多功能数字钟报告.doc

电子课程课程设计总结报告题目：多功能数字时钟设计日期：2014.7.14目录一设计任务书-P41.1课程总任务-P41.2时钟功能-P4二设计框图-P572.1实验图-P562.1.160进制计数器-P52.1.224进制计数器-P52.1.3置数调校60进制计时器-P62.2仿真-P672.2.124进制计数器-P62.2.2555接成脉冲触发器-P62.2.3X3/X5-P72.2.4X5-P7三各单元电路的设计方案及原理说明-P8113.1整体思路-P83.2数字时钟的构成-P83.2.1时间计数单元-P83.2.2译码及显示电路-P83.2.3时电源电路-P83.2.4整点报时-P8P93.3数字时钟电路设计-P9103.3.1秒脉冲电路-P93.3.2时间计数电路-P9P103.3.3校正电路-P103.3.4整点报时电路-P103.4数字钟电路图-P10四调试过程及结果分析-P114.1芯片排版问题-P114.2数码管问题-P114.3逻辑电路问题-P114.4调时电路问题-P114.5芯片与电阻关系问题-P11五设计、安装及调试中的体会-P12145.1总体体会-P12六对本次课程设计的意见及建议-P15七附录（包括：整机电路图和元器件清单)-P15167.1元器件清单-P157.2整机电路图-P16一设计任务书1.1课程总任务课程设计是整个教学计划中一个重要的实践性教学环节，它对学生的工程实践能力和进一步优化学生的知识能力结构，有重要意义。课程设计的内容为: 根据所选的课题规定的设计内容与任务，学生在教师的指导下，通过收集查阅文献资料、选择方案、设计电路、组装调试电路、编写设计总结报告，使学生得到一次较全面的工程实践训练，理论联系实际，提高和培养创新能力，为后续课程的学习、毕业设计、毕业后的工作打下基础。1.2 时钟功能(1) 自选元器件设计数字钟电路，显示为六位数，分别表示时、分、秒；(2) 具有校时功能，能对时、分、秒分别校时；(3) 具有定时提醒功能, 定时精度为分钟；(4) 时钟基准脉冲用555产生；(5) 独立组装、调试电路；(6) 完成设计报告。1. 单独实现秒钟计时60秒；（用555形成规定频率的脉冲）；2. 实现分钟计时60分钟及调整（运用置数法进行调校）；3. 实现时钟计时24小时及调整（运用置数法进行调校）；4. 进行运用比较器锁存器74373对当前时间进行锁定，运用7485比较器实现定时功能；5. 利用与门实现一分钟的整点报时；二设计框图2.1实验图2.1.160进制计数器2.1.224进制计数器2.1.3置数调校60进制计时器2.2仿真2.2.124进制计数器2.2.2555接成脉冲触发器2.2.3X3/X52.2.4X5三各单元电路的设计方案及原理说明3.1整体思路计秒电路计分电路秒脉冲计时电路整点报时校秒电路校分电路校时电路3.2数字时钟的构成数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ)进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。本实验中用一个频率为1HZ的时钟信号作为脉冲信号。如上图所示为数字钟的一般构成框图。3.2.1时间计数单元 时间计数单元有时计数、分计数和秒计数等几个部分。 时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，其输出为两位8421BCD码形式；而且根据设计要求，时个位和时十位计数器为24进制计数器，其输出形式也为8421BCD码。 一般采用10进制计数器如74160、74190等来实现时间计数单元的计数功能。3.2.2译码及显示电路 计数器实现了对时间的累计以8421BCD码的形式输出，为了将计数器输出的8421BCD码显示出来，可用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器器件所需的输出逻辑和一定电路，即为7段译码显示驱动器。但在仿真实验中，可将数码管直接与计数器的输出相连，实现显示功能。3.2.3时电源电路 当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正。本实验中的校正时间分为校时电路、校分电路和校秒电路。具体的方法是：首先截断正常的计数通路，然后再进行人工触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的技术单元的输入端，校正好后，再转入正常计时状态即可。3.2.4整点报时 一般时钟都应该具备整点报时电路功能，本实验中，用一指示灯作为整点报时。当时间出现整点时，指示灯就会变亮，以示提醒。(将分钟与秒钟的59计时位用与门相接，再将输出接到整点报时灯处，完成整点报时)3.3数字时钟电路设计3.3.1秒脉冲电路本实验中，仿真中可以直接1hz的时钟信号。3.3.2时间计数电路秒、分、时分别为60、 60、24的计数器。秒、分分别为六十进制，即显示0059，他们的个位为十进制，十位为六进制。时为二十四进制计数器，显示0023，个位为十进制，当十进制计到2，而个位计到4时清零。这种计数器的设计可以采用反馈清零法、反馈置数法。（a）60进制计数60进制计数器由个位计数器c1和十位计数器c2组成。C1组成十进制计数，c2组成六进制计数。74160为十进制计数器，个位计数器c1则无需反馈。