基于多功能數字鐘的數字電路項目教學實踐

李澤明

摘 要：“數字電子產品組裝與測試”是技工院校電工、電子專業的基礎課程。課程要求主要包括掌握各種電子元器件的參數和性能，了解數字系統分析和設計的基本知識與原理，掌握各種數字電力測試方法，掌握各類邏輯電路分析與設計的基本方法。如何將學生的理論知識與實踐相結合并提高實踐水平，同時積累項目制作經驗？“多功能數字鐘設計與制作”項目就是個很好的鍛煉機會，整個過程按照項目制作過程來實施。

關鍵詞：多功能數字鐘；數字電路；項目教學；實訓

中圖分類號：TH714；G712 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.08.149

1 整體思路

以綜合實訓項目數字鐘為任務引領，將項目分成6個模塊，每個模塊都以實訓內容帶動相關理論知識的學習，前期采用化整為零的方式，將綜合實訓項目分成6個模塊來實施，分別進行制作、調試、測試，并將相關理論知識融合在實訓項目中，使學生在實訓中感悟理論。6個模塊分別包括振蕩器電路、分頻器電路、分秒計數器電路、小時計數器電路、顯示譯碼電路、校時電路。6個模塊分別調試完成后，就要采用積零為整的方式將6個模塊合在一起，完成數字鐘主體電路的制作與調試，最后設計并組裝一個多功能數字鐘的真實電子產品。

2 原理分析

該項目由主體電路和擴展電路兩大部分組成，如圖1所示。

主體電路主要由時顯示器、分顯示器、秒顯示器組成，擴展電路具有定時控制、仿電臺報時、報整點時數、觸摸整點報時功能。其工作原理是：振蕩器產生高頻脈沖信號，經分頻器輸出標準秒脈沖信號，秒、分計數器計滿60后分別向后進位，小時計數器則到了計數12復歸。顯示輸出經過校時電路的修正、譯碼器的譯碼后分別供顯示器使用。

3 涉及的集成電路

該項目至少包括7種常用元件：①74LS48，BCD-7段譯碼驅動器，用來驅動共陰極的數碼管顯示器；②74LS74，雙D觸發器；③74LS191，單時鐘4位同步加/減可逆計數器，是BCD碼十進制計數器；④74LS92，二—六—十二進制異步計數器；⑤74LS90，二—五—十進制異步計數器；⑥555，集成定時器，因內部有3個5 kΩ電阻而得名；⑦BS202，7段發光共陰數碼管，每段的驅動電流最大為15 mA。

4 典型模塊教學實施

振蕩器是數字鐘的核心。下面以多諧振蕩器的制作為例來介紹。根據精度要求，選用555構成的多諧振蕩器。教學過程按項目教學法開展，首先進行信息收集，收集555電路的相關信息，讓學生回答與理論知識相關的問題；然后進行繪圖、討論修正、焊接實施、檢測等環節，達到產品檢驗要求，并撰寫相應文檔。

將“多功能數字鐘設計與制作”這個項目作為數字電路綜合項目的特點是擺脫枯燥的定義、公式計算，引入一個完成的數字電子產品為實訓項目，分模塊、分單個任務，從實踐到經驗，再上升到理論，充分調動學生的學習積極性，大大提高學生的參與度，實現一體化教學。同時，整個項目教學要注意培養學生的職業素養，包括吃苦耐勞的精神、守時意識、質量意識和守信意識。

〔編輯：劉曉芳〕