课程设计-数字电子钟设计报告 -终

数字闹钟设计报告PAGEPAGE2数字闹钟设计报告目录1．设计任务与要求……………………22．设计报告内容2.1实验名称………………………22.2实验仪器及主要器件…………22.3实验基本原理…………32.4数字闹钟单元电路设计、参数计算和器件选择…………3-72.5数字闹钟电路图……………82.6数字闹钟的调试方法与过程……………………82.7设计与调试过程的问题解决方案…………83.实验心得体会……………………9、10

1．设计任务与要求数字闹钟的具体设计任务及要求如下：(1)有“时”、“分”十进制显示，“秒”使用发光二极管闪烁表示。(2)以24小时为一个计时周期。(3)走时过程中能按预设的定时时间（精确到小时）启动闹钟，以发光二极管闪烁表示，启闹时间为3s～10s。2．设计报告内容2.1实验名称数字闹钟2.2实验仪器及主要器件（1）CD4511（4片）、数码管（4片）（2）74LS00（6片）（3）74LS138（2片）（4）74LS163（6片）（5）LM555（1片）（6）电阻、电容、导线等（若干）（7）面包板（2片）、示波器等PAGEPAGE32.3数字闹钟基本原理要想构成数字闹钟，首先应选择一个标准时间源——即秒信号发生器。可以采用LM555构成多谐振荡器，通过改变电阻来实现频率的变化，使之产生1HZ的信号。计时的规律是：60秒=1分，60分=1小时，24小时=1天，就需要对计数器分别设计为60进制和24进制的，并发出驱动信号。各计数器输出信号经译码器到数字显示器，按“时”、“分”顺序将数字显示出来，秒信号可以通过数码管边角的点来显示。数字闹钟要求有定时响闹的功能，故需要提供设定闹时电路和对比起闹电路。设时电路应共享译码器到数字显示器，以便使用者设定时间，并可减少电路的芯片数量；而对比起闹电路提供声源，应具有人工止闹功能，止闹后不再重新操作，将不再发生起闹等功能。数字电子钟的逻辑框图如图所示。它由555集成芯片构成的振荡电路计数器、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。

2.4数字电子钟单元电路设计、参数计算和器件选择（一）计数器标准时间源使用LM555构成多谐振荡器，调整电阻改变频率，使得频率为1HZ。T=0.7（RA+2RB)C，T=1S,C=220uF，计算得RA+2RB≈6.5K，取RA=1.5K,RB=2.4K。计时部分a)六十进制计数如秒计数器：分成个位和十位，个位模十，十位模六。个位从0000计数到1001，利用置数端将个位从0000重新开始计数，同时将1001信号作为一个CP脉冲信号传给十位，让十位开始从0000开始计数。以此规律开始计数，直到十位计数到5，个位计数到9时，通过十位的置数端将十位清零，重新开始计数，并将此信号作为一个CP脉冲信号传给分计数器。b）二十四进制计数模24计数器采用同步方式,使用两片74LS163芯片,cp脉冲均由分计数器提供．第一片制成模10计数器，将1001信号提取出来后给与清零端。第二片芯片制成模为3的计数器，原数据ＡＢＣＤ给予0000信号．将第一片芯片的0011信号与第二片芯片的0010信号提取出来给与第一片芯片的置数端与第二片芯片的清零端，上升沿过来之后，两片芯片同时清零。（二）显示器由CD4511产生十进制数字，再由数码管显示出来。这里的数码管是采用共阴的方法连接的。（三）起闹电路采用2片74LS138，将控制十位的3-8译码器的A2端作为控制个位3-8译码器的最高位，这样就可以满足小时个位为0-9。控制十位的3-8译码器的A1，A0一起控制十位从0-2变化。控制起闹时间长短：T=0.28RC(1+0.7k/R)（三）拓展功能（1）校时功能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”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在原本接校时脉冲的端口接到了实验装置的“单次脉冲”端口，这样实现了防抖动，可以利用手动操作来完成校时。（2）整点报时电路当时间是整点时就会报时即为整点报时，只需要将“分”十位的进位信号接到单脉冲稳态电路的时钟端即可，当分钟部分示数变为“00”时“分”十位就会有一个进位信号，电路起闹。（3）找回8、9、18、19这四个时间点。“小时个位”的输出端Q0，Q1，Q2分别接3-8译码器的A，B，C输入端，可以实现0~7的数值输出，8，9靠与非门来实现，Q0与Q3直接“与非”即可得到9端，Q0经过“非”门之后在与Q3“与非”即可得到8端。测试时发现要求10点起闹时18点时也会起闹，这是因为对于A，B，C来说，“小时个位”的0（0000）与8（1000）均会在Y0有输出，将“小时个位”输出端Q3接到“小时个位”3-8译码器的使能端既可避免这一情况。2.5数字闹钟电路图（见最后一页）2.6数字闹钟的调试方法与过程采用逐级调试的方法1.确保秒信号正常2.调试秒计数器3.调试分计数器，可将秒信号作为分计数器的CP脉冲4.调试小时计数器，可将秒信号作为小时计数器的CP脉冲5.调试闹钟电路6.调试校时电路7.调试整点报时电路2.7设计与调试过程的问题解决方案（1）将秒信号接入示波器，与标准信号对比，出现一定的误差，但在允许范围之内。（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，，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电源对数码管进行检测，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，在检测过程中发现有几根线有时能接通，有时不能接通，