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1、盲人报时钟11.1 设计目的11.2设计内容和要求11.3 盲人报时钟原理框图11.4 工作模块及功能21.4.1 振荡器原理21.4.2时间计数器电路21.4.3译码驱动电路21.4.4数码管21.5各单元模块设计和分析21.5.1振荡器电路31.5.2时间计数单元31.5.3译码驱动及显示单元61.5.4校时电源电路71.5.5报时与报分电路81.6总电路图111.7元器件清单121.8 总结12参考文献：14盲人报时钟1 设计目的1.进一步掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。2.进一步熟悉集成电路的引脚安排。3.进一步掌握数字钟的设计方法和和计数器相互级联的方法。4.进一步掌握数字系统的设计
2、和数字系统功能的测试方法。5.进一步掌握数字系统的制作和布线方法。2设计内容和要求1.具有时、分、秒计时功能（小时112），要求用数码管显示。 2.具有手动校时、校分功能。 3.设有报时、报分开关。当按报时开关时，能以声响数目告诉盲人。当按报分开关时，同样能以声响数目告诉盲人，但每响一下代表十分钟（报时与报分的声响的频率应不同）。3 盲人报时钟原理框图图1 报时钟原理框图4 工作模块及功能4.1 振荡器原理振荡器电路由555定时器构成，提供给数字钟一个频率稳定准确的1kz的脉冲，可以保证数字钟的准确走时及稳定性。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。4.2时间计数器电
3、路时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器以及时个位和时十位计数器电路构成，分别由74LS160构成，其中秒个位、分个位以及时个位为十进制计数器，秒十位以及分十位为六进制计数器，而时十位为二进制计数器，这样就能满足秒计数器及分计数器为六十进制，而时计数器为十二进制。4.3译码驱动电路译码驱动电路目的是将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，即采用74LS48来实现这个功能，并且可以为数码管正常工作提供足够的工作电流。4.4数码管LED显示器由发光二极管组成。基中长条形的发光管排列成“日”字形，它能显示各种数字及部份英文字母。通过译码器，将计数器电路输出的信号转
4、换为8421BCD码后，通过发光二极管显示当前数字。LED显示器有两种不同的形式：一种是发光二极管的阳极都连在一起的，称之为共阳极LED显示器；另一种是发光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极LED显示器。本设计采用的为共阴极LED数码管。5各单元模块设计和分析主体电路是功能部件或单元电路组成的，在设计这些电路及选择部件时，应尽量选用同类型的器件，如所有功能部件都采用TTL集成电路或者都用CMOS集成电路。本设计采用TTL集成电路。下面介绍各功能部件与单元电路的设计。5.1振荡器电路振荡器是构成数字式时钟的核心，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。本设计振荡器电路由555
5、定时器构成的多谐振荡器，通过对电阻、电容的调整，使该多谐振荡器输出频率为1Hz的精确稳定信号，为计数器单元提供脉冲信号。图2 振荡电路5.2时间计数单元在设计计数器之前，先对74LS160芯片的引脚和功能作一些说明以及有关连接的知识。521 74LS160芯片74LS160是十进制计数器，直接清零，异步清零端MR非为低电平时，不管时钟端CP信号状态如何，都可以完成清零功能。160的预置是同步的，当置入控制器PE非为低电平时，在CP上升沿作用下，输出端Q0-Q3数据端P0-P3一致。2 74LS160引脚图图3 74LS160D引脚3管脚图介绍表1 74LS160管脚表时钟CLK数据输入端AD清
6、零CLR使能ENP ENT置数LOAD数据输出端QAQD进位输出RCO4 74LS160的功能真值表表2 74LS160的功能真值表CLLOADENPENTCLKD C B AQD QC QB QA0XXXXX X X X0 0 0 010XX下降沿D C B AD C B A11X0XX X X X 保 持110XXX X X X 保 持1111下降沿X X X X 计 数5模块组成时间计数单元有时计数、分计数和秒计数等几个部分。时计数单元一般为12进制计数器计数器，其输出为两位8421BCD码形式；分计数和秒计数单元为60进制计数器，其输出也为8421BCD码。本设计采用两片74LS160
7、来产生60进制和12进制，秒个位计数单元为进制计数器，本实验通过与非门74LS00连接来实现 ，秒十位计数单元为进制计数器12通过与非门74LS00连接来实现，分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同，如图5所示。时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同，但是要求，整个时计数单元应为12进制计数器，所以在两块74LS160构成的100进制中截取12，就得在12的时候进行置数。12进制计数功能的电路如图4示。图4 60进制计数器电路图5 12进制计数器电路1.5.3译码驱动及显示单元计数器实现了对时间的累计以8421BCD码形式输出，选用显示译码电路将计数器的输出
