基于多功能數(shù)字鐘的數(shù)字電路項(xiàng)目教學(xué)實(shí)踐

李澤明

摘 要：“數(shù)字電子產(chǎn)品組裝與測(cè)試”是技工院校電工、電子專業(yè)的基礎(chǔ)課程。課程要求主要包括掌握各種電子元器件的參數(shù)和性能，了解數(shù)字系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的基本知識(shí)與原理，掌握各種數(shù)字電力測(cè)試方法，掌握各類邏輯電路分析與設(shè)計(jì)的基本方法。如何將學(xué)生的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合并提高實(shí)踐水平，同時(shí)積累項(xiàng)目制作經(jīng)驗(yàn)？“多功能數(shù)字鐘設(shè)計(jì)與制作”項(xiàng)目就是個(gè)很好的鍛煉機(jī)會(huì)，整個(gè)過(guò)程按照項(xiàng)目制作過(guò)程來(lái)實(shí)施。

關(guān)鍵詞：多功能數(shù)字鐘；數(shù)字電路；項(xiàng)目教學(xué)；實(shí)訓(xùn)

中圖分類號(hào)：TH714；G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.08.149

1 整體思路

以綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目數(shù)字鐘為任務(wù)引領(lǐng)，將項(xiàng)目分成6個(gè)模塊，每個(gè)模塊都以實(shí)訓(xùn)內(nèi)容帶動(dòng)相關(guān)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，前期采用化整為零的方式，將綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目分成6個(gè)模塊來(lái)實(shí)施，分別進(jìn)行制作、調(diào)試、測(cè)試，并將相關(guān)理論知識(shí)融合在實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中，使學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中感悟理論。6個(gè)模塊分別包括振蕩器電路、分頻器電路、分秒計(jì)數(shù)器電路、小時(shí)計(jì)數(shù)器電路、顯示譯碼電路、校時(shí)電路。6個(gè)模塊分別調(diào)試完成后，就要采用積零為整的方式將6個(gè)模塊合在一起，完成數(shù)字鐘主體電路的制作與調(diào)試，最后設(shè)計(jì)并組裝一個(gè)多功能數(shù)字鐘的真實(shí)電子產(chǎn)品。

2 原理分析

該項(xiàng)目由主體電路和擴(kuò)展電路兩大部分組成，如圖1所示。

主體電路主要由時(shí)顯示器、分顯示器、秒顯示器組成，擴(kuò)展電路具有定時(shí)控制、仿電臺(tái)報(bào)時(shí)、報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)、觸摸整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。其工作原理是：振蕩器產(chǎn)生高頻脈沖信號(hào)，經(jīng)分頻器輸出標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)，秒、分計(jì)數(shù)器計(jì)滿60后分別向后進(jìn)位，小時(shí)計(jì)數(shù)器則到了計(jì)數(shù)12復(fù)歸。顯示輸出經(jīng)過(guò)校時(shí)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(xiàng)目至少包括7種常用元件：①74LS48，BCD-7段譯碼驅(qū)動(dòng)器，用來(lái)驅(qū)動(dòng)共陰極的數(shù)碼管顯示器；②74LS74，雙D觸發(fā)器；③74LS191，單時(shí)鐘4位同步加/減可逆計(jì)數(shù)器，是BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器；④74LS92，二—六—十二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器；⑤74LS90，二—五—十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器；⑥555，集成定時(shí)器，因內(nèi)部有3個(gè)5 kΩ電阻而得名；⑦BS202，7段發(fā)光共陰數(shù)碼管，每段的驅(qū)動(dòng)電流最大為15 mA。

4 典型模塊教學(xué)實(shí)施

振蕩器是數(shù)字鐘的核心。下面以多諧振蕩器的制作為例來(lái)介紹。根據(jù)精度要求，選用555構(gòu)成的多諧振蕩器。教學(xué)過(guò)程按項(xiàng)目教學(xué)法開(kāi)展，首先進(jìn)行信息收集，收集555電路的相關(guān)信息，讓學(xué)生回答與理論知識(shí)相關(guān)的問(wèn)題；然后進(jìn)行繪圖、討論修正、焊接實(shí)施、檢測(cè)等環(huán)節(jié)，達(dá)到產(chǎn)品檢驗(yàn)要求，并撰寫(xiě)相應(yīng)文檔。

將“多功能數(shù)字鐘設(shè)計(jì)與制作”這個(gè)項(xiàng)目作為數(shù)字電路綜合項(xiàng)目的特點(diǎn)是擺脫枯燥的定義、公式計(jì)算，引入一個(gè)完成的數(shù)字電子產(chǎn)品為實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，分模塊、分單個(gè)任務(wù)，從實(shí)踐到經(jīng)驗(yàn)，再上升到理論，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，大大提高學(xué)生的參與度，實(shí)現(xiàn)一體化教學(xué)。同時(shí)，整個(gè)項(xiàng)目教學(xué)要注意培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)，包括吃苦耐勞的精神、守時(shí)意識(shí)、質(zhì)量意識(shí)和守信意識(shí)。

〔編輯：劉曉芳〕