数字钟的课程设计(电气类)
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电力电子数字钟课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习电力电子数字钟的相关知识,让学生掌握数字电子钟的组成原理、设计方法和制作技巧。
在知识目标方面,学生需要了解数字电子钟的基本原理,掌握电子元件的选型和电路图的设计;在技能目标方面,学生需要能够独立完成数字电子钟的制作,并具备一定的故障排查能力;在情感态度价值观目标方面,学生应该培养对电力电子技术的兴趣,增强创新意识和实践能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括电力电子数字钟的基本原理、电路设计、元器件选型、制作与调试。
具体包括以下几个部分:1.电力电子数字钟的基本原理:介绍数字电子钟的工作原理,包括时钟发生器、计数器、显示器等基本组成部分。
2.电路设计:讲解数字电子钟的电路图设计,包括电源电路、时钟电路、计数电路、显示电路等。
3.元器件选型:介绍数字电子钟所需的各种电子元件的选型方法,如晶体振荡器、计数器芯片、显示驱动芯片等。
4.制作与调试:讲解数字电子钟的制作过程,包括电路板布局、焊接、编程、调试等步骤。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性,本课程将采用多种教学方法,如讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
在教学过程中,教师将结合实际案例进行讲解,引导学生主动思考问题,并通过实验操作让学生亲身体验数字电子钟的制作过程。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验,我们将准备以下教学资源:1.教材:选用电力电子数字钟相关教材,为学生提供系统性的理论知识。
2.参考书:提供相关的电子技术参考书籍,方便学生深入学习。
3.多媒体资料:制作课件、视频等多媒体资料,帮助学生形象地理解电力电子数字钟的工作原理。
4.实验设备:准备数字电子钟实验套件,让学生动手实践,提高实际操作能力。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化的评价方式,以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。
评估主要包括以下几个方面:1.平时表现:通过课堂参与、提问、讨论等环节,评估学生的学习态度和积极性。
数电电子钟课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握数字电路基础知识,特别是时序逻辑电路的原理和应用;2. 能够理解电子时钟的组成和工作原理,掌握电子时钟的设计方法;3. 学会使用常见数字电路元器件,如晶体振荡器、计数器、显示器件等,并能进行正确连接。
技能目标:1. 培养学生运用所学知识进行实际电子电路设计的能力,具备分析和解决实际问题的技能;2. 通过课程实践,提高学生动手操作能力,能够正确使用相关仪器和工具进行电子电路搭建;3. 培养学生团队协作和沟通能力,能够就设计过程中遇到的问题进行有效讨论和解决方案的提出。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对电子科学的兴趣,培养积极探索、勇于创新的精神;2. 增强学生的环保意识,养成节约能源、爱护电子元器件的好习惯;3. 培养学生面对挫折和困难时,保持积极乐观的心态,勇于克服和解决问题。
课程性质:本课程为实践性较强的课程,旨在通过电子时钟的设计与制作,让学生将理论知识与实际应用相结合。
学生特点:学生具备一定的数字电路基础,对电子制作有较高的兴趣,但动手能力和实际问题解决能力有待提高。
教学要求:注重理论与实践相结合,充分调动学生的积极性,引导他们通过团队协作完成课程任务。
在教学过程中,关注学生个体差异,鼓励他们提出问题、解决问题,提高自主学习能力。
最终实现对课程目标的分解和达成。
二、教学内容本课程依据以下教材章节组织教学内容:1. 《数字电路》第四章:时序逻辑电路原理及其应用;2. 《电子技术》第三章:数字电路元器件及其特性;3. 《电子制作实践》第五章:电子时钟的设计与制作。
教学内容安排如下:1. 数字电路基础知识回顾,重点复习时序逻辑电路的原理和功能;2. 介绍电子时钟的组成,包括时钟振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器件等;3. 讲解晶体振荡器的原理和选型,分析不同类型计数器的特点和应用;4. 实践操作部分,指导学生进行电子时钟的电路设计、元器件选型、电路搭建及调试;5. 依据课程进度,安排以下教学实践活动:a. 2学时:晶体振荡器实验,熟悉振荡器的工作原理和调试方法;b. 2学时:计数器实验,掌握不同类型计数器的连接和使用;c. 4学时:电子时钟设计与制作,分组进行电路设计、搭建、调试及展示。
数字钟一.基本功能1、设计一个数字钟,能够显示当前时间,分别用6个数码管显示小时、分钟、秒钟的时间,秒针的计数频率为1Hz,可由系统脉冲分频得到。
2、在整点进行提示,可通过LED闪烁实现,闪烁频率及花型可自己设计。
3、能够调整小时和分钟的时间,调整的形式为通过按键进行累加。
