电子钟课程设计报告

1、数字电子技术课程设计报告设计题目：数字电子钟的设计课程设计时间 2011.242011.30院系：XX纺织大学电子信息工程学院班级：电气094设计学生：杨海X爱祥一、数电课程设计的目的：数字电子技术课程设计是在学习完数字电子电路课程之后，按照课程教学的要求，对 学生进展综合性训练的一个实践性教学环节。 主要目的是培养学生综合运用理论知识能力，分析问题和解决问题的能力，以及根据实际要求进展独立设计的能力；了解数字电子电路的一般设计方法，初步掌握数字电子线路安装、布线、焊接、调 试等根本技能；熟练掌握电子 电路根本元器件的使用方法，训练、 提高读图能力；掌握组装、调试方法。二、设计题目及内容、设计

2、题目：数字电子时钟2、内容和要求：时间以24小时为一个周期;2显示时、分、秒；3有校时功能，可以分别对时及分进展单独校时，使其校正到标 准时间； 4根据要求阅读数字时钟电路原理图， 阅读教材及查找相关资料， 表达工作原理；5 画出包含 +5 伏的稳压电源在内的原理电路图， 根据原理图画 出对应的印刷电路图， 并在图中标出元器件的符号及代码； 6安装、焊接、连线、调试电路； 7最后提交调试好的设计作品，撰写并提交实验、调试报告，解 答思考题。三、功能及简单工作原理数字电子钟的原理方框图 如下列图所示。干电路系统由秒信号发生器、 “时、分、 秒 计数器、译码器及显示器、校时电路组成。秒信号产生器是

3、整 个系统的时基信号，它直接决 定计时系统的精度，一般用石英晶体 振荡器加分频器来实现。 将标准秒信号送入“秒计数器 ， “秒计 数器采用 60 进制计数器，每累计 60 秒发现一个“分脉冲信 号，该信号将作为“分计数 器的时钟脉冲。 “分计数器也采用 60 进制计数器，每累计 60 分钟，发出一个“时脉冲信号， 该信 号将被送到“时计数器 “时计数器采用 24 进制计时器，可实 现对一天 24 小时的累计。 。 译码显示电路将“时 “分 “秒 计数器的输出状态由七段显示译码器译码，通过六位 LED 七段显示器显示出来。 校时电路是用来对“时 “分 “秒显示 数字进展校对调整的。壬羊卫1：带！

4、HI数攀Ha过収刖越灶黑I &0 JUtftUxF 热密 j杭吋R7YA AA图门uijJTWl 本电路由 CD4O60 74LS74产生秒时钟信号；由 CD458、74LS00组成60进制计数 器；CD45为显示译码及驱动电路；与非门组成校时电路。四、主要局部的实现方案秒脉冲电路 由晶振32768Hz经 CD4060分频为2Hz,再经过74LS74 一次分频，即得Hz标准秒脉 冲，提供应时钟计数脉冲。如丄CP Q74LS74IHz22MQ200kQ32768Hz62 OpFtC|I I4'5p图示:2时间计数器电路由CD458计数器和74LS00组成时分秒的计数电路。74LS

5、00是4位二进制同步加计数器，它的设置为多片 集成计数器的级联提供方便。它具有 异步清零，同步并行预置数， 保持和计数的功能。引脚图如下Vcc 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y冋回冋冋可匡r & A厂& CLA1 | H2 12J LJLLJ JL LU1A IB 1Y 2A 2B 2Y GNDCD458计数器为D型触发器，具有内部可交换 CP和EN线，用 于在时钟上升沿下降降沿加计数。其引出端排列和功能表分别见图ICF1E3VDD2Q.15VseCPLn加计麺LLLXX1t 咔tL1HLXaX仝捕垢L2EIJ2CPCD458虽无专用的进位信号，但在脉动模式可将Q3连接至下一

6、计数器的EN输入端 实现级联，同时后者的 CP输入保持低电平。CD458at T由图可见，由于单个单元运算是在 CP上升沿触发，如将低位的Q3, 作为进位信号直接送至高位计数器的 CP输入端，将在低位逢 8 时就提供进位信号，如要实现“逢十进一，需将Q3经过非门送至高位计数器的 CP输入端，显然烦琐、浪费。经济、简捷、正 确的方 案应是保持高位计数器的 CP输入端为低电平，将低位的 Q3作为进位信号直接送至高位计数器的EN输入端，用Q3级联 有利于取得较大满值，计数到满值后随着时钟上跳Q3产生下跳就可引起高位计数器计数。秒计数器 秒个位的方案应是保持秒十位计数器的CP输入端为低电平，将秒个位的

