数字电路时钟 - 图文

组员：薛云聪

此次课程设计题目：数字电路时钟 小组成员：唐强 赵玉磊 薛云聪

本人负责部分：数字时钟分、秒两部分的焊接 1.课程设计目的

※让学生掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、安装、 测试方法；

※进一步巩固所学的理论知识，提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力； ※提高电路布局﹑布线及检查和排除故障的能力； ※培养书写综合实验报告的能力。

2．课程设计题目 2.1描述和要求

（1）设计一个有“时”、“分”、“秒”（11小时59分59秒）显示，且有校时功能的电子钟；

（2）用中小规模集成电路组成电子钟，并在实验箱上进行组装、调试； （3）画出框图和逻辑电路图，写出设计、实验总结报告；

2.2 在组内的负责部分

负责焊接数字时钟的分和秒部分的元器件，并确保期间运行良好，接线无误，无短路等缺憾出现。

3．课程设计报告内容

3.1实验名称

数字电子钟

3.2实验目的

掌握数字电子钟的设计、组装与调试方法； 熟悉集成电路的使用方法。

3.3实验器材及主要器件

（1）74LS90(9片) （2）74LS00(2片) （3）74LS08（1片） （4）74LS48（6片） （5）NE555（1片） （6）电阻5.1K（1支） （7）电阻1K(44支) （8）滑动变阻器10K(1支) （9）电容（103,104各1支） （10）SW-PB（2支） （11）数码管（共阴6支） （12）导线若干

3.4数字电子钟基本原理

数字电子钟的逻辑框图如下图所示。它由555集成芯片构成的振荡电路、分频器、计数器、显示器和校时电路组成。555集成芯片构成的振荡电路产生的信号经过分频器作为秒脉冲，秒脉冲送入计数器，计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器显示时间。

3.5数字电子钟单元电路设计、参数计算和器件选择

1.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。它还具有压电效应，在晶体某一方向加一电场，则在与此垂直的方向产生机械振动，有了机械振动，就会在相应的垂直面上产生电场，从而机械振动和电场互为因果，这种循环过程一直持续到晶体的机械强度限止时，才达到最后稳定。这用压电谐振的频率即为晶体振荡器的固有频率。

一般来说，振荡器的频率越高，计时精度越高，但耗电量将增大。如果精度要求不高也可以采用由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器。如下图所示。设振荡频率f=1KHz，R为可调电阻，微调R1可以调出1KHz输出。

2.分频器

由于振荡器产生的频率很高，要得到秒脉冲，需要分屏电路。本实验由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器，产生1KHz的脉冲信号。故采用3片中规模集成电路计数器74LS90来实现，得到需要的秒脉冲信号。如图下所示。

3.计数器

秒脉冲信号经过6级计数器，分别得到“秒”个位、十位、“分”个位、十位以及“时”个位、十位的计时。“秒”“分”计数器为六十进制，小时为十二进制。

（1）六十进制计数

由分频器来的秒脉冲信号，首先送到“秒”计数器进行累加计数，秒计数器应完成一分钟之内秒数目的累加，并达到60秒时产生一个进位信号，，所以，选用两片74LS90组成六十进制计数器，采用反馈归零的方法来实现六十进制计数。其中，“秒”十位是六进制，“秒”个位是十进制。如下图所示。

（2）十二四进制计数

“12翻1”小时计数器是按照“00--01——02——??——11——00—— 01——02——??”规律计数的，这与日常生活中的计时规律相同。

计数器的状态要发生两次跳跃：一是计数器计到9，即个位计数器的状态为Q03Q02Q01Q00=1001，在下一脉冲作用下计数器进入暂态1010，利用暂态的两个1即Q03Q01使个位异步置0，同时向十位计数器进位使Q10=1；二是计数器计到12后，在第13个脉冲作用下个位计数器的状态应为Q03Q02Q01Q00=0001，十位计数器的Q10=0。第二次跳跃的十位清0和个位置1信号可由暂态为1的输出端Q10，Q01，Q00来产生。

4.译码器

译码是指把给定的代码进行翻译的过程。计数器采用的码制不同，译码电路也不同。

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：共阳极显示器或共阴极显示器。本实验译码器对应的显示器是共阴极显示器。

6.校时电路

当数字钟走时出现误差时，需要校正时间。校时电路实现对“时”“分”“秒”的校准。在电路中设有正常计时和校对位置。本实验实现“时”“分”的校对。对校时的要求是，在小时校正时不影响分和秒的正常计数；在分校正时不影响秒和小时的正常计数。需要注意的时，校时电路是由与非门构成的组合逻辑电路，开关S1或S2为“0”或“1”时，可能会产生抖动，为防止这一情况的发生我们接入一个由RS触发器组成的防抖动电路来控制。

校时开关的功能表

S1 1 0 1 S2 1 1 0 功能 计数 校分 校时

心得体会：

在我刚开始进行着手和小组成员合作实验的时候，由于对于《数字电子技

术》这门课程所掌握的内容连贯性不是很强，只知道基本的逻辑功能、卡诺图、时序图等书本上的分散固定的知识点，对于其中一些器件、芯片的功能和制造、设计这种器件的理论依据、应该实现的通断、放大效果十分不熟悉。所以在实验的初期，给我造成了很大的阻碍和障碍。

通过把电路图上每个引脚的功能切实的通过网络搜索、询问同学等途径，经过两天的时间，我基本把每个引脚的功能有了一个初步的掌握，站在理论知识的角度上来说，从这次课程设计中，我所获颇丰。其次就是对原器件的焊接。起初技巧十分的不成熟、不扎实，甚至在熔化焊锡，将它滴在电路板上这项工作都做的手忙脚乱，看电路图来焊接元器件的时候都觉得很不顺，要连续将电路板反转好几次才能将引脚与引脚对上，并且在焊接时经常出现错误的引脚连接。后来通过了对电路图的慢慢熟悉，对引脚的慢慢熟悉，焊接的时候技巧和速度也明显跟了上来，也慢慢熟悉了74LS90、74LS00、74LS48、74LS88的功能以及各个引脚的作用，并且再次了解了集成电路定时器555的应用和作用，逐步与书上的固定知识做到了关联，学以致用。详细的体会，如下面几条：

（1）通过这次课程设计，我深刻体会到了充分的理论知识准备、电路图准备、设计、对各环节功能的了解对于一个成品能否成功制作来说是多么的重要。

（2）要充分和组员交流、并且对器件进行边焊接边测试，否则当全部器件焊接完毕再来测试的话一旦出现问题，对于及时排查问题、消除问题是极其不利的，因为有可能是芯片出了问题，或者是连线出了问题，或者是焊接时引脚间裸露的电线因焊接不当而出现了短路，或者是芯片引脚槽接触不良，这些都可能导

致最终结果的失败。所以及时调试、边焊接边调试是至关重要的。

（3）强化焊接技艺。如果焊接技艺没有进展，则有可能出现实验进程进展缓慢、影响其他组员的任务的完成、以及时不时的出现引脚间的短路等等。这就要求我在焊接时要谨慎并且有一定的领悟、熟悉能力，尽快的让自己的焊接的水平由生疏到初步成熟。

（4）在实验室时千万要记得带上教材。我们在查询各器件功能以及引脚接法时就不止一次的感受到教材上的知识是多么有用，此次实验需查询的其中百分之四十的知识就来自于我们前期不断地翻教材，如：耐心详读集成电路定时器555的作用以及工作原理。

（5）发现错误，耐心排查，待调试成功后才能继续接新的器件。

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