機(jī)械課程設(shè)計的心得體會范文
一、設(shè)計目的
數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機(jī)械式時鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。
數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。
因此，我們此次設(shè)計與制做數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理，從而學(xué)會制作數(shù)字鐘.而且通過數(shù)字鐘的制作進(jìn)一步的了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及實用方法.且由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時敘電路.通過它可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時序電路的原理與使用方法.
二、設(shè)計要求
�。�1）設(shè)計指標(biāo)
�、贂r間以12小時為一個周期；
②顯示時、分、秒；
③具有校時功能，可以分別對時及分進(jìn)行單獨校時，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時間；
�、苡嫊r過程具有報時功能，當(dāng)時間到達(dá)整點前10秒進(jìn)行蜂鳴報時；
�、轂榱吮ＷC計時的穩(wěn)定及準(zhǔn)確須由晶體振蕩器提供表針時間基準(zhǔn)信號。
�。�2）設(shè)計要求
①畫出電路原理圖（或仿真電路圖）；
�、谠骷皡�(shù)選擇；
�、垭娐贩抡媾c調(diào)試；
�、躳cb文件生成與打印輸出。
（3）制作要求自行裝配和調(diào)試，并能發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。
（4）編寫設(shè)計報告寫出設(shè)計與制作的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會。
三、原理框圖
1．?dāng)?shù)字鐘的構(gòu)成
數(shù)字鐘實際上是一個對標(biāo)準(zhǔn)頻率（1hz）進(jìn)行計數(shù)的計數(shù)電路。由于計數(shù)的起始時間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校時電路，同時標(biāo)準(zhǔn)的1hz時間信號必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。
�。╝）數(shù)字鐘組成框圖
2．晶體振蕩器電路
晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768hz的方波信號，可保證數(shù)字鐘的走時準(zhǔn)確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。一般輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩器電路通常有兩類，一類是用ttl門電路構(gòu)成；另一類是通過cmos非門構(gòu)成的電路，本次設(shè)計采用了后一種。如圖（b）所示，由cmos非門u1與晶體、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路，u2實現(xiàn)整形功能，將振蕩器輸出的近似于正弦波的波形轉(zhuǎn)換為較理想的方波。輸出反饋電阻r1為非門提供偏置，使電路工作于放大區(qū)域，即非門的功能近似于一個高增益的反相放大器。電容c1、c2與晶體構(gòu)成一個諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對振蕩頻率的控制功能，同時提供了一個180度相移，從而和非門構(gòu)成一個正反饋網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了振蕩器的'功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。
�。╞）cmos晶體振蕩器（仿真電路）
3．時間記數(shù)電路
一般采用10進(jìn)制計數(shù)器如74hc290、74hc390等來實現(xiàn)時間計數(shù)單元的計數(shù)功能。本次設(shè)計中選擇74hc390。由其內(nèi)部邏輯框圖可知，其為雙2-5-10異步計數(shù)器，并每一計數(shù)器均有一個異步清零端（高電平有效）。
秒個位計數(shù)單元為10進(jìn)制計數(shù)器，無需進(jìn)制轉(zhuǎn)換，只需將qa與cpb（下降沿有效）相連即可。cpa（下降沒效）與1hz秒輸入信號相連，q3可作為向上的進(jìn)位信號與十位計數(shù)單元的cpa相連。
