數(shù)字電子時(shí)鐘硬件電路設(shè)計(jì)

1、所屬課程名稱 硬件電路設(shè)計(jì) 題 目 數(shù)字電子時(shí)鐘摘 要在生活中的各種場(chǎng)合經(jīng)常要用到電子鐘，現(xiàn)代電子技術(shù)的飛躍發(fā)展，各類智能化產(chǎn)品相應(yīng)而出，數(shù)字電路具有電路簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)就以數(shù)字電路為核心設(shè)計(jì)智能電子鐘。數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí),分,秒數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置,廣泛用于個(gè)人家庭,車站, 碼頭辦公室等公共場(chǎng)所,成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用,使得數(shù)字鐘的精度,運(yùn)運(yùn)超過(guò)老式鐘表, 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。本設(shè)計(jì)電路由計(jì)時(shí)電路

2、、動(dòng)態(tài)顯示電路、控制電路、顯示電路等部分組成，在數(shù)碼管上顯示24小時(shí)計(jì)時(shí)的時(shí)刻，具有清零、保持、校時(shí)、報(bào)時(shí)的功能，并在此基礎(chǔ)上增加了星期顯示的功能。數(shù)字鐘計(jì)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)應(yīng)該是頻率相當(dāng)穩(wěn)定的1HZ秒脈沖，所以要設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間源。數(shù)字鐘計(jì)時(shí)周期是24小時(shí)，因此必須設(shè)置24小時(shí)計(jì)數(shù)器，應(yīng)由模為60的秒計(jì)數(shù)器和分計(jì)數(shù)器及模為24的時(shí)計(jì)數(shù)器組成，秒、分、時(shí)由七段數(shù)碼管顯示。為使數(shù)字鐘走時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間一致，校時(shí)電路是必不可少的。設(shè)計(jì)中采用開(kāi)關(guān)控制校時(shí)直接用秒脈沖先后對(duì)“時(shí)”，“分”計(jì)數(shù)器進(jìn)行校時(shí)操作。能進(jìn)行整點(diǎn)報(bào)時(shí)，在從59分50秒開(kāi)始，每隔2秒鐘發(fā)出一次“嘟”的信號(hào)，連續(xù)五次，此信號(hào)結(jié)束即達(dá)到正點(diǎn)。關(guān)鍵字

3、振蕩器 分頻器 譯碼器 計(jì)數(shù)器 校時(shí)電路 報(bào)時(shí)電路目 錄1 設(shè)計(jì)目的意義 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 在線編程電路和實(shí)物圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 設(shè)計(jì)方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 3.1.設(shè)計(jì)、調(diào)試要點(diǎn) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113.2設(shè)計(jì)原理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5、 .124功能分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125. 課程設(shè)計(jì)的收獲、體會(huì)和建議. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136.參考文獻(xiàn). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)制作一個(gè)數(shù)字電子鐘。1.1課程性質(zhì)數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)1.2 課程目的數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無(wú)機(jī)械裝置，具有更長(zhǎng)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(shí)序電路。因此，我們此次設(shè)計(jì)與制作數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理，從而學(xué)會(huì)制作數(shù)字鐘，由數(shù)字鐘的制作過(guò)程進(jìn)一步了解各種中小規(guī)模集成電路的引腳的安排和各芯片的邏輯功能及使用方法，再通過(guò)使用Proteus仿真技術(shù)，實(shí)際運(yùn)