4、具有闹钟功能,闹钟时间可以任意设定(设定的形式同样为通过按键累加),并且在设定的时间能够进行提示,提示同样可以由LED闪烁实现。
二.扩展功能1、设计模式选择计数器,通过计数器来控制各个功能之间转换。
2、调整当前时间以及闹钟时间,在按键累加的功能不变的基础上,增加一个功能,即当按住累加键超过3秒,时间能够以4Hz的频率累加。
3、用LCD液晶屏来显示当前时间及功能模式。
library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;use ieee.std_logic_arith.all;entity clock isport(clk: in std_logic; --27M晶振key3,key2,key0: in std_logic:='1'; --时、分、模式按钮,下降沿触发ledg: o ut std_logic_vector(2 downto 0):="000"; --整点提示ledr: out std_logic_vector(2 downto 0):="000"; --闹铃hex7,hex6,hex5,hex4,hex3,hex2,hex0,hex1: out std_logic_vector(6 downto 0) --数码管显示);end;architecture a of clock issignal x: integer range 1 to 13500000:=1; --记27M的上升沿个数signal clka: std_logic; --1HZsignal temp1,temp2,temp3,temp4,temp5,temp6: std_logic_vector(3 downto 0):="0000"; --时分秒走时signal xianshi1,xianshi2,xianshi3,xianshi4,xianshi5,xianshi6:std_logic_vector(3 downto 0):="0000"; --数码管显示signal temp0: std_logic_vector(1 downto 0):="00"; --模式显示signal tfen1,tfen2,tshi1,tshi2,nfen1,nfen2,nshi1,nshi2: std_logic_vector(3 downto 0); --调时和闹铃时的分、时的个位和十位signal naoling1,naoling2,naoling3,naoling4: std_logic_vector(3 downto 0); --闹铃调时时的显示begin--分频,产生1HZ的时钟process(clk)beginif clk'event and clk='1' thenx<=x+1;if x=13500000 thenclka<=not clka; --27M每13500000个上升沿clka取反x<=1;end if;end if;end process;--模式选择器,用按键控制,有0、1、2 三种模式process(key0)beginif key0'event and key0='0' thenif temp0="10" then --模式2时,再按键则进入模式0temp0<="00";elsetemp0<=temp0+1;end if;end if;end process;--模式用数码管显示process(temp0)begincase temp0 iswhen "00" => hex0<="1000000";--显示0when "01" => hex0<="1111001";--显示1when "10" => hex0<="0100100";--显示2when others => hex0<="0000000";--显示全亮end case;end process;--模式1时,调时,调节时钟的分process(key2,temp0)beginif temp0="01" thenif key2'event and key2='0' thenif tfen1="1001" then --个位到9,十位加1if tfen2="0101" then --加到59,则归零tfen1<="0000";tfen2<="0000";elsetfen2<=tfen2+1;tfen1<="0000";end if;elsetfen1<=tfen1+1;end if;end if;end if;end process;--模式1时,调时,调节时钟的时process(key3,temp0)beginif temp0="01" thenif key3'event and key3='0' thenif tshi1="1001" then ----个位到9,十位加1tshi1<="0000";tshi2<=tshi2+1;elsif tshi1="0011" and tshi2="0010" then --到23,则归零tshi1<="0000";tshi2<="0000";elsetshi1<=tshi1+1;end if;end if;end if;end process;--模式2时,设定闹铃,设定时钟的分process(key2,temp0)beginif temp0="10" thenif key2'event and key2='0' thenif nfen1="1001" then ----个位到9,十位加1if nfen2="0101" then --加到59,则归零nfen1<="0000";nfen2<="0000";elsenfen2<=nfen2+1;nfen1<="0000";end if;elsenfen1<=nfen1+1;end if;end if;end if;end process;--模式2时,设定闹铃,设定时钟的时process(key3,temp0)beginif temp0="10" thenif key3'event and key3='0' thenif nshi1="1001" then ----个位到9,十位加1nshi1<="0000";nshi2<=nshi2+1;elsif nshi1="0011" and nshi2="0010" then --到23,则归零nshi1<="0000";nshi2<="0000";elsenshi1<=nshi1+1;end if;end if;end if;end process;--三种模式间的显示及传递process(clka,temp0)beginif temp0="01" then --模式1时,传递调时的时,分temp3<=tfen1;temp4<=tfen2;temp5<=tshi1;temp6<=tshi2;xianshi3<=temp3; --模式1时,显示时,分xianshi4<=temp4;xianshi5<=temp5;xianshi6<=temp6;elsif temp0="10" then --模式2时,传递闹铃的时,分naoling1<=nfen1;naoling2<=nfen2;naoling3<=nshi1;naoling4<=nshi2;xianshi3<=naoling1; --模式2时,显示闹铃的时,分xianshi4<=naoling2;xianshi5<=naoling3;xianshi6<=naoling4;elsifclka'event and clka='1' then --正常走时,即temp0=00if temp1="1001" then --秒的个位到9,十位加1if temp2="0101" then --秒到59,则归零,分的个位加1temp1<="0000";temp2<="0000";temp3<=temp3+1;if temp3="1001" then --分的个位到9,十位加1if temp4="0101" then --分到59,则归零,时的个位加1temp3<="0000";temp4<="0000";temp5<=temp5+1;if temp5="1001" then --时的个位到9,十位加1temp5<="0000";temp6<=temp6+1;elsif temp5="0011" and temp6="0010" then --时到23,则归零temp5<="0000";temp6<="0000";end if;elsetemp3<="0000";temp4<=temp4+1;end if;elsetemp3<=temp3+1;end if;elsetemp1<="0000";temp2<=temp2+1;end if;elsetemp1<=temp1+1;end if;----到设置的闹铃时则ledr(0--2)三个灯亮,一分钟后熄灭if temp3=naoling1 and temp4=naoling2 and temp5=naoling3 and temp6=naoling4 thenledr<="111";elseledr<="000";end if;----到整点时时则ledg(0--2)三个灯亮,一分钟后熄灭if temp3="0000" and temp4="0000" thenledg<="111";elseledg<="000";end if;--将走时传递给显示译码xianshi1<=temp1;xianshi2<=temp2;xianshi3<=temp3;xianshi4<=temp4;xianshi5<=temp5;xianshi6<=temp6;end if;end process;----数码管显示译码process(xianshi1,xianshi2,xianshi3,xianshi4,xianshi5,xianshi6) begincase xianshi1 iswhen "0000" => hex2<="1000000";when "0001" => hex2<="1111001";when "0010" => hex2<="0100100";when "0011" => hex2<="0110000";when "0100" => hex2<="0011001";when "0101" => hex2<="0010010";when "0110" => hex2<="0000010";when "0111" => hex2<="1111000";when "1000" => hex2<="0000000";when "1001" => hex2<="0010000";when others => hex2<="1000000";end case;case xianshi2 iswhen "0000" => hex3<="1000000";when "0001" => hex3<="1111001";when "0010" => hex3<="0100100";when "0011" => hex3<="0110000";when "0100" => hex3<="0011001";when "0101" => hex3<="0010010";when others => hex3<="1000000";end case;case xianshi3 iswhen "0000" => hex4<="1000000";when "0001" => hex4<="1111001";when "0010" => hex4<="0100100";when "0011" => hex4<="0110000";when "0100" => hex4<="0011001";when "0101" => hex4<="0010010";when "0110" => hex4<="0000010";when "0111" => hex4<="1111000";when "1000" => hex4<="0000000";when "1001" => hex4<="0010000";when others => hex4<="1000000";end case;case xianshi4 iswhen "0000" => hex5<="1000000";when "0001" => hex5<="1111001";when "0010" => hex5<="0100100";when "0011" => hex5<="0110000";when "0100" => hex5<="0011001";when "0101" => hex5<="0010010";when others => hex5<="1000000";end case;case xianshi5 iswhen "0000" => hex6<="1000000";when "0001" => hex6<="1111001";when "0010" => hex6<="0100100";when "0011" => hex6<="0110000";when "0100" => hex6<="0011001";when "0101" => hex6<="0010010";when "0110" => hex6<="0000010";when "0111" => hex6<="1111000";when "1000" => hex6<="0000000";when "1001" => hex6<="0010000";when others => hex6<="1000000";end case;case xianshi6 iswhen "0000" => hex7<="1000000";when "0001" => hex7<="1111001";when "0010" => hex7<="0100100";when others => hex7<="1000000";end case;hex1<="1111111"; ---关闭hex1数码管end process;end;。
数电课程设计数字钟一、课程目标知识目标:1. 理解数字钟的基本原理和组成,掌握数字电路基础知识;2. 学会运用组合逻辑电路设计数字钟的时、分、秒显示部分;3. 掌握数字钟的计时功能,了解其工作过程和调试方法;4. 了解数字钟在实际应用中的优势,如精确度、稳定性等。
技能目标:1. 能够运用所学知识,设计并搭建一个简单的数字钟电路;2. 培养动手实践能力,学会使用相关仪器、工具进行电路搭建和调试;3. 提高问题解决能力,能够分析并解决数字钟运行过程中出现的问题;4. 学会团队协作,与他人共同完成课程设计任务。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电子技术的兴趣,激发创新意识;2. 培养学生的耐心、细心和责任心,养成良好的学习习惯;3. 引导学生关注科技发展,认识数字技术在实际生活中的应用;4. 培养学生的环保意识,注意电子垃圾的处理和回收。
课程性质:本课程为实践性较强的课程,注重培养学生的动手能力和实际操作技能。
学生特点:学生已具备一定的数字电路基础知识,具有较强的求知欲和动手欲望。
教学要求:结合课程性质和学生特点,采用理论教学与实践操作相结合的方式,注重启发式教学,引导学生主动参与课程设计过程,提高学生的实践能力和创新能力。
通过课程目标的分解,确保学生能够达到预定的学习成果,为后续的教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 数字钟原理及组成- 了解数字钟的基本工作原理- 掌握数字钟的各个组成部分,如振荡器、分频器、计数器、显示电路等2. 组合逻辑电路设计- 学习组合逻辑电路的设计方法- 应用组合逻辑电路设计数字钟的时、分、秒显示部分3. 数字电路基础知识- 复习数字电路基础知识,如逻辑门、触发器、计数器等- 了解不同类型数字电路的特点和应用4. 数字钟电路搭建与调试- 学习数字钟电路的搭建方法- 掌握数字钟电路的调试技巧,分析并解决常见问题5. 教学内容安排与进度- 第一周:数字钟原理及组成,数字电路基础知识复习- 第二周:组合逻辑电路设计,数字钟显示部分设计- 第三周:数字钟电路搭建,初步调试- 第四周:数字钟电路调试,优化与改进6. 教材章节及内容列举- 教材第三章:数字电路基础- 教材第四章:组合逻辑电路- 教材第五章:时序逻辑电路- 教材第六章:数字钟设计与实践教学内容科学、系统,注重理论与实践相结合,以学生动手实践为主,充分调动学生的积极性,培养实际操作能力。
