1、南航數(shù)字電子技術課程設計報題 目： 數(shù)字鐘的設計與制作學 年： 06 學年 學 期：第二學期專 業(yè)： 機械工程及自動化班 級： 0504107學號姓名 ： 050410703李曉云050410704吉晶晶時 間： 2006年 6月 30日 2006年 7月 3日數(shù)字電子技術課程設計報告一、設計目的數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更 高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。 數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。因此，我們此次設計與制作數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理，從而學會制作數(shù)字鐘

2、 而且通過數(shù)字鐘的制作進一步的了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及實用 方法 .且由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時敘電路.通過它可以進一步學習與掌握各種組合邏輯電路與時序電路的原理與使用方法 .、設計內容及要求1）設計指標 由晶振電路產生 1HZ 標準秒信號； 分、秒為 0059 六十進制計數(shù)器； 時為 0023 二十四進制計數(shù)器； 周顯示從 1 日為七進制計數(shù)器； 具有校時功能，可以分別對時及分進行單獨校時，使其校正到標準時間； 整點具有報時功能，當時間到達整點前鳴叫五次低音（ 500HZ ），整點時再鳴叫一次 高音（ 1000HZ ）。2）設計要求 畫出電路原理圖（或仿真電路圖）

3、； 元器件及參數(shù)選擇； 電路仿真與調試。3）制作要求 自行裝配和調試，并能發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。4）編寫設計報告 寫出設計與制作的全過程，附上有關資料和圖紙，有心得體會。三、原理框圖數(shù)字鐘實際上是一個對標準頻率 （1HZ ）進行計數(shù)的計數(shù)電路。 由于計數(shù)的起始時 間不可能與標準時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校時電路，同時標準的 1HZ 時間信號必須做到準確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構成數(shù)字鐘。數(shù)字電子鐘 的總體圖如圖（ 1）所示。由圖（ 1）可見，數(shù)字電子鐘由以下幾部分組成：石英晶體振蕩器 和分頻器組成的秒脈沖發(fā)生器； 校對電路；六十進制秒、 分計數(shù)器、二十進制時計數(shù)器及七

4、十進制日計數(shù)器；以及秒、分、時的譯碼顯示部分等。四主要部分的實現(xiàn)方案1秒脈沖電路由晶振32768Hz經(jīng)CD4060分頻為2Hz,再經(jīng)過74LS74 次分頻，即得1Hz標準秒脈沖，提供給時鐘計數(shù)脈沖。如圖示：20pF320pF10CD4060Q14>C11DQ 1Hz74LS7411 R32768Hz22M Q2秒脈沖發(fā)生器2 時間計數(shù)器電路由6個74LS90計數(shù)器組成時分秒的計數(shù)電路， 74LS90是4位二進制同步加計數(shù)器， 它 的設置為多片集成計數(shù)器的級聯(lián)提供方便。它具有異步清零，同步并行預置數(shù)，保持和計數(shù)的功能。(1)秒計數(shù)器秒的個位計數(shù)單元為 10進制計數(shù)器，當 QDQCQBQA變

5、成1010時，通過與非門把它的 清零端變成0，計數(shù)器的輸出被置零， 跳過1011到1111的狀態(tài)，又從0000開始，如此重復。 秒的十為計數(shù)單元為 6進制，當QDQCQBQA變成0101時，通過與非門把它的清零端變成 0, 計數(shù)器的輸出被置零，跳過 0110到1111的狀態(tài)，又從0000開始，如此就是 60進制。同時 秒十位上的0101時，要把進位信號傳輸給“分”個位的計數(shù)單元。（2）分計數(shù)器分的個位和十位計數(shù)單元的狀態(tài)轉換和秒的是一樣的，只是它要把進位信號傳輸給時的個位計數(shù)單元。（3）時計數(shù)器當“時”十位的 QDQCQ BQ A為0000或0001時，“時”的個位計數(shù)單元是十進制計數(shù) 器，當

