数字闹钟数字电路课设计报告.doc

数字闹钟 数字电路课程设计报告 学号：040510111 姓名：xxx 设计任务与要求 本次数字电路的课程设计要求设计并制作一个带有可定时起闹的数字钟，并且具有以下的功能： 具有“时”、“分”十进制显示，“秒”使用发光二极管闪烁表示； 计时以24小时为一个周期； 走时过程中能按预设的定时时间（精确到小时）启动闹钟，以发光二极管闪烁表示，起闹时间为3S～10S。 实验仪器及主要器件 直流稳压电源（1台）、双踪示波器（1台）、74LS163(6片)、74LS00(4片)、74LS138（2片）、74LS123(1片)、555器件（1只）、电容（220μF，2只）、电阻若干、LED共阴极七段显示器（5只）、导线 设计原理和方案 该数字闹钟系统是由秒信号发生器、走时电路、闹钟电路等部分组成。 本次课程设计中，秒信号发生器是由LM555构成多谐振荡器，调整电阻来改变频率，使之产生秒信号（即f＝1Hz）。本次实验中的秒信号发生器如图一所示： 走时电路的设计 走时电路包括：秒定时器、分定时器、时定时器，每部分都是由两片74LS163级联构成。其中秒定时器和分定时器都是十进制与六进制计数器级联构成，时定时器由三进制计数器与十进制计数器级联构成。图二为秒、分定时器的设计电路图。 时定时器需要个位为十进制、十位只要计到2即可，但是需要24小时清零电路。个位为“3”，同时十位为“2”时，时定时器清零，由“0”开始重新计数。电路示意图如图三： 整个计时电路的工作流程如图四： 其中，发光二极管用于显示秒信号。在本次课程设计中，用LED显示器的小数点来代替发光二极管。 定时起闹电路 在本次课程设计中，要求能够正点起闹。在设计中需要两片74LS138将小时的十位和个位分别选出，然后通过相应的组合电路将74LS138选出的十位和个位信号合成一个信号输出，作为闹铃起闹的输入信号。电路图如图五： 另外，由于Z信号有效的持续时间长达一个小时，因此输出的Z信号要通过单稳态电路，调整电阻可以改变触发信号的脉宽，从而达到使闹钟的起闹时间为3S～到10S。如图六： 完整的电路原理图 见附页。 调试的方法与过程 在调试前，首先检查面包板上的联机是否连接正确。检查时，从秒信号发生器、秒定时器、分定时器、时定时器到闹钟电路依次检查，看是否有错线、少线和多线的情况。同时，在检查的过程中，还检查各芯片是否都加上工作电压，以及电源电压的极性和电压的大小是否都正确。 在这些检查都无误之后，接通电源，进行电路逻辑功能的调试。首先观察显示器显示的计数情况是否正确。当接通电源后发现显示器不计数，而且显示出的是一些胡乱的数字。 接下去就用示波器在分定时器和时定时器的输入端检测在不同的计数阶段的输入信号是否正确。经检测后，发现输入信号无误。然后又在分定时器和时定时器的输出端检测在不同计数阶段的输出信号是否正确，以确定74LS163计数器是否没用。检测后发现计数器都正常。然后又检测CD4511的输入端的输入信号和输出端的输出信号是否正确。经检测后发现，CD4511的输出信号有误。 开始认为是CD4511芯片没用，就换了一片CD4511，但检测结果仍是输入信号正确而输出信号有误。换了好几片CD4511，检测的结果都是一样。于是再次进行线路的检查，通过仔细检查，发现CD4511的线路连接错误。通过改接电路，整个电路的工作正常。至此，电路的调试工作结束。 设计和调试过程中出现的问题及解决方法 设计和调试过程中的问题 解决方法 面包板上线路排布不下 利用面包板中间的横向凹槽，将有些排布不下的导线从横向凹槽中穿过 计数器不计数，显示非数字 首先检查各器件是否坏掉，若坏掉，则换新的器件，然后用示波器检查各输入输出是否正确，以确定线路是否连接错误。尤其是检查各使能信号连接是否正确。 由于连接显示器的保护电阻靠得比较近，所以各电阻间因相互接触而使得显示的数字出现错误 将保护电阻裸露的引脚套上塑料皮，使得各电阻的引脚间互相绝缘 心得体会 本次课程设计中的心得体会主要有以下几点： 首先，团队合作意识十分重要。在本次课程设计中，由于同我的partner合作得非常默契，在连接电路的过程中都是我们俩各负责一半，最后再将两部分电路总和在一起。因此，我们组是全班最早连接好电路并调试成功的一个小组。虽然这次课程设计只是一个很小的项目，有些组一个人也能很好的完成，但是我还是感觉到团队合作精神的宝贵性，它对于完成一项工作，尤其实一项大型的工程项目，是至关重要的；可以说，没有团队合作，很多工作是无法一个人完成的。 其次，我感觉作为以后从事电子方面工作的学生，专业素质和专业基础一定要过硬。就拿这次课程设计来说，由于设计时对于74LS163、CD4511以及74LS123等中规模芯片掌握的不是很熟，所以在连线时，要对着书