电子数字时钟课程设计报告(数电)第一篇:电子数字时钟课程设计报告(数电)数字电子钟的设计1.设计目的数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置,与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性,且无机械装置,具有更更长的使用寿命,因此得到了广泛的使用。
数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路,其中包括了组合逻辑电路和时序电路。
因此,我们此次设计数字钟就是为了了解数字钟的原理,从而学会制作数字钟。
而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。
且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路。
通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。
1.1设计指标1.时间以12小时为一个周期;2.显示时、分、秒;3.具有校时功能,可以分别对时及分进行单独校时,使其校正到标准时间; 1.2 设计要求1、电路设计原理说明2、硬件电路设计(要求画出电路原理图及说明)3、实物制作:完成的系统能达到题目的要求。
4、完成3000字的课程设计报告2.功能原理2.1 数字钟的基本原理数字电子钟由信号发生器、“时、分、秒”计数器、LED数码管、校时电路、整点报时电路等组成。
工作原理为时钟源用以产生稳定的脉冲信号,作为数字种的时间基准,要求震荡频率为1HZ,为标准秒脉冲。
将标准秒脉冲信号送入“秒计数器”,该计数器采用60进制计数器,每累计60秒发出一个“分脉冲”信号,该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。
“分计数器”也采用60进制计数器,每累计60分,发出一个“时脉冲”信号,该信号将被送到“时计数器”。
“时计数器”采用24进制计数器,可以实现24小时的累计。
LED数码管将“时、分、秒”计数器的输出状态显示。
校时电路是来对“时、分、秒”显示数字进行校对调整。
2.2 原理框图3.功能模块3.1 振荡电路多谐振荡器也称无稳态触发器,它没有稳定状态,同时无需外加触发脉冲,就能输出一定频率的矩形波形(自激振荡)。
目录引言 (1)一、设计意义及要求 (2)1.1设计意义 (2)1.2设计要求 (2)二、方案设计 (2)2.1设计思路 (2)2.2方案设计 (2)2.2.1设计方案一电路图 (2)2.2.2设计方案二电路图 (3)2.3方案比较 (3)三、部分电路设计 (4)3.1秒脉冲信号发生器 (4)3.2 秒、分、时计时器电路设计 (4)3.2.1 六十进制计数器 (4)3.2.2二十四进制计数器 (5)3.3 译码显示电路 (6)3.5整点报时电路 (7)四、调试与检测 (8)4.1 调试中的故障及解决办法 (8)4.1.1 乱码 (8)4.1.2 报时不理想 (8)4.1.3 小时十位不进位 (8)4.1.4 跳变严重 (9)4.2 调试与运行结果 (9)4.2.1 组装电路方法 (9)4.2.2 运行结果 (9)五、仿真操作步骤与使用说明 (9)5.1仿真操作步骤 (9)5.2使用说明 (9)六、结束语 (10)七、附录 (10)附件1:参考文献 (10)附件2:元器件清单 (11)附件3:本科生课程设计成绩评定表 (12)引言武汉理工大学《电工电子综合课程设计》说明书(数字时钟设计)数字钟是一种典型的数字电路,其中包括了组合逻辑电路和时序电路。
目前,数字钟的功能越来越强,并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。
数字钟适用于自动打铃、自动广播,也适用于节电、节水及自动控制多路电器设备。
它是由数子钟电路、定时电路、放大执行电路、电源电路组成。
为了简化电路结构,数字钟电路与定时电路之间的连接采用直接译码技术。
具有电路结构简单、动作可靠、使用寿命长、更改设定时间容易、制造成本低等优点。
一、设计意义及要求1.1设计意义设计数字钟是为了让我们了解数字钟的原理,加深对我们所学知识的了解和认识、以及知识迁移的能力。
而且通过数字钟的制作我们可以亲身实践在实际制作中中小规模集成电路的作用以及使用方法。
由于数字钟包含组合逻辑电路和时序电路,通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理及使用方法,以及各种电路之间是怎样联系起来的。
电工课程设计之数字时钟一、教学目标本节课的学习目标为:1.学生能够理解数字时钟的基本原理和电路构成。
2.学生能够掌握各种数字电路元件的功能和应用。
3.学生能够了解电工测量仪器的基本原理和使用方法。
4.学生能够分析数字时钟电路图,并理解各个部分之间的关系。
5.学生能够独立完成数字时钟电路的搭建和调试。
6.学生能够使用电工测量仪器进行电路参数的测量和分析。
情感态度价值观目标:1.学生能够培养对电工技术的兴趣和好奇心,提高学习的积极性。
2.学生能够理解电工技术在现代社会中的重要性和应用价值。
3.学生能够形成对科学探究的热爱,培养创新精神和团队合作意识。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分:1.数字时钟的基本原理和电路构成。
2.各种数字电路元件的功能和应用。