6、他的QdQcQbQa到1010時，通過與非門使得個位 74LS90上的清零端為0,則計數(shù)器 的輸出直接置零，從0000有開始。當十位的QdQcQbQa為0010時，通過與非門使得該 74LS90 的清零端為0, “時”的十位有重新從 0000開始，此時的個位計數(shù)單元變成4進制，即當個位計數(shù)單元的 QdQcQbQa為0100時，就要又從0000開始計數(shù)。這樣就實現(xiàn)了 “時”24進制的計數(shù)（4 ）日計數(shù)器日計數(shù)器由兩個74LS74,四個TTL和一個74LS20構成，實現(xiàn)了七定制的功能。每個 74LS74控制一個輸入，即控制QDQCQBQA中的一個。當從0000到0111時，顯示是按照74LS74

7、集成們電路的邏輯功能來實現(xiàn)的，當為0111的時候，QcQbQa各為1 1 1 ,他們三個通過74LS74與非門輸出為0。再與QD所控的0通過TTL集成門電路輸出了 0，如此循環(huán)， 使得四個TTL輸出都為0000。即使得輸出變?yōu)榱?“置零”狀態(tài)。從而實現(xiàn)了七禁止循環(huán)。如下圖所示：Q4Q3Q2Q1顯示1 0 0 0日0 0 0 110 0 1 020 0 1 130 1 0 040 1 0 150 1 1 063數(shù)字鐘的譯碼及顯示單元電路譯碼顯示采用共陽極 LED八段數(shù)碼管和譯碼器 74SL247組成。4整點報時電路電路應在整點前10秒鐘內開始整點報時，即當時間在59分54秒到59分59秒期間時，

8、報時電路報時控制信號。當時間在59分50秒到59分59秒期間時，分十位、分個位和秒十位均保持不變，分別 為5、9和5,因此可將分計數(shù)器十位的QC和QA、個位的QD和QA及秒計數(shù)器十位的 QC和QA相與，從而產生報時控制信號。報時電路由74LS08高音和74LS04低音通過74LS32來構成。五、元器件1 .四連面包板1塊2鑷子1把3.剪刀1把4 共陽八段數(shù)碼管 7個5 硬導線若干6. 74LS90集成塊6塊7. CD4060集成塊1塊6 74LS247集成塊7塊9. 74LS20集成塊1塊10. 74LS00集成塊1塊11. 74LS08集成塊2塊12. 74LS32集成塊1塊13. 74LS

9、04集成塊1塊14 74LS74集成塊4塊15. 32.768k時鐘晶體1個16. 22pF和20pF可調電容各一個17. 三極管8050 一個18. 300Q7 個 22M Q個1K Q個 10K Q個六、總體電路圖數(shù)字鐘電路圖七.實驗過程中遇到的問題及解決方法在寢室我們有變壓器， 所以數(shù)字顯示部分我們是在寢室調試的。 調試過程中秒的顯示中 十進制沒有問題，但是不進位， 經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)是進位線連錯了。依次向分顯示排查，發(fā)現(xiàn)分 顯示也不正常，結果發(fā)現(xiàn)我們是在分顯示的一個74LS90 下面沒有接電源，連上電源后發(fā)現(xiàn)分顯示正常。在日顯示部分發(fā)現(xiàn) 74LS20的一個輸出線應該是接 74LS74的非S端

10、，我們接錯 了，改了之后顯示部分幾乎就沒有什么問題了。蜂鳴器的調試部分是在實驗室進行的， 我們接上后就正常鳴叫了， 沒有需要多進行調試。 主要是我們在連這一部分時， 一起對著邏輯電路參考圖以及集成電路引出端功能圖， 一根線 一根線的檢查，每連接完一根線就在參考圖上標記一個，這樣比較容易發(fā)現(xiàn)是否漏連了線， 所以這部分在調試的時候沒出現(xiàn)什么問題。八.心得體會通過這次對數(shù)字鐘的設計與制作， 讓我們了解了設計電路的程序， 也讓我了解了關于數(shù) 字鐘的原理與設計理念， 要設計一個電路總要對著一個參考電路圖才可以連接的。但是最后的成品卻不一定與想象的完全一樣， 因為在實際接線中有著各種各樣的條件制約著，所以要合理布局這樣連出來的成品才比較美觀。 通過這次學習， 讓我對各種電路都有了大概的了解， 所以說， 坐而言不如立而行， 對于這些電路還是應該自己動手實際操作才會有深刻理解。在這次實驗連接中，發(fā)現(xiàn)了一個極大的問題，那就是在電路連接過程中一定要細心，耐心。這兩點是至關重要的。在連接電路圖時，很是麻煩