多功能数字钟电路设计报告_多功能数字钟电路设计
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脉冲与数字电路课程设计
多 功 能 数 字 电 子 钟 的 设 计
脉冲与数字电路课程设计
目录
一、准备阶段...........................3 1.了解多功能数字钟的主体电路逻辑图，并用CAD技术绘制电路图…………………………………….3 2.查询各个元器件的功能和管脚排列…………..3 3.本组实验译码显示单元电路的介绍………….7
二、目的及意义………………9
三、原理………………………10
四、安装、调试………………11
五、体会………………………12
脉冲与数字电路课程设计
数字电子技术课程设计
——多功能数字钟
一、准备阶段
1.多功能数字钟的主体电路逻辑图：3 83 83 83 83 83 8g a74LS48(6)A3A2A1A0g a74LS48(5)A3 A2 A1 A0BS2026g a74LS48(4)A3 A2 A1 A0g a74LS48(3)A3 A2 A1 A0g a74LS48(2)A3 A2 A1 A0g a74LS48(1)A3 A2 A1 A06217&51Q1D21Q11RD1CP&176235 Q3 Q2 Q1 Q0 U/D74LS191 D3 D2 D1 D0 G CP LD&11910115414174LS74&& ＋5V3.3k391112 Q3 Q2 Q1 Q074LS92(2)R0(1CPBCPA9114 Q3 Q2 Q1 Q074LS90(5)R0(1)R9(1)CPBCPA9 Q3 Q2 Q1 Q074LS92(1)R0(1)CPBCPA Q3 Q2 Q1 Q074LS90(4)R0(1)R9(1)CPBCPA&11Hz校时脉冲&分十位进位脉冲&1&秒十位进位脉冲0.01F2k10k76218＋5V3.3k41kHz500HzS23.3k＋5V10HzQ0Q374LS90(2)CPACPBR0(1)R9(1)0.01FS11Hz5.1k55530.1F51211Q0Q374LS90(1)CPACPBR0(1)R9(1)14126Q0Q374LS90(3)CPACPBR0(1)R9(1)0.01F
（Protel DXP软件绘制图）2.各个元器件的功能和管脚排列：
555振荡器：
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R12kRP10k7R25.1k62C10.1F18＋5V45553vo5C20.01F如果精度要求不高也可以采用
分频器电路图
秒脉冲信号发生器：
秒脉冲信号发生器是数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量。由振荡器与分频器组合产生秒脉冲信号。
●
振荡器: 通常用555定时器与RC构成的多谐振荡器，经过调整输出1000Hz脉冲。
●
分频器: 分频器功能主要有两个，一是产生标准秒脉冲信
号，一是提供功能扩展电
路所需要的信号，选用三片74LS90进行级联，因为每片为1/10
分频器，三片级联好
获得1Hz标准秒脉冲。其电路图如下：
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秒 脉 冲 信 号 发 生 器
时分秒计数器：
分和秒计数器都是模M=60的计数器其计数规律为00—01—…—58—59—00…选74LS92作十位计数器，74LS90作个位计数器，再将它们级联组成模数M=60的计数器时计数器是一个“12翻1”的特殊进制计数器即当数字钟运行到12时59分59秒时，秒的个位计数器再输入一个秒脉冲时，数字钟应自动显示为01时00分00秒，实现日常生活中习惯用的计时规律选用74LS191和74LS74，其电路见本章
时计数器的每位输出分别送到相应七段译吗管的输入端，便可以进行不同数字的显示。在译码管输出与数码管之间串联电阻R作为限流电阻。
译码显示电路
故本次实验的译码显示采用共阴极七段数码管和译码器74LS48组成。
74LS管脚图
数码管的检测：
用万用表检测，调至欧姆档，500欧，红表笔接数码管3脚或6脚，黑表笔接数码管其它各个管脚，依次检测。若数码管各段都有正常发光，则该数码管正常。
数码管管脚图
：
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二、目的及意义
1.设计目的：
① 准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间； ② 小时的计时要求为“12翻1”,分和秒的计时要求为60进位； ③ 校正时间。
2.实验的意义：
数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置。与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此等到了广泛的应用。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。
因此，我们本次设计和制作数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟，而且通过数字钟的脉冲与数字电路课程设计
制作进一步的了解各种在制作中用到的各种中小规模集成电路的作用及实用方法。且由于数字钟包括组合逻辑电路和时序电路。通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。
三、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12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:
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时显示器分显示器秒显示器定时控制主体电路时译码器分译码器秒译码器仿电台报时时计数器分计数器秒计数器报整点时数扩展电路校时电路1s触摸整点报时振荡器分频器
数字电子钟系统框图
四、安装调试
具体调试步骤及方法：
555定时器的输出信号和频率，输出频率
⑴用示波器检测应为1000HZ。
⑵将1000HZ信号送入分频器，用示波器检查各级分频器的输出频率是否符合要求。
⑶将1HZ秒脉冲分别送入时、分、秒计数器，检查各组计数器的工作情况。
⑷观察校时电路的功能是否符合要求。
⑸当分频器和计数器调试正常后，观察电子钟是否准确、正常的工作。
五、实验过程中遇到的问题及解决方
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法
我们在数字显示部分调试时。调试过程中秒的显示中十进制没有问题，但是不进位，经过检查发现是进位线连错了。依次向分显示排查，发现分显示也不正常，结果发现我们是在分显示的一个74LS90下面没有接电源，接上电源后发现分显示正常。在时显示部分发现74LS20的一个输出线应该是接74LS74的非S端，我们接错了，改了之后显示部分基本上就没什么问题了。其它部分没有需要多进行调试，主要是我们在接这些地方时，一起对着逻辑电路参考图以及集成电路引出端功能图，一根线一根线地检查，每连接完一根线就在参考图上标记一个，这样比较容易发现是否漏连了线，所以这些地方在调试的时候没出现什么问题。
六、心得体会
通过这次对数字钟的设计与制作，让我们了解了设计电路的程序，也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对着一个参考电路图才可以连接的。但是最后的成品却不一定与理想的完全一样，因为在实际接线中有着各种各样的条件制约着，所以要合理布局这样连出来的成品才比较美观。通过这次学习，让我对各种电路都有了进一步的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。在这次实验连接
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中，发现了一个极大的问题，那就是电路连接过程中一定要细心，耐心。这两点是至关重要的，在连接电路图时很是麻烦，但是必须定下心来，慢慢连接，在调试过程中，任何问题有可能导致致命的失误，我们必须一点一点地检查，这就要我们有足够的耐心，从小处着手，从每根导线入手。在现实生活中也是如此。通过这次课程设计，我的动手能力也得到了加强。
CD4060由一振荡器和14级二进制串行计数器位组成，振荡器的结构可以是RC或晶振电路，CR为高电平时，计数器清零且振荡器使用无效。所有的计数器位均为主从触发器。在CP1(和CP0)的下降沿计数器以二进制进行计数。在时钟脉冲线上使用斯密特触发器对时钟上升和下降时间无限制。
脉冲发生器是数字钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量，通常用晶体振荡器发出的脉冲经过整形、分频获得1Hz的秒脉冲。如晶振为32768 Hz，通过15次二分频后可获得1Hz的脉冲输出，电路图如图2所示
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