数字电路实验-数字闹钟.docx

南京航空航天大学 数字电路课程设计之数字钟数字电子技术课程设计报告 一、设计目的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，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 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，我们此次设计与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.而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的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叙电路.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.二、设计内容及要求（1）设计指标① 由LM555构成多谐振荡器产生1HZ标准秒信号；② 分、秒为00~59六十进制计数器，用数码管显示；③ 时为00~23二十四进制计数器，用数码管显示；④ 具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间； ⑤ 整点具有报时功能,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，启闹时间为3s～10s。（2）设计要求① 画出电路原理图(multisim仿真)；② 元器件及参数选择；③ 电路仿真与调试。（3）要求：自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。布局合理，导线横平竖直，且不要从集成块上跳线，导线紧贴面包板，连接可靠，交叉线尽可能少。（4）编写设计报告：写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 三、原理框图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。数字电子钟的总体图如图所示。数字电子钟由以下几部分组成：多频振荡器构成的秒脉冲发生器；校对电路；六十进制秒、分计数器、二十进制时计数器；以及秒、分、时的译码显示部分等。四．主要部分的实现方案1 秒脉冲电路可采用LM555构成多谐振荡器，调整电阻可改变频率，使之产生1Hz的脉冲信号（即T=1S） 如图示：2 时间计数器电路由6个74LS163计数器组成时分秒的计数电路，74LS163是能响应时钟脉冲上升沿、可以同步复位、同步预置的模16同步加法计数器。（１）秒计数器秒的个位计数单元为10进制计数器，当QDQCQBQA变成1010时，通过与非门把它的清零端变成0，计数器的输出被置零，跳过1011到1111的状态，又从0000开始，如此重复。秒的十为计数单元为6进制，当QDQCQBQA变成0101时，通过与非门把它的清零端变成0，计数器的输出被置零，跳过0110到1111的状态，又从0000开始，如此就是60进制。同时秒十位上的0101时，要把进位信号传输给“分”个位的计数单元。 （2）分计数器 分的个位和十位计数单元的状态转换和秒的是一样的，只是它要把进位信号传输给时的个位计数单元。 （3）时计数器 当“时”十位的QDQCＱBＱA为0000或0001时，“时”的个位计数单元是十进制计数器，当他的QDQCQBQA到1010时，通过与非门使得个位74LS90上的清零端为0，则计数器的输出直接置零，从0000有开始。当十位的QDQCQBQA为0010时，通过与非门使得该74LS90的清零端为0，“时”的十位有重新从0000开始，此时的个位计数单元变成4进制，即当个位计数单元的QDQCQBQA为0100时，就要又从0000开始计数。这样就实现了“时”24进制的计数2×74LS1632×74LS163 2×74LS1633译码驱动显示单元计数器实现了对时间的累计以8421BCD码形式输出，选用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流，选用CD4511作为显示译码电路，选用LED数码管作为显示单元电路五丶整体原理图六、元器件1．面包板1块2．镊子1把3．剪刀1把4．共阴极八段数码管4个5．导线若干6．74LS163 集成片4个7．CD4511集成片4个8. 74LS00集成片4个9. 74LS32集成片1个10. 74LS138集成片2个11. 74LS123集成片一个12. 220μF、电容各一个13. 1.5K、2.4K、51K电阻各一个.10K电阻4个七、实验过程中遇到的问题及解决方法1)在检测数码管和LED灯过程中发现时钟十位数码管无法正常显示，亮度偏低，经检查是连接数码管电阻阻值过大导致，更换电阻后可以正常显示。2)在检测CD4511驱动电路的过程中发现数码管不能正常显示的状况，经检验发现主要是由于接触不良的问题，其中包括线的接触不良和芯片的接触不良，在实验过程中，数码管有几段二极管时隐时现，有时会消失。用5V