暑期实习报告简易数字钟Word文档格式.docx
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三、调试过程与结果………………………………………………………7
3.1调试过程………………………………………………………………………8
3.2调试结果………………………………………………………………………8
四、实验心得……………………………………………………………8
五、附录…………………………………………………………………8
5.1元器件清单………………………………………………………………………9
5.2基本功能电路图………………………………………………………………10
六、参考文献………………………………………………………10
一、实验内容及要求
任务：
1、设计一个有“时”，“分”，“秒”（23小时59分59秒）显示且有校时功能的电子钟；
要求：
1．用555定时器设计一个秒钟脉冲发生器，输入1HZ的时钟；
（对已有1kHz频率时钟脉冲进行分频）；
2．能显示时、分、秒，24小时制；
3.设计晶体震荡电路来输入时钟脉冲；
4.用同步十进制集成计数器74LS90,74LS92设计一个分秒钟计数器,即六十进制计数器.；
5.用同步十进制集成计数器74LS90设计一个24小时计数器,
6.拓展部分：
整点报时功能，要求当数字钟的时、分和秒计数器计到7点59分51，53，55，57,59秒驱动音响电路，四高一低，最后一声为高音结束，整点报时结束；
整点闹时功能，要求当数字钟的分和秒计数器计到59分01开始闹时，闹时持续一分钟，整点闹时结束。
主要性能要求：
1．计时准确
2．时间显示正常，时为24进制，分秒为60进制，能正常进位和清零
3．校准电路能按需灵敏地校准分和时
二、软件和硬件设计
数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。
由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。
通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。
下图所示为数字钟的一般构成框图。
图2-1数字计时器的组成框图
2．1基本功能电路设计
1、振荡器
数字计时器电路的振荡器有两种，一种为石英晶体振荡器，一种为555振荡器。
石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易调整。
本设计实验用555定时器与RC构成的多谐振荡器。
如下图。
2、时间计数器电路
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及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒、分为60进制计数器，而根据设计要求，时为12进制计数器。
3、校时电路
数字种启动后,每当数字钟显示与实际时间不符进,需要根据标准时间进行校时。
校“秒”时，采用等待校时。
校“分”、“时”的原理比较简单，采用加速校时。
对校时电路的要求是:
①在小时校正时不影响分和秒的正常计数。
②在分校正时不影响秒和小时的正常计数。
如图2.2所示，当闭合开关时，因为校正信号和0相与的输出为0，而开关的另一端接高电平，正常输入信号可以顺利通过与或门，故校时电路处于正常计时状态；
当开关打向上时，情况正好与上述相反，这时校时电路处于校时状态。
与非门可选74LS00，非门则可用与非门2个输入端并接来代替节省芯片。
因此实际使用时，须对开关的状态进行消除抖动处理，图2.2为加2个0.01uF的电容。
图2.2
4、译码器
译码是将给定的代码进行翻译。
计数器采用的码制不同，译码电路也不同。
74HC4511驱动器是与8421BCD编码计数器配合用的七段译码驱动器。
4511的输入端和计数器对应的输出端、4511的输出端和七段显示器的对应段相连。
5、显示器
本系统用七段发光二极管来显示译码器输出的数字，显示器有两种：
共阳极或共阴极显示器。
4511译码器对应的显示器是共阴极显示器。
6、原理分析
首先由555振荡器产生1KHZ的振荡信号，经过三级分频器分频，第一个分频器输出频率为500HZ的振荡信号，第二个分频器输出频率为10HZ的振荡信号，第三个分频器输出频率为1HZ的振荡信号，分别供以后的扩展电路使用。
1HZ的信号作为输入信号输入到数字钟.秒个位的计数器，同时也作为数字钟校时脉冲信号。
因为秒个位是十进制，所以R0
和R9
接地，当计数器计数到9即QDQCQBQA=1001时，计数器自动清零，QD从高电平转变为低电平，同时向秒十位输送一个计数脉冲，使秒十位开始计数，由于秒十位是六进制，所以秒十位计数器A3=0，当QCQBQA=101时，秒十位计数器自动清零。
