数字钟的设计与制作

1、数字钟的设计与制作2011.10一、设计指标1. 显示时、分、秒。2. 可以24小时制或12小时制。3. 具有校时功能，可以对小时和分单独校时，对分校时的时候，停止分向小时进位。校时时钟源可以手动输入或借用电路中的时钟。4. 具有正点报时功能，正点前10秒开始，蜂鸣器1秒响1秒停地响5次。（选做）5. 为了保证计时准确、稳定，由晶体振荡器提供标准时间的基准信号。二、设计要求1. 画出总体设计框图，以说明数字钟由哪些相对独立的功能模块组成，标出各个模块之间互相联系，时钟信号传输路径、方向和频率变化，并以文字对原理作辅助说明。2. 设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。3. 选择合适的元器件，并

2、选择合适的输入信号和输出方式，在面包板上接线验证、调试各个功能模块的电路。在确保电路正确性的同时，输入信号和输出方式要便于电路的测试和故障排除。（也可选用Mutisim仿真）4. 在验证各个功能模块基础上，对整个电路的元器件和布线，进行合理布局，进行整个数字钟电路的接线调试。三、制作要求自行在面包板上装配和调试电路，能根据原理、现象和测量的数据检查和发现问题，并加以解决。四、设计报告要求1. 格式要求（见附录1）2. 内容要求 设计指标。 画出设计的原理框图，并要求说明该框图的工作过程及每个模块的功能。 列出元器件清单，并画出管脚分配图和芯片引脚图。 画出各功能模块的电路图，加上原理说明（如2

3、、5进制到10进制转换，10进制到6进制转换的原理，个位到十位的进位信号选择和变换等）。 画出总布局接线图（集成块按实际布局位置画，关键的连接应单独画出，计数器到译码器的数据线、译码器到数码管的数据线可以简化画法，但集成块的引脚须按实际位置画，并注明名称）。 数字钟的运行结果和使用说明。 设计总结：设计过程中遇到的问题及解决办法；设计过程中的心得体会；对课程设计的内容、方式等提出建议。五、仪器与工具1. 直流电源1台。2. 四连面包板1块。3. 数字示波器（每两人1台）4. 万用表（每班2只）。5. 镊子1把。6. 线剥钳1把。7. 斜口钳1把。8. 螺丝刀2把。六、器件与连线1. 共阳八段数

4、码管6个。2. 74LS51集成块1块。3. 74LS47集成块6块。4. 74LS74集成块1块。5. 74LS390集成块3块。6. 74LS08集成块1块。7. 74LS00集成块2块。8. CD4060集成块1块。9. 10M电阻5个。10. 470电阻6个。11. 30p电容2个。12. 32.768k时钟晶体1个。13. 单股线1米（每人）。七、元器件资料（详见附录2）(1)74HC00D ( 2)74LS08(3)74HC390D (4)74HC51D(4) CD4060 (5)74LS74 (6)74LS47 (7)数码管Ae d c dpAg f a b八、组成框图九、各功能

5、模块电路（仿真详见附录3）4060构成脉冲发生及分频电路74LS47构成译码驱动电路校时电路（分校时时，不会进位到小时）十、总设计电路图（见附录4）十一、注意事项1. 要求学生根据原理和芯片引脚图，分功能设计原理图，并根据接线顺序分步骤验证。2. 容易出现故障为接触不良。a) 集成块引脚方向预先弯好对准面包板的金属孔，再小心插入。b) 导线的剥线长度与面包板的厚度相适应（比板的厚度稍短）。c) 导线的裸线部分不要露在板的上面，以防短路。d) 导线要插入金属孔中央。3. 按照原理图接线时首先确保可靠的电源和接地。4. 注意芯片的控制引脚必须正确接好。5. 检查故障时除测试输入、输出信号外，要注意

6、电源、接地和控制引脚。6. 要注意芯片引脚上的信号与面包板上插座上信号是否一致（集成块引脚与面包板常接触不良）。7. 为了便于测试，可将2Hz信号直接输入到各级计数器。8. 接校时电路时可接模拟信号输入（如1Hz和2Hz）测试输出信号的切换正确后，再将秒进位和分进位信号接到校时电路，再接校时电路输出到分计数器和时计数器。从较时电路接入信号时，必须将原进位信号拔掉。十二、设计日程安排10月10日10月11日：1. 分发仪器、工具、器件。2. 了解总体设计的过程，明确数字钟实现的功能，由哪些相对独立的功能模块组成，各个模块之间互相联系，时钟信号传输路径、方向和频率变化。3. 了解面包板的结构和使用

7、方法，连接导线的要点，包括导线剥线头、插线方法、要求，检查面包板，如面包板中的导电铜片变形或移位，更换导电铜片。4. 七段数码引脚排列测试，验证每段显示为一个发光二极管，同时完成对每个数码管的检查。5. 分功能了解各个模块功能实现原理、实现，搭建实际电路一个个验证(在接线时注意合理布线和接线的可靠性)，并选用Multisim软件仿真验证。(1) 数码管的译码驱动电路接线、测试、译码器控制功能测试（手工输入测试电平）。除了进一步熟悉原理外，主要练习接线合理布局，走线整齐、美观，用手指触动导线时也能正常工作。可以静态显示学号的后几位。然选一个可正常工作的译码、显示电路，分别测试译码器的3个控制引脚

8、的作用。(2) 晶体震荡电路接线、测试（用示波器测量4060输入时钟，每一路分频输出的频率）。(3) 5进制计数器接线，输入用4060的2Hz，输出用数码管显示。(4) 10进制计数器接线、测试。(5) 6进制计数器接线、测试（在10进制基础上改）。(6) 60进制计数器接线、测试。(7) 24进制计数器、测试（在60进制基础上改）。(8) 校时电路接线，用示波器观察电路的信号选择功能。5. 在熟悉各个功能模块基础上，结合对总体框图的理解，设计总接线图。10月12日10月14日：6. 根据总接线图各种元器件数量、连线，在面包板上确定所有元器件布局。7. 按以下顺序接线：晶体震荡、秒电路、分电路、时电路。