秒十位計數(shù)單元為6進(jìn)制計數(shù)器，需要進(jìn)制轉(zhuǎn)換。將10進(jìn)制計數(shù)器轉(zhuǎn)換為6進(jìn)制計數(shù)器的電路連接方法如圖2.4所示，其中q2可作為向上的進(jìn)位信號與分個位的計數(shù)單元的cpa相連。
十進(jìn)制-六進(jìn)制轉(zhuǎn)換電路
分個位和分十位計數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)分別與秒個位和秒十位計數(shù)單元完全相同，只不過分個位計數(shù)單元的q3作為向上的進(jìn)位信號應(yīng)與分十位計數(shù)單元的cpa相連，分十位計數(shù)單元的q2作為向上的進(jìn)位信號應(yīng)與時個位計數(shù)單元的cpa相連。
時個位計數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)仍與秒或個位計數(shù)單元相同，但是要求，整個時計數(shù)單元應(yīng)為12進(jìn)制計數(shù)器，不是10的整數(shù)倍，因此需將個位和十位計數(shù)單元合并為一個整體才能進(jìn)行12進(jìn)制轉(zhuǎn)換。利用1片74hc390實現(xiàn)12進(jìn)制計數(shù)功能的電路如圖（d）所示。
�。╠）十二進(jìn)制電路
另外，圖（d）所示電路中，尚余－2進(jìn)制計數(shù)單元，正好可作為分頻器2hz輸出信號轉(zhuǎn)化為1hz信號之用。
4．譯碼驅(qū)動及顯示單元電路
選擇cd4511作為顯示譯碼電路；選擇led數(shù)碼管作為顯示單元電路。由cd4511把輸進(jìn)來的二進(jìn)制信號翻譯成十進(jìn)制數(shù)字，再由數(shù)碼管顯示出來。這里的led數(shù)碼管是采用共陰的方法連接的。
計數(shù)器實現(xiàn)了對時間的累計并以8421bcd碼的形式輸送到cd4511芯片，再由4511芯片把bcd碼轉(zhuǎn)變?yōu)槭M(jìn)制數(shù)碼送到數(shù)碼管中顯示出來。
5．校時電路
數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時校正功能，因此，應(yīng)截斷分個位和時個位的直接計數(shù)通路，并采用正常計時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中。即為用coms與或非門實現(xiàn)的時或分校時電路，in1端與低位的進(jìn)位信號相連；in2端與校正信號相連，校正信號可直接取自分頻器產(chǎn)生的1hz或2hz（不可太高或太低）信號；輸出端則與分或時個位計時輸入端相連。當(dāng)開關(guān)打向下時，因為校正信號和0相與的輸出為0，而開關(guān)的另一端接高電平，正常輸入信號可以順利通過與或門，故校時電路處于正常計時狀態(tài)；當(dāng)開關(guān)打向上時，情況正好與上述相反，這時校時電路處于校時狀態(tài)。
實際使用時，因為電路開關(guān)存在抖動問題，所以一般會接一個rs觸發(fā)器構(gòu)成開關(guān)消抖動電路，所以整個較時電路就如圖（f）。
�。╢）帶有消抖電路的校正電路
6．整點報時電路
電路應(yīng)在整點前10秒鐘內(nèi)開始整點報時，即當(dāng)時間在59分50秒到59分59秒期間時，報時電路報時控制信號。
當(dāng)時間在59分50秒到59分59秒期間時，分十位、分個位和秒十位均保持不變，分別為5、9和5，因此可將分計數(shù)器十位的qc和qa、個位的qd和qa及秒計數(shù)器十位的qc和qa相與，從而產(chǎn)生報時控制信號。
報時電路可選74hc30來構(gòu)成。74hc30為8輸入與非門。
四、元器件
1．四連面包板1塊（編號a45）
2．鑷子1把
3．剪刀1把
4．共陰八段數(shù)碼管6個
5．網(wǎng)絡(luò)線2米/人
6．cd4511集成塊6塊
7．cd4060集成塊1塊
8．74hc390集成塊3塊
9．74hc51集成塊1塊
10．74hc00集成塊4塊
11．74hc30集成塊1塊
12．10mω電阻5個
13．500ω電阻14個
14．30p電容2個
15．32.768k時鐘晶體1個
16．蜂鳴器10個（每班）
1）芯片連接圖
1)74hc00d2)cd4511
3)74hc390d4)74hc51d
2．面包板的介紹
面包板一塊總共由五部分組成，一豎四橫，面包板本身就是一種免焊電板。
面包板的樣式是：
面包板的注意事項：
1．面包板旁一般附有香蕉插座，用來輸入電壓、信號及接地。
2．上圖中連著的黑線表示插孔是相通的。
3．拉線時，盡量將線緊貼面包板，把線成直角，避免交叉，也不要跨越元件。
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