7、Q3作为进位 信号直 接送至秒十位计数器的 EN输入端。秒十位计数单元为6进制，当 Q3Q2QQ0变成00时，通过与非门把它的清零端变成 0,计数器的 输出被置零，跳过0到 的状 态，又从0000开场，如此就是60 进制。同时秒十位上的00时，要把进位信号传输给“分 个位 的计数单元。CD458利用条件反应清零的方法可实现60进制。其中的与非门使用74LS00 2分计数器 分的个位和十位计数单元 的状态转换和秒的是一样的，只是它要把进位信号传输给时的 个位计数单元。3时计数器 当“时十位的 Q3Q2QQ0为0000或 000时， “时的个位计数单元是十进制计数器，当 他的 Q3Q2QQ0到00

8、时，通过与非门使得个位 458上的清零端为0, 那么计数器的输出 直接置零，从0000有开场。当十位的Q3Q2QQ0 为000时，通过与非门使得该 458的 清零端为0,“时的十位有重新从0000开场，此时的个位计数单元变成 4进制，即当个位 计 数单元的 Q3Q2QQ0为000时，就要又从 0000开场计数。这 样就实现了 “时 24进制的计 数其中的与非门用74LS003. 译码显示电路 译码电路采用 CD45译码器。其功能是将“时“分“秒计数器中计数的输出状态842BCD翻译成七段数码管能显示十进制数所要求的电信号，然后经数码显示器，把数字显示出来。显示器件选用发光二极管数码管，可选用共

9、阴数码管。CD45是一种BCD-7段显示译码器，它属于CMOS器件，高 电平输出电流可达25mA。其管脚排列见图所示。该器件用于驱动 共阴极7段LED数码管。4较时电路当数字钟刚接通电源或走时出现误差时，需要对其进展时间的校准， 实用校时电路很多。 校时电路包括校准小时电路 和校准分钟电路 也可包括校准秒电路，但校准信号频率必 须大于HZ，可手动较时或脉冲校时，可用普通机械开关或由机械开 关与门电路构成无抖 动开关来实现校时。 下列图为设计秒味冲MT金进位1&LL.ITnu校时电路五、数字钟“秒的装调总 装 配 图数 字 钟H b E dnbbfidnlf 吨_Qcp©M9&

10、#39;A兰&£-45-8U 一ss43負黒s09 Q 一 Q $G &夕茸+或W+B;-.-誉二寸4060 Q-3CF C cy CPOR HLSi!2.元器件清单画勺癡：或風53印利板）1共明橄朝州曽%时25QD4&112KB!CD4D601隼戍双BCD计救阵CCM-51S1菓咸取D爼去鶴74MC741与莽门丁 4H5D1RJ-22MG-1:4W1电阻娜RJ-2DQfe£i-t 4W1电Mrj 3oon佔cci-aopF（i）t）2CC1.0 01 pF、丑片）1石貫品惮拆鼻器32.76flkH£i小樊按睡学并栄4倉mm岸乂克）12m&

11、lt;iQ 加 m2Q0S肇成电16* 14 fN2 , -ID Hwl132 ft3.数字钟的装配与调试、检查印刷电路板有无断路、短路，假 设有，首先处理好。2、焊接顺序：电阻、二极管、IC插座、三极 管、电容器，逐一焊接。先焊平面的，后 焊立体的，原那么是有利 于焊接。要求卧装水平、竖装垂直、一样元件等高。3、焊接要点：将元件整形后插入对应位置，电路板平放在台面上，一手握烙铁对焊 盘 和引脚同时接触预热，另一手持焊锡丝与焊盘处烙铁接触，使锡 丝熔化，当锡丝熔化一定量 时，立即将锡丝离去，烙铁继续保持少 许时间，让焊锡围绕焊盘自由流动，形成一个钟形焊点。4、按照接线要求位置，将连接线焊接到对

12、应的插孔。5、剪脚：元件焊好后，将多余引脚剪掉，剪脚后的焊点应露出引脚 0.5-mm。6、检查元件及IC插座有无错焊、漏焊，方向是否正确无误， 将集成电路插入插座。7、 通电测试：将连接线分别与对应电源接线柱连接。8首先清零，然后观察 LED数码管变化状态。六、思考题、本电路中N进制计数器是如何实现的？答：是由CD458计数器和74LS00组成的计数电路，60位计 数器是是保持十位计数器的 CP输入端为低电平，将个位的Q3作 为进位信号直接送至十位计数器的 EN输入端，。十位计数单元 为6进制，当Q3Q2QQ0变成00时，通过与非门把它的清零端 变成0,计数器的输出被置零，跳过 0到 的状态，