8、数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流，选用74LS48作为显示译码电路，选用共阴LED数码管作为显示单元电路，如图6示。图6译码驱动和显示电路1.5.4校时电源电路当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正。通常，校正时间的方法是：首先截断正常的计数通路，然后再进行人工触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端，校正好后，再转入正常计时状态即可。根据要求，数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断分个位和时个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。图7示为所设计的校时电路。该电路可以使每次按动开关仅产生一个脉冲输出，能
9、有效地克服按钮开关机械抖动产生的影响。图8单步脉冲电路1.5.5报时与报分电路本设计采用74LS192减法计数器及74LS161来实现报时功能，74LS192输入端与译码器输出端相连，报分开关控制74LS192置数端，开关闭合，74LS192对闭合时刻的初值进行减法计数，输出端通过一个或门组合连至74LS161的CLR端，使计数器减至零时停止报时，保持此时刻状态。由于报时部分时十位也须要报时，与报分部分相比，还需增加一个74LS192来实现小时的十位报时。从而满足当按报时开关时，能以声响数目告诉盲人。当按报分开关时，同样能以声响数目告诉盲人，但每响一下代表十分钟。并且通过不同频率的脉冲发生器从
10、而使报时与报分的频率不同。图8 报分电路图9 报时电路1 74LS192引脚图图10 74LS192引脚图2 74LS192的功能表CLR LOAD UP DOWND C B AQD QC QB QA1 X X XX X X X 0 0 0 0 0 0 X XD C B AD C B A 0 1 上升沿 1X X X X 加 计 数 0 1 1 上升沿X X X X 减 计 数表3 功能表3 74LS161D功能介绍74LS161是4位二进制同步加法计数器，除了有二进制加法计数功能外，还具有异步清零、同步并行置数 、保持等功能。74LS161的逻辑电路图和引脚排列图如图1所示，CR是异步清零端
11、，LD是预置数控制端，D0 ，D1，D2，D3是预置数据输人端，P和T是计数使能端，C是进位输出端，它的设置为多片集成计数器的级 联提供了方便。（1）异步清零功能 当CR0时，不管其他输人端的状态如何（包括时钟信号CP），4个触发器的输出全为零。 （2）同步并行预置数功能 在CR1的条件下，当LD0且有时钟脉冲CP的上升沿作用时，D3，D2，D1，D0输入端的数据将分别被Q3Q0所接收。由于置数操作必须有CP脉冲上升沿相配合，故称为同步置数。 （3）保持功能 在CR=LD1的条件下，当TP0时，不管有无CP脉冲作用，计数器都将保持原有状态不变（停止计数） 。 （4）同步二进制计数功能 当CRL
12、DPT1时，74LS161处于计数状态，电路从0000状态开始，连续输入16个计数脉冲后，电路 将从1111状态返回到0000状态，状态表见表2。 （5）进位输出C 当计数控制端T1，且触发器全为1时，进位输出为1，否则为零。4 74LS161D真值表CRLDCTp CTTCPD3 D2 D1 D0Q3 Q2 Q1 Q00XX XXX X X X0 0 0 010X XD3 D2 D1 D0D3 D2 D1 D011X 0XX X X X保持110 X XX X X X保持111 1X X X X计数1.6总电路图图11 盲人报时钟总电路图1.7元器件清单器件名称数量数码显示管6个计数器74L
13、S160D6个计数器74LS161D5个与非门74LS00D7个与门74LS08D4个或门74LS32D11个非门74LS04D3个555定时器1个单刀双掷开关SPDT4个按钮开关2个电阻503个电阻48k6个电容10F3个电容nF3个蜂鸣器1个直流电源2个接地端2个导线若干根表5 元器件清单1.8 总结经过两周的努力，我终于完成了电子课程设计盲人报时钟。对盲人报时钟的设计，我了解了关于盲人报时钟的原理与设计理念。通过这一周不断的查找资料的过程中让我接触了许多可以完成一项功能的电路，而在选择中我体会到了数字电子设计的灵活性与技巧性，它要求我们必须具备熟练的专业知识，同时让我积累了很多实际操作经
14、验，已初步掌握了数电的应用技术，以及数字电路的知识和有关器件的应用。在此次的设计过程中，更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。也锻炼了自己独立思考问题的能力和通过查看相关资料来解决问题的习惯。也是我深刻地体会到数字电子技术对当代社会发展的重要作用。 经过这次课程设计，我学到很多东西，如对word、画图等软件有了更进一步的了解，学会了如何利用网络资源,学会了怎么看电路图,读电路图,这些都使我受益匪浅。我想这些一定能够为我以后的学习和工作积累了丰富的经验。社会的不断发展，电子产品设计实践使我认识到我现在所学的知识还远远不够，在实际操作应用中有些问题还不能解决，所以我要在今后的学习中更加努力，学好自己的专业知识以充实自己，来适应日新月异的现代社会。参考文献：1.王义军主编 数字电子技术基础 中国电力出版社 20072. 电子电路网3.范文兵.数字电子技术基础. 清华大学出版社，2007年
