(电子钟)数字电子技术课程设计实验报告.doc

数字电子技术实验报告数字电子技术课程设计实验报告设计题目：多功能数字钟的设计、仿真 学 院：信息技术学院 姓 名： 学 号：201011010208 专业班级：计算机科学与技术系（2）班 指导教师： 设计时间：2011-12-192011-12-22 目录1、 设计目的.22、 设计要求和设计指标.23、 设计内容.2 3.1、数字钟电路工作原理.2 3.1.1、总体设计.3 3.1.2 、秒信号发生器.5 3.1.3 、分信号发生器.5 3.1.4、时计时器.5 3.1.5、校时电路.6 3.1.6、整点报时电路.6 3.1.7、闹钟电路.8 3.1.8、主要仪器及器件.9 3.2仿真结果与分析.9 3.2.1、分析.9 3.2.2、仿真图.9 四、实验过程中遇到的问题及解决方法.10五、总结.11六、主要参考文献.11一、 设计目的（1） 掌握掌握多功能数字钟的工作原理。（2） 掌握基本逻辑门电路、译码器、数字分配器、数字选择器、数值比较器、触发器、计数器、锁存器、555定时器、的常用的数字电路的综合设计方法。（3） 熟悉用Proteus软件进行数字电路仿真设计的方法。（4） 了解用Altuium Designer软件进行PCB设计的方法。（5） 熟悉复杂数字电路的安装、测试方法、提高实验技能，增强工程实践能力。二、 设计要求和设计指标(1)基本功能具有“秒”“分”“时”计时和显示功能。 小时按24小时计时制。校时功能，能够对“分”“时”进行调整。(2)扩展功能具有正点报时功能.闹钟功能.三、设计内容3.1 数字钟电路工作原理数字电子钟由信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路等组成。秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用555构成的振荡器加分频器来实现。将标准秒脉冲信号送入“秒计数器”，该计数器采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“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，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进制计数器，可以实现一天24h的累计。译码显示电路将“时、分、秒”计数器的输出状态经七段显示译码器译码，通过六位LED显示器显示出来。整点报时电路是根据计时系统的输出状态产生一个脉冲信号，然后去触发音频发生器实现报时。校时电路是来对“时、分、秒”显示数字进行校对调整。其数字电子钟系统框图如下:数字电子钟系统框图图 13.1.1、总体设计 图 23.1.2、秒信号发生器利用555定时器构成的多谐振荡器发生产生1KHZ信号，经1000分频后得到图 33.1.3、分秒计时器分、秒计数器为模60的计数器。3.1.4、时计时器时计数器是一个24小时制的计数器，当数字钟运行到23h59min59s时，秒的个位计数器再输入一个秒脉冲，数字钟应自动显示出00h00min00s。3.1.5、校时电路图 4首先使用数字钟，或当数字钟计时时出现误差时，必须对时间进行校正，通常叫做“校时”，校时是数字钟的基本功能，一般要求能对时和分进行校对。对校正电路的要求是在小时校正时不影响分、秒的正常计数，在分校正时不影响秒和时的正常计数。3.1.6、整点报时电路仿广播电台整点报时电路设计,每当数字钟计时快到整点时发出响声,四低一高并且以最后一声高音结束的时刻为整点时刻。Cp/s Q3 Q2 Q1 Q0功能50 0 0 0 051 0 0 0 1发低音52 0 0 1 0停53 0 0 1 1发低音54 01 0 0停55 0 1 0 1发低音56 0 1 10停57 0 1 1 1发低音58 1 0 0 0停59 1 0 0 1发高音00 0 0 0 0停图 5图 63.1.7、闹钟电路图 73.1.8、主要仪器及器件 仪器：计算机 软件：电路仿真软件。元器件：七段数码显示管6只，数码集成电路若干，电阻、电容若干，面包板，短导线若干。集成电路具体有74LS48、74LS00、74LS90、74LS74、74LS04、3.2、仿真结果与分析 3.2.1、分析：在仿真软件Proteus中将图所示基本电路绘制出来。分别单击或长按分校时开关S1，时校时开关S2，验证校时电路的功能是否完善。用Proteus软件中的逻辑分析仪观察并记录分频器各自输出信号的波形。使用逻辑分析仪时 ，在VSM Logic Analyser窗口中点击Caputure按键，稍等片刻（约20秒）既可以看见信号波形。用秒表测量数字钟的仿真计时结果，将测量数据填入表中标称电压+15V (2A)+15V（1A）+15V(1A)-15V(1A)空载试验结果15.1715.3615.18-16.01满载实验结果15.0715.1114.93-14.9图 83.2.2、仿真图图 94、 实验过程中遇到的问题及解决方法（1） 连接数码显示器时忘记了表上下标，致使显示器没有反应 解决方法：学会标上下标的方法，进行仿真察看。（2） 显示开关已切换至时钟显示，操作时钟调校正按钮时，显示器显示数据依然不改变，分、时电路可以正常进位。 解决办法：此时校时开关处于锁定状态，不能校时，切换校时开关即可解决问题。（3） 定时电路可以正常定时，时钟电路也可以正常计时，但当时钟到达定时时刻时，没有闹钟信号发出，扬声器没有声音，发光二极管不发光，且此时正点报时也不起作用。 解决办法：此时闹钟控制开关处于断开状态，把此开关闭合问题即得到解决。5、 总结通过这次对数字钟的设计与制作，让我学会了如何使用Protues软件的使用方法，这是一大收获，另外，经过这次实训也让我了解了设计电路的程序，让我了解了关于数字钟的原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真仿真成功之后才实际接线的。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出