13、又从0000开 场，如此就是 60进制。24位计数器是当十位的Q3Q2QQ0为0000或000时， 个位计数单元是十进制计数器， 当他的 Q3Q2QQ0到00时，通过与非门使得个位上的清零端为 0,那么计 数器的输出直接 置零，从0000有开场。当十位的 Q3Q2QQ0为 000时，通过与非门使得该458的清零 端为0,十位又重新从0000 开场，此时的个位计数单元变成4进制，即当个位计数单元的Q3Q2QQ0为000时，就要又从0000开场计数。这样就实现了 24 进制的计数2、校时电路中的三个开关有什么作用 ？答：当开关闭合时，会接上电容，可以缓解抖动，为去抖动开关3、如果用74LS6组成计

14、数器，那么个位到十位的进位怎样实现？答： 在Hz的CP时钟信号下，74LS6(的 PE、 LD、 都接高电平，TE、CR 74LS6()正常工作，进展记数，当计数到 00时， 通过与非门将 Q3Q与非后接到清零端 CR,即在此时将第一个74LS6清零。同时接到 74LS6(2的脉冲端 CP(因为当CR等于0时，等于所以时钟脉冲 CP有效)于是它显示的是0-9。因为时钟脉冲是74LS6(给出，将74LS6(2的PE、TE、LD、CR都接高电平，74LS6(2正常工作，进展计数，当计 数到00时，通过与非门将Q2Q与非后接到清零端-CR，将74LS6 :2清零，于是实 现了显示0-5的进制，同时接

15、到下一个74LS6的时钟脉冲端 CP。七、总结1.设计过程中遇到的问题及其解决方法。1在检测面包板状况的过程中，出现本该相通的地方却未通的状况， 后经检验发现是由于万用表笔尖未与面包板内部垂直接触所至。2在检测CD4511驱动电路的过程中发现数码管不能正常显示的状 况，经检验发现主要是由于接触不良的问题，其中包括线的接触不良和芯片的接触不良，在实验过程中，数码管有几段 二极管时隐时现, 有时会消失。用5V电源对数码管进展检测，一端接地，另一端接触每一段二极管，发现二极管能正常显示的，再用万用表欧姆档检测每 一根线是否接触良好，在检测过程中发现有几根线有时能接通， 有时 不能接通，把接触不好的线

16、重新接过后发现能正常显示了。其次是由于芯片接触不良的问题，用万用表欧姆档检测有几个引脚本该相通的 地方却未通，而检测的导线状况良好，其解决方法为把 CD4511的芯 片拔出，根据面包板孔的的状况重新调整其引脚，使其正对于孔，再 用力均匀地将芯片插入面包板中， 此后发现能正常显示，本次实验中 还发现一块坏的LED数码管和两块坏的CD4511,经更换后均能正常 显示。3在连接晶振的过程中，晶振无法起振。在排除线与芯片的接触不 良问题后重新对照电路图，发现是由于 12脚未接地所至。4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。5

17、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 40跳到59,然后又跳回40,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接触不良的问题。 经 检查，校正电路的连线没有错误，后用万用表的直流电压档带电检测 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未拔掉所 至。6在制作报时电路的过程中，发现蜂鸣器在 57分59秒的时候就开 场报时，后经检测电路发现是由于把 74HC30芯片当16引脚的芯片 来接，以至接线都错位，重新

18、接线后能正常报时。7连接分频电路时，把时个位的 QD和时十位的1脚断开，然后时 十位的1脚接到晶振的3脚，时十位的3脚接到秒个位的1脚，所连 接的电路图无 法正常工作，时十位从0-9的跳，时个位只能显示一个0,在这个电路中3脚的分频用到两次，故无法正常显示，因此要把12进制接到74HC390的一个逻辑电路空出来用于分频即可，因此把时十位的CD4511的12、6脚接地，7脚改为接74HC390的5脚，74HC390的3、4脚断开，然后4脚接9脚即可，其中空出的74HC390 的3脚就可用于2Hz的分频，分频后变为1Hz，整个电路也到此为正 常的数字钟计数。2.设计体会在此次的数字钟设计过程中，更进一步地熟悉了芯片的构造及掌握了 各芯片的工作原理和其具体的使用方法。在连接六进制、十进制、六十进制的进位及十二进制的接法中，要求 熟悉逻辑电路及其芯片各引脚的功能，那么在电路出错时便能准确地 找出错误所在并及时纠正了。在设计电路中，往往是先仿真后连接实物图，但有时候仿真和电路连 接并不是完全一致的，例如仿真的连接示意图中，往往没有接高电平 的16脚或14脚以及接低电平的7脚或8脚，因此在实际的电路连接 中往往容易遗漏。又例如 74HC390芯片，其本身就是一个十进制计 数器，在仿真电路中必须连接反 馈线才能正常显示，而在