数字电子钟制作与调试报告

1、计算机科学与技术学院（软件学院）数字电子钟制作与调试报告（2011 /2012学年第2学期）专业名称:课程名称:主讲教师:指导教师:班级:姓名:学号:成绩:计算机应用技术数字电路应用计应1111108143205小时计数器分计数器秒显示电路 !； 巳二花丄/秒计数器报时电路一、概述数字电子钟主要功能、使用方法等。1. 数字电子钟的主要功能(1) 进行小时、分、秒显示。(2) 进行小时、分、秒设置。(3) 实现整点报时。(4) 通过开关进行小时、分、秒的校时。2. 使用方法当电源加+5v电压时，电子钟开始正常工作，当拨动开关时，可以分别使秒、 分、小时频率变换从而进行校时，当时钟显示到59分50

2、秒开始蜂鸣器以1hz 的频率进行低声报鸣，当到达59分59秒时，蜂鸣器发出一声高声报鸣。二、总体方案设计1. 原理框图及工作原理<、 显小电 ¥各0h 0b 00 '/报时音频生成电胳分频电路拧制仁时产牛电路齐频输出电路；;-1j /标准时何产生电路校时按紐幣点报时时间拎制电埒频率何号选择电2. 各功能模块简介由上图可以看出，整块时钟屯路板分为五个模块，分别是显示电路、计时 电路、信号电路、校时电路、报时电路。(1) 显少电路：显示电路的目的是要将“秒”、“分”、“时”的状态显示成 清晰的数字符号，这需要将计数器的状态经译码器进行译码， 并通过显示器将其显示出来。(2)

3、 计时电路：根据“60秒为1分”、“60分为1小时”、“24小时为1天” 的计数周期，实现“秒”、“分”、“时”的计吋功能。最后 将“秒”、“分”、“时”的状态经译码器进行译码，并通过 显示器将其显示出来(即前而介绍的译码显示电路)。(3) 信号电路：信号产生电路就是为数字电路提供满足一定频率的脉冲信号。 在数字电子钟中，必须产生频率为1脱(周期为is)的基准计 时信号。另外还要产生1024hz和512i1z的报时信号，以及产生 4hz、64hz、512 hz校秒、校分、校时信号。(4) 校时电路：当秒信号不准确时，时钟就会走慢或走快，这时需要用另一路 脉冲信号实现校吋，这里称其为校准脉冲信号

4、。校准的原理， 就是使时钟的小时、分钟或秒钟在校准脉冲的作用下快速改变 数值，直到和标准时间一致。(5) 报时电路：时钟用声音的形式传达时间信息，这就是报时。利用中小集成 电路设计一款能实现整点报时的吋钟，当时间到达整点前10秒 进行蜂鸣报时，其屮9声高音，1声低音。三、单元电路设计各单元电路原理图、工作原理、元件选择等1. 显不电路(1) 原理图小时卜位数小时个w敌分!-»«分个位敌秒i位竝抄个仪数(2) 工作原理接收计时电路输岀的小时、分、秒信号，并将接收到的小时、分、 秒信号通过合适的显示方式显示出来。(3) 元器件选择led数码显示器、七段锁存译码驱动器451k电阻

5、。2. 计时电路(2) 工作原理信号电路的主要任务是完成小时、分、秒三个计时器的设计，并 把这三个计数器串联起来构成完整的计时电路。(3) 元器件选择4518、7408、滤波电容。3. 信号电路(1) 原理图(2) 工作原理为计时电路提供秒基准信号；为校吋电路提供频率信号；为报吋 电路提供报时所需的高、低音音频信号及报时音时间间隔控制频 率信号。(3) 元器件选择晶振、滤波电容、电阻、分频器4060、74744. 校时屯路(2) 工作原理校时电路由校时按钮和频率信号选择电路极其控制信号产生电路 等组成。主要任务是接受信号电路产牛的秒基准信号和校小时、 校分、校秒信号。并通过操作校时按钮选择这些

6、信号的输出时机。(3) 元器件选择开关、电阻、74147、741515. 报时电路(1) 原理图报时电路由整点报时时间控制电路、报时音频电路、音频输出电 路等组成，任务是从计时电路获取时间信息，从信号电路获取音 频信号、报吋音吋间间隔控制频率信号，生成宝石音频，经驱动 后从发声元件输出。(3)元器件选择7420、7430、7400、蜂鸣器、电阻。四、安装调试方法设计1显示电路安装与调试显示屯路需要安装6个led显示器、42个限流电阻、6个4511集成块、六 个去耦电容病完成部分连线。（1）安装顺序显示电路的安装应按照限流电阻、管座、去耦电容、连线、插集成块 的顺序进行。（2）限流电阻安装 检查

7、待焊接的42个限流电阻阻值是否全部为ik、1/8w金属膜电 阻。 按照卬制电路板上电阻的安装位置加工电阻引脚，如发现电阻的 引脚附有灰尘、杂志、氧化层等情况，则还应进行浸锡处理。 把加工好引脚的电阻依次插到焊盘中压紧，也可把印制电路板背 面露岀的引脚适当弯折帮助固定。 一次焊接各个引脚。3. 电源接入电路安装电源接入电路需要安装一个插座、一个电解电容、一个二极管、一个电阻和 一个发光二极管。（1）安装顺序电源接入电路按电阻、二极管、插座、发光二极管、电解电容的顺序 进行安装。（2）安装方法屯阻、电容、二极管采用卧式安装，其他元器件采用立式安装。4. 信号电路安装与调试（1）信号电路安装按电阻、

