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機(jī)械課程設(shè)計(jì)優(yōu)秀心得體會(huì)

時(shí)間:2021-06-16 10:02:30 心得體會(huì) 我要投稿

機(jī)械課程設(shè)計(jì)優(yōu)秀心得體會(huì)

  一、設(shè)計(jì)目的

機(jī)械課程設(shè)計(jì)優(yōu)秀心得體會(huì)

  數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置,與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性,且無(wú)機(jī)械裝置,具有更更長(zhǎng)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(shí)序電路。

  因此,我們此次設(shè)計(jì)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(huì)制作數(shù)字鐘。而且通過(guò)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(shí)用方法。且由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時(shí)敘電路。通過(guò)它可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時(shí)序電路的原理與使用方法。

  二、設(shè)計(jì)要求

 。1)設(shè)計(jì)指標(biāo)

  ①時(shí)間以12小時(shí)為一個(gè)周期;

  ②顯示時(shí)、分、秒;

 、劬哂行r(shí)功能,可以分別對(duì)時(shí)及分進(jìn)行單獨(dú)校時(shí),使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間;

 、苡(jì)時(shí)過(guò)程具有報(bào)時(shí)功能,當(dāng)時(shí)間到達(dá)整點(diǎn)前10秒進(jìn)行蜂鳴報(bào)時(shí);

 、轂榱吮WC計(jì)時(shí)的穩(wěn)定及準(zhǔn)確須由晶體振蕩器提供表針時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)。

  (2)設(shè)計(jì)要求

 、佼(huà)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;

  ④pcb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(wèn)題和解決問(wèn)題。

 。4)編寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告寫(xiě)出設(shè)計(jì)與制作的全過(guò)程,附上有關(guān)資料和圖紙,有心得體會(huì)。

  三、原理框圖

  1.?dāng)?shù)字鐘的構(gòu)成

  數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率(1hz)進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間(如北京時(shí)間)一致,故需要在電路上加一個(gè)校時(shí)電路,同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的1hz時(shí)間信號(hào)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(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768hz的方波信號(hào),可保證數(shù)字鐘的走時(shí)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(lèi),一類(lèi)是用ttl門(mén)電路構(gòu)成;另一類(lèi)是通過(guò)cmos非門(mén)構(gòu)成的電路,本次設(shè)計(jì)采用了后一種。如圖(b)所示,由cmos非門(mén)u1與晶體、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路,u2實(shí)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(mén)提供偏置,使電路工作于放大區(qū)域,即非門(mén)的功能近似于一個(gè)高增益的反相放大器。電容c1、c2與晶體構(gòu)成一個(gè)諧振型網(wǎng)絡(luò),完成對(duì)振蕩頻率的控制功能,同時(shí)提供了一個(gè)180度相移,從而和非門(mén)構(gòu)成一個(gè)正反饋網(wǎng)絡(luò),實(shí)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(shí)間記數(shù)電路

  一般采用10進(jìn)制計(jì)數(shù)器如74hc290、74hc390等來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)功能。本次設(shè)計(jì)中選擇74hc390。由其內(nèi)部邏輯框圖可知,其為雙2—5—10異步計(jì)數(shù)器,并每一計(jì)數(shù)器均有一個(gè)異步清零端(高電平有效)。

  秒個(gè)位計(jì)數(shù)單元為10進(jìn)制計(jì)數(shù)器,無(wú)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(méi)效)與1hz秒輸入信號(hào)相連,q3可作為向上的進(jìn)位信號(hào)與十位計(jì)數(shù)單元的cpa相連。

  秒十位計(jì)數(shù)單元為6進(jìn)制計(jì)數(shù)器,需要進(jìn)制轉(zhuǎn)換。將10進(jìn)制計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換為6進(jìn)制計(jì)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(hào)與分個(gè)位的計(jì)數(shù)單元的cpa相連。

  十進(jìn)制—六進(jìn)制轉(zhuǎn)換電路

  分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)分別與秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)單元完全相同,只不過(guò)分個(gè)位計(jì)數(shù)單元的q3作為向上的進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與分十位計(jì)數(shù)單元的cpa相連,分十位計(jì)數(shù)單元的q2作為向上的進(jìn)位信號(hào)應(yīng)與時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元的cpa相連。

  時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)仍與秒或個(gè)位計(jì)數(shù)單元相同,但是要求,整個(gè)時(shí)計(jì)數(shù)單元應(yīng)為12進(jìn)制計(jì)數(shù)器,不是10的整數(shù)倍,因此需將個(gè)位和十位計(jì)數(shù)單元合并為一個(gè)整體才能進(jìn)行12進(jìn)制轉(zhuǎn)換。利用1片74hc390實(shí)現(xiàn)12進(jìn)制計(jì)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(jì)數(shù)單元,正好可作為分頻器2hz輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化為1hz信號(hào)之用。

