数字时钟课程设计Word文档格式.docx

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2.掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。

3.了解实验台。

4.了解数字钟的组成及工作原理。

5.熟悉数字钟的设计与制作。

二、数字钟的功能要求

●基本功能

1准确计时，以数字形式显示时、分、秒

2小时的计时要求“12翻1”，分和秒的计时要求为60进制进位

3校正时间

●扩展功能

1定时功能

2仿广播电台正点报时

3报整点时数

4触摸报整点数

三、数字钟电路系统工作原理

1.数字钟的构成

数字钟实际上是一个对标准频率（1/60HZ）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。

2.时间计数器电路

时间计数电路由分个位和分十位计数器和时个位和时十位计数器电路构成，其中分个位和分十位计数器为60进制计数器，根据设计要求，时个位和时十位计数器为24进制计数器。

3.显示单元

此显示单元直接由做好的译码驱动电路和数码管组成。

不需要另外设计。

4.校时电源电路

当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正。

通常，校正时间的方法是：

首先截断正常的计数通路，然后再进行人工出触发计数，校正好后，再转入正常计时状态即可。

四、主体电路的设计与装调

1、振荡器的设计

振荡器是数字钟的核心。

振荡器稳定度用频率的精度决定了数字钟的计时准确程度，通常选用石英晶体构成振荡器电路。

一般来说，振荡器的频率越高，计时数度越高。

如果精度要求不高则也可以采用集成定时器555与R、C组成多谐振荡器。

这里选用由555构成的多谐振荡器。

设振荡频率f=1KHZ,电路的参数如图所示：

555振荡器仿真波形如图上所示，调节电阻可以改变输出频率的大小。

五、分频率器的设计

分频器设计如下图：

分频器的功能主要有两个：

一是产生标准秒脉冲信号；

二是人提供功能扩展电路所需的信号，如仿真报时用的1KHZ的高频信号和500HZ的低频信号等。

选用3片中规模集成电路计数器74LS90可以完成上述功能。

因为每片为1/10分频，3片级联可获得所需要的频率的信号，即第1片的Q0端输出频率为500HZ，第2片的Q3端输出10HZ，第3片的Q3输出10HZ，第3片的Q3端输出为1HZ。

六、时分秒计数器的设计

秒计数器设计如下图：

分和秒计数器都是60进制计数器，其计数规律为00-01-…-58-59-00…个位从0到9计数，计数到9时，当QdQcQbQa输出1010（十进制数10）时，立刻反馈清零（1010瞬间跳0000），产生一个下降沿触发脉冲，向十位进位。

由于74LS920是清零端R01、R02是高电平效，QdQb分别连至R01、R02，即可实现反馈清零，连线如图中所示。

十位则是从0到5计数，当QdQcQbQa输出0110（十进制数6）时，立刻反馈清零（0110瞬间跳0000），产生一个下降沿触发脉冲，向分个位进位，QcQb分别连至R01、R02，即可实现反馈清零，连线如图中所示。

计数器设计如下图:

计数器是是“12翻1”的特殊进制计数器数字钟运行到12时59分59秒，秒的个位计数器再输入一个秒脉冲时，数字钟应自动显示为01时00分00秒，实现日常生活中习惯用的计时规律。

选用74LS74和74LS191.

七、校时电路的设计

校时电路的设计如图：

当数字时钟接通电源后或者计时出现误差时，需要校正时间（或称校时）。

校时是数字时钟应具有备的基本功能。

一般电子手表都有时、分、秒等校时功能。

为使电路简单，这里只是进行分和小时的校时。

对校时电路的要求是，在小时校正时不影响分和秒的正常计数;

在分校时时不影响秒和小时的正常计数。

原理如下：

设CP0为秒十位进位计数脉冲，CP1为分十位进位计数脉冲，CP2为标准的1HZ计时脉冲。

当校“分”时，将开关C闭合，此时与非门电路U37A被封锁，十位进位计数脉冲不能进入到“秒计数器”中，此时1HZ脉冲信号按秒节奏计数，如果分计数器的显示与标准时间一致，断开C，与非门U35A被封锁，此时秒十位的进位信号通过U27A、U36A向分进位，“分”位校时完。

校“时”与校“分”。

八、译码显示电路

设计如图：

这里译码器采用74LS48集成芯品驱动共阴数码管，从74LS48DCBA输入8421BCD码时，其7个输出端可直接输出供7段数码管使用的信号，每个74LS48的输出端和数码管相应的输入端之间接入一个阻值为180Ω的电阻以防电流过大使数码管烧毁。

九、芯片连接总图

十、实验总结

1.问题及解决方案：

在连接六进制的过程中,发现电路只能4,5的跳动,后经发现是由于接到与非门的引脚接错一根所至,经纠正后能正常显示.

高电平有效还是低电平有效，这是一个非常容易忽视的问题，有时就知道这个端口要控制信号但不考虑好什么电平有效，造成错误，使得使能端或者清零端的出现错误控制信号，并且到底是脉冲控制，还是边沿控制一定要清楚。

在连接校正电路的过程中,出现时和分都能正常校正时,但秒却受到影响,特别时一较分钟的时候秒乱跳,而不校时的时候,秒从26跳到59,然后又跳回26,分和秒之间无进位,电路在时,分,秒进位过程中能正常显示,故可排除芯片和连线的问题.经检查,校正电路的连线没有错误,后用示波器检测秒十位的QA,QB,QC和QD脚,发现QA脚时有电压时而无电压,再检测秒到分和分到时的进位端,发现是由于秒到分的进位还连接着的问题。

计时器不能正常工作，这次问题比较严重，我认真检查了电路后发现有几个接地和接电源线接错了，改正后就能正常工作了。

清零电路老出现问题，电路不能清零，检查好长时间后发现有一根管脚连接错误，最后又重新连接了几遍，才连接正确。

2、学习心得

通过这次课程设计，我学会了许多课本上学不到的东西，同时也加强了我的动手、思考和解决问题的能力，受益匪浅。

张双德老师从整体上给我们说明了设计的大体思路，每一步该实现怎么样的功能，怎么实现该功能。

而我们的任务是通过这次张老师的讲课去找资料了解各芯片的功能，并通过芯片实现其功能。

为了弄懂74LS192芯片的功能，我从图书馆里借来了好几本书，同时也在网上找了资料再到逻辑功能，经过一番努力终于解决啦，还有其它的芯片的功能也要慢慢的去琢磨。

而在课程设计过程中，我觉得是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，同时平时课间又没有好好的运用额理解个个元件的功能，所以在这次课程设计过程中，我们了解很多元件的功能，对其在电路中的使用有更多的认识。

从前的学习过程过于浮浅，只是流于表面的理解，而现在要做课程设计，就不得不要求我们对所用到的知识有更深层次的理解。

因为课程设计的内容比及书本中的理论知识而言，更接近于现实生活，而理论到实践的转化往往是一个艰难的过程，但是我们毫不畏惧，因为我们相信我们能行

电路图接好了，下面就是接线啦，这可是一个比较麻烦的事，容不的半点马虎。

在接线的时候要细心，这样才能做好事情。

首先是线的布局上既要美观又要实用和走线简单，兼顾到方方面面去考虑是很需要的，否则只是一纸空话。

同时接好了一步电路以后，最为重要的是检查这部分是不是接对了。

这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

十一、参考资料

1、《电子线路设计》华中科技大学出版社,2000.7.

2．《电子技术基础实验》高等教育出版社

3、《74系列芯片手册》重庆大学出版社1999年9月 

4、《电子技术基础》第五版华中科技大学出版社

5、《电子技术课程设计指导》高教出版社