枯燥無(wú)趣，并且我們也不是很清楚這個(gè)學(xué)科的具體用途，但是通過(guò)這兩周的課程設(shè)計(jì)，收獲可謂頗多，不僅讓我學(xué)習(xí)了如何通過(guò)網(wǎng)絡(luò)去查閱自己所需要的資料，還讓我深入得運(yùn)用了數(shù)電的知識(shí)去獨(dú)立設(shè)計(jì)了數(shù)字鐘，不論是結(jié)果還是過(guò)程，都十分的讓人印象深刻，通過(guò)將自己所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)生活的物件，讓我們了解到大學(xué)所學(xué)知識(shí)的用途，這樣更加激勵(lì)我們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)中投入更多的精力。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)不光有收獲，而且還有一些對(duì)以后這類課程設(shè)計(jì)的反思：設(shè)計(jì)的過(guò)程中要預(yù)先給自己將來(lái)擴(kuò)展留足夠的空間，否則會(huì)造成電路十分的混亂，倘若出現(xiàn)邏輯問(wèn)題，就十分的難被發(fā)現(xiàn)，事先將各個(gè)模塊封裝好這樣修改電路也是個(gè)別模塊的小修小改，另外在動(dòng)手連接電路之前，可以再多想想有沒(méi)有更加簡(jiǎn)潔的邏輯，否則太過(guò)復(fù)雜的邏輯造成電路響應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，引起不必要的麻煩。