  4.譯碼驅(qū)動(dòng)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(lái)的二進(jìn)制信號(hào)翻譯成十進(jìn)制數(shù)字,再由數(shù)碼管顯示出來(lái)。這里的led數(shù)碼管是采用共陰的方法連接的。

  計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間的累計(jì)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(lái)。

  5.校時(shí)電路

  數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時(shí)校正功能,因此,應(yīng)截?cái)喾謧(gè)位和時(shí)個(gè)位的直接計(jì)數(shù)通路,并采用正常計(jì)時(shí)信號(hào)與校正信號(hào)可以隨時(shí)切換的電路接入其中。即為用coms與或非門(mén)實(shí)現(xiàn)的時(shí)或分校時(shí)電路,in1端與低位的進(jìn)位信號(hào)相連;in2端與校正信號(hào)相連,校正信號(hào)可直接取自分頻器產(chǎn)生的1hz或2hz(不可太高或太低)信號(hào);輸出端則與分或時(shí)個(gè)位計(jì)時(shí)輸入端相連。當(dāng)開(kāi)關(guān)打向下時(shí),因?yàn)樾U盘?hào)和0相與的輸出為0,而開(kāi)關(guān)的另一端接高電平,正常輸入信號(hào)可以順利通過(guò)與或門(mén),故校時(shí)電路處于正常計(jì)時(shí)狀態(tài);當(dāng)開(kāi)關(guān)打向上時(shí),情況正好與上述相反,這時(shí)校時(shí)電路處于校時(shí)狀態(tài)。

  實(shí)際使用時(shí),因?yàn)殡娐烽_(kāi)關(guān)存在抖動(dòng)問(wèn)題,所以一般會(huì)接一個(gè)rs觸發(fā)器構(gòu)成開(kāi)關(guān)消抖動(dòng)電路,所以整個(gè)較時(shí)電路就如圖(f)。

 。╢)帶有消抖電路的校正電路

  6.整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路

  電路應(yīng)在整點(diǎn)前10秒鐘內(nèi)開(kāi)始整點(diǎn)報(bào)時(shí),即當(dāng)時(shí)間在59分50秒到59分59秒期間時(shí),報(bào)時(shí)電路報(bào)時(shí)控制信號(hào)。

  當(dāng)時(shí)間在59分50秒到59分59秒期間時(shí),分十位、分個(gè)位和秒十位均保持不變,分別為5、9和5,因此可將分計(jì)數(shù)器十位的qc和qa、個(gè)位的qd和qa及秒計(jì)數(shù)器十位的qc和qa相與,從而產(chǎn)生報(bào)時(shí)控制信號(hào)。

  報(bào)時(shí)電路可選74hc30來(lái)構(gòu)成。74hc30為8輸入與非門(mén)。

  四、元器件

  1.四連面包板1塊(編號(hào)a45)

  2.鑷子1把

  3.剪刀1把

  4.共陰八段數(shù)碼管6個(gè)

  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(gè)

  13.500ω電阻14個(gè)

  14.30p電容2個(gè)

  15.32。768k時(shí)鐘晶體1個(gè)

  16.蜂鳴器10個(gè)(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(xiàng):

  1.面包板旁一般附有香蕉插座,用來(lái)輸入電壓、信號(hào)及接地。

  2.上圖中連著的黑線表示插孔是相通的.。

  3.拉線時(shí),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。

  4.面包板使用久后,有時(shí)插孔間連接銅線會(huì)發(fā)生脫落現(xiàn)象,此時(shí)要將此排插孔做記號(hào)。并不再使用。

  五、各功能塊電路圖

  數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路,可以由許多中小規(guī)模集成電路組成,所以可以分成許多獨(dú)立的電路。

 。ㄒ唬┝M(jìn)制電路

  由74hc390、7400、數(shù)碼管與4511組成,電路如圖一。

 。ǘ┦M(jìn)制電路

  由74hc390、7400、數(shù)碼管與4511組成,電路如圖二。

 。ㄈ┝M(jìn)制電路

  由兩個(gè)數(shù)碼管、兩4511、一個(gè)74hc390與一個(gè)7400芯片組成,電路如圖三。

  (四)雙六十進(jìn)制電路

  由2個(gè)六十進(jìn)制連接而成,把分個(gè)位的輸入信號(hào)與秒十位的qc相連,使其產(chǎn)生進(jìn)位,電路圖如圖四。

 。ㄎ澹⿻r(shí)間計(jì)數(shù)電路

  由1個(gè)十二進(jìn)制電路、2個(gè)六十進(jìn)制電路組成,因上面已有一個(gè)雙六十電路,只要把它與十二進(jìn)制電路相連即可,詳細(xì)電路見(jiàn)圖五。