当秒十位QC由高电平转变为低电平时，通过与非电路，向分个位计数器输送一个进位脉冲，使分个位开始计数，分个位和分十位计数及进位原理同秒个位和秒十位相同。
当分十位QC由高电平转变为低电平时，通过与非电路，向时个位计数器输送一个进位脉冲，使时个位开始计数，当时十位QBQA=10及时个位QCQBQA=100时，时计数器通过与非电路自动清零，实现二十四进制计数。
三八显示器真值表
Q0
Q1
Q2
Q3
a
b
c
d
e
f
g
显示
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2.2扩展电路
2.2.1闹时部分
原理图：
原理分析：
设置闹时时间为7时59分。
闹时持续一分钟至八点整。
M代表上午的输入信号，设置为高电平，时个位为7，所以当QCQBQA=111时，第一级四输入与非门打开，当分十位为5即QCQA=11，分个位为9即QDQA=11时，第二级四输入与非门打开。
通过与非电路和1KHZ的振荡信号，驱动音响电路工作，三极管起放大驱动电压的作用。
实现定点闹时功能。
2.2.2报时部分
设置报时时间为整点报时，当秒计数器计数到51秒时，集成电路驱动音响电路，使之开始工作，每两秒（51、53、55、57、59秒）报时一次，前四声鸣低音，最后一声鸣高音。
当分十位为5且分个位为9，即QAM2=QCM2=1，QAM1=QDM1=1时，第一级四输入与非门打开，同时当秒十位为5即QAS2=QCS2=1时，且秒个位QAS1为高电平时，第二级四输入与非门打开，当秒个位QAS1为低电平时，第二级四输入与非门闭合。
当秒个位QDS1为低电平时，通过非门电路驱动500HZ的振荡信号，在第一级和第二级四输入与非门都打开的情况下，通过与非电路驱动音响电路鸣低音；
当秒个位QDS1为高电平时，通过非门电路驱动1KHZ的振荡信号，在第一级和第二级四输入与非门都打开的情况下，通过与非电路驱动音响电路鸣高音，实现四低音一高音的整点报时功能。
报时电路真值表
分计数器
秒计数器
音响电路驱动频率
鸣音类型
59
51
500HZ
低
53
55
57
1KHZ
高
三、调试过程与结果
3.1调试过程
单元电路安装好后，应该先认真进行通电前的检查，通电后，检查每片集成电路的工作电压是否正常（TTL型集成电路电源电压为5±
0.25V），这是电路有效工作的基本保证。
调试该单元电路直至正常工作。
调试可分为静态调试和动态调试两种，一般组合电路应静态调试，时序电路应动态调试。
统调主电路的方法是将已调试好的若干单元电路连接起来，然后跟踪信号流向，由输入到输出，由简单到复杂，依次测试，直至正常工作。
因此时控制电路尚未安装，需人为地给受控电路加以特定信号使其正常工作。
调试控制电路分为两步：
第一步单独调试控制电路本身，施加于控制电路的各个信号可以人为设定为某种状态，直至正常工作。
第二步将控制电路与系统主电路中各个功能部件联接起来，进行电路统调。
3.2调试结果
完成了基本要求，整体效果很好，显示清晰，计时准确无误。
能够校正到任何自己想要的时间。
能够获得闹事的功能。
四、实验心得
个人觉得这个实验是自己做的比较好的一次，因为这次的收获颇丰，我终于了解了如何对一个电路进行测试和调试，应该如果着手去做。
具体的方法我觉得因人而异，但所需要的工具，只要不是很大型的只要通过万用表基本上问题都可以被找到。
这次实验通过我们小组的努力，顺利而且非常高效清晰地完成，效果极佳，那时候真的是高兴死了。
不过遗憾的是，对扩展部分我们已经设计出来，只做了了闹时的功能，能够实现7:
59分闹时，同时也为我们组提出了另一个问题，如何能够设计一个电路能调节到任何我们想要的闹钟时刻，我后来想了想，可以通过单片机来控制，至于如何设计，在这里我就不多说了。
在这次试验中，我真的觉得收获颇丰，总之很感谢老师。
这次实验总的来说就是考验了焊工，能够很顺利的完成这次实验说明你的焊工已经有了很大的进步，其实想来，实现一种功能，都是从复杂开始，慢慢变得简单，只要你把复杂的弄会了，其他问题都会迎刃而解。
五、附录
5.1元器件清单
名称
数量
7段数码管
6个
74LS90
7个
74LS92
2个
74HC4511
74LS00
74LS04
1个
3.3KΩ电阻
5.1KΩ电阻
20KΩ电阻
10KΩ电位器
0.01微F电容
0.1微F电容
开关
5.2基本功能电路总体图
六、参考文献
[1]康华光《电子技术基础.数字部分》北京:
高等教育出版社,2000
[2]张友纯《模拟电子线路》华中科技大学.2009
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