3.电工测量仪器的基本原理和使用方法。
4.数字时钟电路的搭建和调试方法。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性,本节课将采用以下教学方法:1.讲授法:通过讲解数字时钟的基本原理和电路构成,使学生掌握相关知识。
2.讨论法:通过小组讨论,让学生探讨数字时钟电路的搭建和调试方法,提高学生的实践能力。
3.案例分析法:分析实际案例,使学生了解数字时钟在现实生活中的应用。
4.实验法:让学生亲自动手搭建和调试数字时钟电路,提高学生的实践操作能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验,我们将准备以下教学资源:1.教材:为学生提供数字时钟的基本原理、电路构成和电工测量仪器的相关知识。
2.参考书:为学生提供更多的学习资料,拓展学生的知识面。
3.多媒体资料:通过视频、图片等形式,让学生更直观地了解数字时钟的工作原理和电路搭建过程。
4.实验设备:为学生提供数字时钟电路搭建和调试的实验工具,包括电路板、元器件、测量仪器等。
五、教学评估本节课的评估方式包括以下几个方面:1.平时表现:通过观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况,评估学生的学习态度和理解程度。
电工电子技术课程设计报告——数字钟的设计与制作一、数字时钟简介及设计目的数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置,与传统的机械式时钟相比具有走时准确,显示直观且无机械装置等优点,除此之外它还具有更长的使用寿命,因此得到了广泛的应用。
数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路,其中包括了组合逻辑电路和时序电路。
因此,我们此次设计与制作数字钟主要是为了了解数字钟的原理,进而学会制作数字钟.而且通过数字钟的制作进一步了解各种在制作过程中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法.且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路.通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法.二、设计内容及要求(1)设计指标①由晶振电路产生1HZ标准秒信号;②分、秒为00~59六十进制计数器;③时为00~23二十四进制计数器;④周显示从1~7日为七进制计数器;⑤校时功能,可以分别对时及分进行单独校时,使其校正到标准时间;⑥整点报时功能,当时间到达整点前鸣叫五次低音(500HZ),整点时再鸣叫一次高音(1000HZ)。
(2)设计要求①画出电路原理图(或仿真电路图);②元器件及参数选择;③电路仿真与调试。
(3)制作要求自行装配和调试,并能发现问题和解决问题。
(4)编写设计报告写出设计与制作的全过程,附上有关资料和图纸,有心得体会。
三、原理框图数字钟实际上是一个对标准频率(1HZ)进行计数的计数电路。
由于计数的起始时间不可能与标准时间(如北京时间)一致,故需要在电路上加一个校时电路,同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。
通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。
数字电子钟的总体图如图(1)所示。
由图(1)可见,数字电子钟由以下几部分组成:石英晶体振荡器和分频器组成的秒脉冲发生器;校对电路;六十进制秒、分计数器、二十进制时计数器及七十进制日计数器;以及秒、分、时的译码显示部分等。
四.主要部分的实现方案1 秒脉冲电路由晶振32768Hz经CD4060分频为2Hz,再经过74LS74一次分频,即得1Hz 标准秒脉冲,提供给时钟计数脉冲。
电子数字钟课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解电子数字钟的基本原理,掌握电子数字钟的组成及各部分功能。
2. 学生能够运用所学知识,分析电子数字钟电路图,并识别其中的电子元件。
3. 学生掌握二进制和十进制的转换方法,并能够应用于电子数字钟的时间显示。
技能目标:1. 学生能够独立完成电子数字钟的组装和调试,提高动手实践能力。
2. 学生通过实际操作,培养解决实际问题的能力,提高逻辑思维和分析能力。
3. 学生能够运用所学知识,进行电子数字钟的简单故障排查和维修。
情感态度价值观目标:1. 培养学生热爱科学、积极探索的精神,提高对电子技术的兴趣。
2. 培养学生团队协作意识,学会与他人共同解决问题,培养良好的沟通能力。
3. 增强学生的环保意识,让学生了解电子产品在使用过程中应注意的节能环保问题。
课程性质:本课程属于电子技术实践课程,注重理论联系实际,提高学生的动手实践能力。
学生特点:学生处于初中年级,具有一定的物理知识和动手能力,对电子技术有一定的好奇心。
教学要求:结合学生特点,注重启发式教学,引导学生主动探究,提高学生的实践能力和创新能力。
在教学过程中,将课程目标分解为具体的学习成果,便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 电子数字钟原理:介绍电子数字钟的基本工作原理,包括时钟电路、计数器、译码器等组成部分及其功能。