而十位计数器c2可用异步反馈清零法和同步反馈置数法来实现六进制。74160是异步清零的十进制计数器，但十位计数器c2的输入状态为“QDQCQBQA=0110”,用与非门将QCQB取出，送到计数器c2的CR清零端，使计数器归零，从而实现六进制计数。异步反馈清零法同步反馈置数法 74160为同步置数，当十位计数器c2的输入状态为“QDQCQBQA=0101”时，用与非门将QCQB，取出同时个位计数器c1的输入状态为“QDQCQBQA=1001”时，用与非门将QDQA取出，再用或门将两个与非门合并，送到计数器c2的LD置数端，使计数器归零，从而实现60进制计数。74160的两种60进制计数器，可作为秒、分计数器用。（b）24进制计数器24进制计数器由个位计数器C1和十位计数器C2组成。C2组成二进制计数，但当个位计数器C1的状态为“QDQCQBQA=0100”，十位计数器C2的状态为“QDQCQBQA=0010”时，即24时，要对其进行清零。两计数器同时采用异步反馈清零电路图为：高地位异步反馈清零法反馈清零法是用与非门将个位计数器中的QC与十位计数器中的QB送到个位计数器C1、十位计数器C2的CR清零端，使计数器复零，从而实现24进制计数。3.3.3校正电路 用与门将高电平信号与一双掷开关的一端（改变开关位置可选择高电平和低电平）相连分别送入秒个位计数器、分个位计数器和时个位计数器的ENT位。要校正时间时，截断正常的计数通路，在需要校正的电路中加入时钟脉冲进行校正，校正好后，再转入正常计时状态即可。可进行校秒、校分、校时。3.3.4整点报时电路 将信号指示灯接入计时器的个位计数器C5的ENT位，当时间为整点时，时个位计数器C5接通，ENT位变为高电平，指示灯亮，进行整点提示。3.4数字钟电路图 将1）4）中的电路连接起来，形成完整的电路图。 其中计秒电路与计分电路的连接为：将秒个位计数器C1的QDQA位用与门相连，同时用与门将十位计数器C2的QCQA位相连，再将两个与门再相与送到分计数器的个位计数器C3的ENT中，即实现当秒计数器为59时，分计数器进行计数。 计分电路与计时电路的连接也类似，将分个位计数器C3的ENT位与分十位计数器C4的QCQA位相与送入计时电路的个位计数器C5的ENT位，即在59分59秒时，接通计时电路，时计数器进行计数。 四调试过程及结果分析4.1芯片问题4.1.1芯片排布过于紧凑造成接线困难。（从第二块芯片开始优先解决排版问题）4.1.2先前进行单点镀锡，后来发现该点多点共用，造成接线困难。（从第二块板开始优先排线，布局完成后再进行焊接）4.2数码管问题4.2.1数码管有一个没有亮。（共阳极端3、8没接高，将3、8端接口接至Vcc位置）4.2.2数码管中央有一根显示管没亮。（有虚焊情况的发生，对虚焊位置进行重新焊接接稳解决）4.2.3数码管显示乱跳1变5.（7408与门两个端子重接，造成干扰，对与门的接入端进行重连解决问题）4.3逻辑电路问题4.3.1计数器没有完成60进制，而是形成了100进制，且会不定时的清零。（开关有一端口悬空，是用电阻隔断与Vcc连接解决）4.3.2逻辑电路没实现基本功能。（由于粗心地未接到芯片GND端，接到未使用端去了，对端口进行重连解决问题）4.3.3分钟计时与秒钟计时之间级联出现故障，无法进位。（在秒钟59进位端出现了漏连问题，将漏连端口连上后解决问题）4.4调时电路问题4.4.1调时电路出现有的时间无法调出的问题。（经检查后发现有断线情况以及有两个独立端口被连在了一起，换掉断线分开独立端口后解决问题）4.4.2清零端无法实现时钟位与分钟位的清零。（由于没有看清电路板的构造而造成了漏连，连上芯片解决问题。）4.5芯片与电阻关系问题4.5.174ls47芯片发热情况过重。（将芯片与数码管之间的电阻换得更大解决）五设计、安装及调试中的体会5.1总体体会1.了解电烙铁的应用，以及电烙铁使用的注意事项；2.培养具有综合应用相关知识来解决测试问题的基础理论；3.培养在实践中研究问题，分析问题和解决问题的能力；4.我们必须坚持理论联系实际的思想，以实践证实理论，从实践中加深对理论知识的理解和掌握。实验是我们快速认识和掌握理论知识的一条重要途径；5.学会阅读和查阅电子器件的外引线和功能表；6.培养出了一定的收集、查阅资料的能力；7.培养了整体思考思维，优先考虑大局，随后进行局部布局；8.培养了焊接简单电路的能力；9.调试时需要静下心来，不可乱找，要用万用表检测线的连通与断开，检测目标位置逻辑真假。高校实验室是培养高层次人才和开展科学研究的重要基地。在西方发达国家，学校对培养学生的动手能力是十分重视的，这一问题近年来也越来越受到我国教育界人士的广泛重视。为了提高学生的动手能力，让学生做相关实训并完成数电实验报告，在实验的形式上注重培养学生的实验技能和动手能力。从数电实验心得中学生就可以总结出大量的经验以适应当代社会的发展。六对本次课程设计的意见及建议1. 多准备几块焊接版，毕竟是同学们第一次进行焊接没有经验，容易废掉些许电路板，并且时钟电路一块电路板根本接不完。2. 尽量提供单线导线，多线的确实不是很好做。3. 实验工具尽量做到一组一套，否则找起来确实很麻烦。七附录（包括：整机电路图和元器件清单）序号元器件名称单位数量1数码管只62译码器7447只63排阻1k*8只64与非门74ls00只25非门74ls04只26计数器74160只67与门74ls08只28或门74ls