8、管座、电容、石英振荡器、连线安装与焊接，石英振荡器的 管脚应小心折断。（2）信号电路调试通电前进行短路、开路、接线、极性、集成块缺口方向等常规检查， 用万用表检测 4060, q13、q12、qll、q9、q8、q7、q6、q5、q4、q3 端输出依次为 2hz、4hz、8hz、32hz、64hz、128hz、256hz、512hz、 1024hz、2048hz,由于万用表反应不够快,可能只能检测到q13、q12 的高、低电平的变化；用万用表检测7474的5号脚是否有频率输出。5. 计时电路安装与调试（1）计时电路安装计时电路需要安装三个4518、一个7408和四个104电容，集成块仍 然要用

9、管座。计吋电路的安装顺序为先管座后电容。管座和电容的安装方法看见显示电路安装。（2）计时电路调试通电前检查电源线与地线是否短路，连线是否正确，集成块是否插反 等；分别调试小吋、分、秒计数器，在个位计数器的始终输入端加入1hz 或2hz、4hz信号，如果秒显示器显示数据在059之间循环计数，则 秒计数器正常；把秒进位与分计数器的计数输入端相连，在秒输入端加入64hz或 128hz、256hz信号，如果秒计数器能正常向分计数器进位，则为正常； 把分进位与小时计数器的计数输入端相连，在秒输入端加入2048i1z 信号，如果分计数器能正常向小时计数器进位，为正常。6. 校时电路安装与调试(1) 校时电

10、路安装安装一个74171、一个74147、一个微动开关、一个集成电阻和两个104 电容；将 74151 的 x4、x5、x6、x7 分别接 2048hz、64hz、2hz、 1hz信号，x0、xi、x2、x3接地,c接高电平。(2) 校时电路调试通电前检查电源线与地线是否短路，连线是否正确，集成块是否插反 等；测试信号产生电路:拔出74147,操作开关，用万用表测量74147的5、6、7脚。开关断开时输出45v,合上时，输出0 v；测试74147：插上74147,拔出74151,操作开关进行校时、校分、校 秒信号，用万用表测量74147的q0、q1,看是否为11、10、01、00 测试7415

11、1：插上74151,给74151 一个1hz信号，在q端能用万用表 检测出明显高、低电平变化。7. 报时电路安装与调试(1) 报时电路安装报时电路需要安装7430、7420、7400、电阻、二极管、三极管、蜂鸣 器各一个，电容四个。其中集成块7430、7420、7400仍然用管座代替。 时电路的元器件安装可按管座、电容、电阻、二极管、三极管、蜂 鸣器、连线、插集成块的顺序进行。 管座缺口向左，二极管、三极管、蜂鸣器应注意极性。 具体安装方法参见显示电路安装。(2) 报吋电路调试通电前检查电源线与地线是否短路，连线是否正确，集成块是否插反 等；测试音频信号驱动电路：拔出7400,给三极管的基极加

12、一个2048hz 的信号，蜂鸣器发出鸣叫声，电路正常；测试咅频信号合成电路：插上7400,拔出7430,在7430输出引脚上 加一个1iiz信号，蜂鸣器以1iiz频率发出鸣叫声，电路正常。五、制作、调试中出现的主要问题及解决办法(1)故障：不能正常显示数字。可能的原因：4511的qaqg没有与数码管的ag端正确相连。(3) 故障：有吋有频率信号有吋没有。可能的原因：电阻处于临界点。(4) 故障：计数器只显示奇数或只显示偶数。可能的原因：显示电路d0没有活的可靠的输入。当d0为1输入时, 只显示奇数；当d0为0时，只显示偶数。(5) 故障：计数器不计数。可能的原因：clk没有可靠接地；mr输入信

13、号不对(检查与门的输 入、输出连接线)。(6) 故障：计数器技术不稳定，时快时慢。可能的原因:74147、74151的电源、地引脚没有接好,或者74147的 四输入端没有可靠接地。六、图纸(1)原理图llllllblllllll;須旳28888曲8wo d :1srdl4h“ sf & £静:1x.j< d 1*wwc2ihe twwmiu w rr3uol>1(3) 元器件布置图b金w漏;3浦壽需細日旧旧.oo<一o )o o oo i o l x x 工i wrgc w?olsl15"也 m七、元器件汇总表序号名称型号/参数量功能1数码显示器s

14、m120551k-10p（共阴、红色、05）显示数字2bcd七段锁存译 码驱动器cd4511译码、信号锁存、信号驱动314级振荡计数分 频器cd4060可振荡、计数、分频4双d触发器74hc74具有两个功能完全相同、完 全独立的d触发器5双bcd码计数器cd4518计数、数据保持、数据清零 和两种触发方式6二输入四与门74hc08内部集成四个二输入与门7数据选择器74hc151主要实现八以内的数据选择 器，还可实现八个以上数据选择 器、可编程序列信号发生器8优先编码器74i1c147输出为8421 bcd码的发码且 输入具有优先级，常用于键盘编 码9二输入四与非门74hc00内部集成四个二输入与菲门10四输入双与卜门74hc20内部集成两个四输入与非门11八输入与非门74hc30内部集成一个八输入与非门12微动开关4位调节频率13排阻a103g,4p防止元器件由于电流过大而 烧坏14蜂鸣器hc-12085-42r友尸15电解电容16v,loouf充电和放电16电容104717电容30p18发光二极管具有单项导电性、钳位电压， 直接将电能转变为光能19整流二级管in4001将交流电能转变为直流电能20三极管9013电流