教材章节:第二章 电子数字钟原理2. 电子元件识别:讲解电子数字钟中常用的电子元件,如电阻、电容、二极管、三极管等,并学会识别这些元件。
教材章节:第一章 电子元件基础3. 电路图分析:分析电子数字钟的电路图,理解各部分之间的联系,学会看懂并分析电路图。
教材章节:第三章 电路图分析与设计4. 二进制与十进制转换:介绍二进制与十进制之间的转换方法,并应用于电子数字钟的时间显示。
教材章节:第四章 数字电路基础5. 电子数字钟组装与调试:指导学生动手组装电子数字钟,并学会调试和排错,确保电子数字钟正常工作。
数电数字钟课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解数字时钟的基本原理,掌握数字电路基础知识;2. 学会使用集成门电路设计简单的数字电路,并能正确读取数字时钟电路图;3. 掌握数字时钟各模块(如秒脉冲发生器、计数器、译码器等)的功能及相互关系。
技能目标:1. 能够运用所学知识,设计并搭建一个简易的数电数字钟;2. 培养学生动手实践能力,学会使用相关仪器、工具进行电路连接和调试;3. 提高学生的问题分析和解决能力,能够针对数字时钟故障进行排查和修复。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对电子技术的兴趣,培养创新意识和团队合作精神;2. 培养学生严谨、细心的学习态度,养成良好的学习习惯;3. 增强学生对科技发展的关注,认识数字电路在实际应用中的价值。
分析课程性质、学生特点和教学要求,本课程目标旨在使学生在掌握数字电路基础知识的基础上,通过实际操作和设计,提高实践能力和创新意识,培养团队合作精神。
课程目标具体、可衡量,便于教师进行教学设计和评估。
在此基础上,将目标分解为具体的学习成果,为后续教学提供明确的方向。
二、教学内容1. 数字电路基础知识回顾:逻辑门电路、触发器、计数器等基本概念和工作原理。
2. 数字时钟原理:介绍数字时钟的构成、工作原理及各模块功能,如秒脉冲发生器、分频器、计数器、译码器等。
3. 教学案例:选用教材中相关的数字时钟案例,分析其电路原理和设计方法。
- 章节关联:第三章“组合逻辑电路”和第四章“时序逻辑电路”- 列举内容:3.2节“集成门电路”、4.3节“触发器”和4.4节“计数器”4. 实践操作:指导学生使用面包板、集成块等工具,搭建一个简易的数电数字钟。
- 进度安排:实践操作分为两个阶段,第一阶段为电路设计和搭建,第二阶段为电路调试和优化。
5. 故障排查与修复:教授学生针对数字时钟常见故障进行分析和解决的方法。
6. 课后拓展:引导学生关注数字电路在实际应用中的新技术和新发展。
教学内容根据课程目标进行选择和组织,确保科学性和系统性。
数字钟的设计
数字钟已成为人们日常生活中不可少的必需品,给人们的生活,学习,工作带来极大的方便。
数字钟是一种利用数字电路来显示时、分、秒的装置,与传统的机械钟相比,它具有走时准确,性能稳定,显示直观,无机械传动装置等特点。
字钟从原理上讲是一种典型的数字电路,其中包括了组合逻辑电路和时序电路。
因此,我们此次设计与制做数字钟就是为了了解数字钟的原理,从而学会制作数字钟. 而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法.且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路.通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。
一、总体方案的选择
1.要实现数字钟的各个功能,通过在图书馆和网络搜索相关的资料,总结出以下两种方案的框图。
方案一:利用单片机进行控制
方案二:利用数字电子技术进行控制
2.方案的比较和分析
第一种方案是通过单片机,进行编程进行控制,目前大多数数字时钟都是靠它实现的,实现简单,易于控制,但是单片器还没有学到,第二种方案是通过数字电子技术知识的综合运用能够把所学的知识跟实践相结合,特别是可以进一步的了解芯555.741s74.74ls90.74ls161等常用片,所以我选择了第二种方案。
二、单元电路的设计
1. 振荡器的设计
振荡器是数字钟的核心。
数字钟实际上是一个对标准频率(1HZ)进行计数的计数电路。
标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定,振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度,通常选用石英晶体构成振荡器电路。
一般来说,振荡器的频率越高,计时精度越高,具体电路如下
图1.晶体振荡器
但是由于不是很熟悉晶体振荡电路,在实验室又不容易找到,故选用所学的555 来做时钟脉冲信号的发生器。
用555组成的脉冲产生电路: R1=15*103Ω,R2=68*103Ω,C=10μF ,则555所产生的脉冲的为:f=1.43/[(R1+2*R2) *103* 10*106=0.947Hz,而设计要求为1Hz,因此其误差为5.3%,在精度要求不是很高的时候可以使用。
电路图如下
图2.555构成的振荡电路
2.分频器电路
分频器的作用就是把上述电路产生的1KHz的时钟脉冲信号变为1Hz的时钟脉冲信号,这里我采用的是74ls90,通过查资料可知74LS90计数器是一种中等规模二一五进制计数器,它由四个主从JK触发器和一些附加门电路组成,整个电路可分两部分,74LS90具有如下的五种基本工作方式:
五分频:即由F
D 、F
C
、和F
B
组成的异步五进制计数器工作方式。
十分频(8421码):将Q
A 与CK
2
联接,可构成8421码十分频电路。
六分频:在十分频(8421码)的基础上,将Q
B 端接R
1
,Q
C
端接R
2。
其计数顺序
为000~101,当第六个脉冲作用后,出现状态Q
C Q
B
Q
A
=110,利用Q
B
Q
C
=11
反馈到R
1和R
2
的方式使电路置“0”。
九分频:Q
A →R
1
、Q
D
→R
2
,构成原理同六分频。
十分频:(5421码):将五进制计数器的输出端Q
D
接二进制计数器的脉冲输入
端CK
1
,即可构成5421码十分频工作方式。
此外,据功能表可知,构成上述五种工作方式时,S
1、S
2
端最少应有一端接
地;构成五分频和十分频时,R
1、R
2
端亦必须有一端接地。
分频器具体的电路图
如下所示
图3.分频器的具体电路
4.计数器的设计
分和秒计数器都是模M=60的计数器其计数规律为00—01—…—58—59—00…选74LS92作十位计数器,74LS90作个位计数器,再将它们级联组成模数M=60的计数器时计数器是一个“12翻1”的特殊进制计数器即当数字钟运行到12时59 分59秒时,秒的个位计数器再输入一个秒脉冲时,数字钟应自动显示为01时00 分00秒,实现日常生活中习惯用的计时规律选用74LS191和74LS74.电路图如下
图4.计数器的电路
5.译码器电路的设计
译码和数码显示电路是将数字钟和计时状态直观清晰地放映出来,被人们的视觉器官所接受,它的任务就是将计数器输出的8421BCD码译成数码器显示所需要的高低电平。
这里所选用的译码器就是常用的BCD译码/驱动器74LS48,其中A1、A2、A3、A4与计数器的四个输出端按设计要求相连或接地,a、b、c、d、e、f、g则与七段数码显示器对应端相连。
具体电路图如下
图5.译码器电路
6.校正电路的设计
校时电路是在刚接通电源或钟表走时出现误差时进行时间校准,本电路只对 分和时进行校准。
校时电路要求各种校准必须互不影响,即在小时校正时不影响分 和秒的正常计数;在分校正是不影响小时和秒的正常计数。
校时方式有“快校时” 和“慢校时”两种,“快校时”是通过开关控制,使计数器对1Hz 的校时脉冲计数, “慢校时”是手动产生单脉冲作为校时脉冲。
具体电路如下图所示:其中S2为校” “分用的控制开关,S1为校“时”用的控制开关,校时脉冲采用分频器输出的1Hz 脉冲,当S1或S2分别为“0”时可进行“快校时”。
电路图如下
图6.校正电路图
7.报时电路的设计
整点报时电路的功能是要求每当数字钟计时到整点(或快到整点)时发出音响,通常按照四声低音一声高音的顺序发出间断声响,以最后一声高音结束的时刻为整点时刻。
设四声低音(约500Hz)分别发生在59分51秒、53秒、55秒、57秒,最后一声高音(约1KHz)发生在59秒,它们的持续时间为1s。
由此可见,报时时分和秒个位计数器的状态是不变的为59分,秒十位计数器的状态为:(QdQcQbQa)ds2=0101亦不变,只有秒个位计数器Qds1的状态可用来控制1KHz和500Hz的音频。
下表列出了秒计数器的状态和电路图如下
图7.秒个位计数器的时态
图8.报时电路
三、总电路图
图9.总电路图元器件明细表
四、仿真与调试
按照上述电路图进行连接线路并在multisim上进行仿真首先我们用示波器检验一下用555够成的电路是否能产生1KHz的时钟脉冲,如下图10所示。
分频器分别实现2分频,50分频和10分频,如下图11.12.13.所示。
图10.555产生1KHz的时钟脉冲电路
图11.分频器第一次变频
图12.分频器第二次变频
图13.变频器第三次改变频率
用multsim对总的电路图进行仿真如下图14所示,但在实验室里由于没有555 就直接用信号发生器进行代替。
计数器的种类也不全所以就直接用74ls161进行
做的,在实验室由于条件有限就直接没做校正和报时的那一块。
故理论和实际还
是有一定的差别的,具体在实验室电路图如下图15.16所示。
图14.总的电路图的仿真
电气工程学院课程设计报告
图15.实验室的电路图
图16.实验室的信号发生器
五、小结
数字电子技术课程设计是电子技术课程的实践性教学环节,是对我学习电子技术的综合性训练。
我做的是数字钟的设计,然而,要完成一个课题的设计要涉及到许多方面的知识。
通过上网查询和查阅相关书籍资料,让我知道了大量关于数字钟设计的知识,同时又重新将从前学过的知识复习了一遍,做到对各个集成块
电气工程学院课程设计报告
的引脚功能和工作原理都很清晰。
从而让我更深一步掌握了时序逻辑电路的功能,学会了做课程设计的一般步骤。
首先我制定出自己的设计方案,其次详细设计每一部分的,电路最后再根据原理方框图连接电路。
这不仅培养了我独立分析和解决实际问题的能习理论知识中的不足。
使我认识到了认真对待每一个知识点,脚踏实地的去学习,多向老师和同学请教.在此次设计中我非常感谢常老师,刘老师,我的设
计中一定存在很多不足之处,还望各位老师予以指正,提出修改的建议。
六、参考文献
1.《数字电子技术基础》康华光编著北京:高等教育出版社 2005
2.《电子技术基础课程设计》任为民编著北京:中央广播电视大学出版社1997
3.《电子技术》下册王子仪.殷广信编著北京:电子工业出版社 1986
4.《集成电路应用实例集锦》凌肇元编著北京:人民邮电出版社 1983。