 。┬U娐

  由74ch51d、74hc00d與電阻組成,校正電路有分校正和時(shí)校正兩部分,電路如圖六。

 。ㄆ撸┚w振蕩電路

  由晶體與2個(gè)30pf電容、1個(gè)4060、一個(gè)10兆的電阻組成,芯片3腳輸出2hz的方波信號(hào),電路如圖七。

 。ò耍┱c(diǎn)報(bào)時(shí)電路

  由74hc30d和蜂鳴器組成,當(dāng)時(shí)間在59:50到59:59時(shí),蜂鳴報(bào)時(shí),電路如圖八。

  六、總接線元件布局簡(jiǎn)圖

  整個(gè)數(shù)字鐘由時(shí)間計(jì)數(shù)電路、晶體振蕩電路、校正電路、整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路組成。

  其中以校正電路代替時(shí)間計(jì)數(shù)電路中的時(shí)、分、秒之間的進(jìn)位,當(dāng)校時(shí)電路處于正常輸入信號(hào)時(shí),時(shí)間計(jì)數(shù)電路正常計(jì)時(shí),但當(dāng)分校正時(shí),其不會(huì)產(chǎn)生向時(shí)進(jìn)位,而分與時(shí)的校位是分開(kāi)的,而校正電路也是一個(gè)獨(dú)立的電路。

  電路的信號(hào)輸入由晶振電路產(chǎn)生,并輸入各電路。

  簡(jiǎn)圖如圖九。

  七、芯片連接總圖

  因仿真與實(shí)際元件上的差異,所以在原有的簡(jiǎn)圖的基礎(chǔ)上,又按實(shí)際布局畫(huà)了這張按實(shí)際芯片布局的接線圖,如圖十。

  八、總結(jié)

  1.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法

 、倜姘鍦y(cè)試

  測(cè)試面包板各觸點(diǎn)是否接通。

  ②七段顯示器與七段譯碼器的測(cè)量

  把顯示器與cd4511相連,第一次接時(shí),數(shù)碼管完全沒(méi)有顯示數(shù)字,檢查后發(fā)現(xiàn)是數(shù)碼管未接地而造成的,接地后發(fā)現(xiàn)還是無(wú)法正確顯示數(shù)字,用萬(wàn)用表檢測(cè)后,發(fā)現(xiàn)是因芯片引腳有些接觸不良而造成的,所以確認(rèn)芯片是否接觸良好是非常重要的一件事。

 、蹠r(shí)間計(jì)數(shù)電路的連接與測(cè)試

  六進(jìn)制、十進(jìn)制都沒(méi)有什么大的問(wèn)題,只是芯片引腳的老問(wèn)題,只要重新插過(guò)芯片就可以解決了。但在六十進(jìn)制時(shí),按圖接線后發(fā)現(xiàn),顯示器上的數(shù)字總是100進(jìn)制的,而不是六十進(jìn)制,檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)無(wú)論是線路的連通還是芯片的接觸都沒(méi)有問(wèn)題。最后,在重對(duì)連線時(shí)發(fā)現(xiàn)是線路接錯(cuò)引腳造成的,改過(guò)之后,顯示就正常了。

 、苄U娐

  因上面程因引腳接錯(cuò)而造成錯(cuò)誤,所以校正電路是完全按照仿真圖所連的,在測(cè)試時(shí),開(kāi)始進(jìn)行時(shí)校時(shí)時(shí),沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題,但當(dāng)進(jìn)行到分校時(shí)時(shí),發(fā)現(xiàn)計(jì)數(shù)電路的秒電路開(kāi)始亂跳出錯(cuò)。因此,電路一定是有地方出錯(cuò)了,在反復(fù)對(duì)照后,發(fā)現(xiàn)是因?yàn)樵诮尤胄U娐窌r(shí)忘了把秒十位和分個(gè)位之間的連線拿掉而造成的,因此,在接線時(shí)一定要注意把不要的多余的線拿掉。

  2.設(shè)計(jì)體會(huì)

  通過(guò)這次對(duì)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作,讓我了解了設(shè)計(jì)電路的程序,也讓我了解了關(guān)于數(shù)字鐘的原理與設(shè)計(jì)理念,要設(shè)計(jì)一個(gè)電路總要先用仿真仿真成功之后才實(shí)際接線的。但是最后的成品卻不一定與仿真時(shí)完全一樣,因?yàn),再?shí)際接線中有著各種各樣的條件制約著。而且,在仿真中無(wú)法成功的電路接法,在實(shí)際中因?yàn)樾酒旧淼奶匦远軌虺晒。所以,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩者的差異,從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。

  通過(guò)這次學(xué)習(xí),讓我對(duì)各種電路都有了大概的了解,所以說(shuō),坐而言不如立而行,對(duì)于這些電路還是應(yīng)該自己動(dòng)手實(shí)際操作才會(huì)有深刻理解。

  3.對(duì)設(shè)計(jì)的建議

  我希望老師在我們動(dòng)手制作之前應(yīng)先告訴我們一些關(guān)于所做電路的資料、原理,以及如何檢測(cè)電路的方法,還有關(guān)于檢測(cè)芯片的方法。這樣會(huì)有助于我們進(jìn)一步的進(jìn)入狀況,完成設(shè)計(jì)。

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