7、用能力，獨(dú)立完整地設(shè)計(jì)具有一定功能的電子電路。1.3 設(shè)計(jì)要求1.31設(shè)計(jì)指標(biāo)(1)時(shí)間計(jì)數(shù)電路采用24進(jìn)制，從00開(kāi)始到23后再回到00；(2)各用2位數(shù)碼管顯示時(shí)、分、秒；(3)具有手動(dòng)校時(shí)、校分功能，可以分別對(duì)時(shí)、分進(jìn)行單獨(dú)校正；(4)計(jì)時(shí)過(guò)程具有報(bào)時(shí)功能，當(dāng)時(shí)間到達(dá)整點(diǎn)前10秒開(kāi)始，蜂鳴器響1秒停1秒地響5次；設(shè)計(jì)相關(guān)提示（1）為了保證計(jì)時(shí)的穩(wěn)定及準(zhǔn)確，須由晶體振蕩器提供時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)；（2）數(shù)字鐘由振蕩器、計(jì)數(shù)器、譯碼器和顯示器電路所組成；（3）振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過(guò)分頻器形成1秒信號(hào)，秒信號(hào)輸入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，并把累計(jì)結(jié)果以“時(shí)”、“分”、“秒”的數(shù)字顯示出來(lái)。1.4方案對(duì)比方案一

8、：（1）采用晶體振蕩器晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768z的方波信號(hào)，可保證數(shù)字鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。（2）用CD4060計(jì)數(shù)作分頻器數(shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了得到1Hz的秒信號(hào)輸入，需要對(duì)振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻。CD4060在數(shù)字集成電路中可實(shí)現(xiàn)的分頻次數(shù)最高，而且CD4060還包含振蕩電路所需的非門，使用更為方便。CD4060計(jì)數(shù)為14級(jí)2進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可以將32768HZ的信號(hào)分頻為2HZ，其次CD4060的時(shí)鐘輸入端兩個(gè)串接的非門，因此可以直接實(shí)現(xiàn)振蕩和分頻的功能。（3）采用74Ls90做計(jì)時(shí)器方案二：（1）采用555構(gòu)成的多偕振蕩電路振蕩器電路選用555構(gòu)

9、成的多偕振蕩器，設(shè)振蕩頻率f=1000HZ，其中的電位器可以微調(diào)振蕩器的輸出頻率。（2）用74LS90作分頻器 通常實(shí)現(xiàn)分頻器的電路是計(jì)數(shù)器電路，一般采用多級(jí)10進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。分頻器的功能有兩個(gè)：一是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)；二是提供功能擴(kuò)展電路所需的信號(hào)。選用中規(guī)模集成電路74LS90可以完成以上功能。如圖所示，將3片74LS90級(jí)聯(lián)，每片為1/10分頻，三片級(jí)聯(lián)正好獲得1HZ的標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖。（3）采用74LS90做計(jì)時(shí)器比較： 秒信號(hào)發(fā)生器是數(shù)字電子鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)度決定了數(shù)字鐘的質(zhì)量，而由于用555組成的頻率發(fā)生器電路不穩(wěn)定，而相對(duì)方案一而言，電路較為復(fù)雜，所以我們采用方案一：二十

10、四進(jìn)制電路和六十進(jìn)制電路都是用兩個(gè)74LS90組，七進(jìn)制電路同樣用一個(gè)74LS90，輸入方波信號(hào)是用晶體振蕩器提供，譯碼驅(qū)動(dòng)器是用CD4511。分頻器采用一片CD4060和一片74LS90組成，分頻后輸出1Hz的方波信號(hào)。如圖1所示。2 數(shù)字電子鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 數(shù)字鐘的構(gòu)成數(shù)字電子鐘由基準(zhǔn)頻率源、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示驅(qū)動(dòng)器、數(shù)字顯示器和校準(zhǔn)電路等六部分組成。如圖1所示。圖1 數(shù)字鐘的組成框圖 晶體振蕩器電路晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768Hz的方波信號(hào)，此外還有一校正電容可以對(duì)溫度進(jìn)行補(bǔ)償，以提高頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度，使穩(wěn)定度優(yōu)于10-4，可保證數(shù)字鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定

11、。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。 分頻器電路分頻器電路將32768Hz的高頻方波信號(hào)經(jīng)32768（）次分頻后得到1Hz的方波信號(hào)供秒計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。分頻器實(shí)際上也就是計(jì)數(shù)器。時(shí)間計(jì)數(shù)器電路時(shí)間計(jì)數(shù)電路由秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器、時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器及星期計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器為24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，星期計(jì)數(shù)器為7進(jìn)制計(jì)數(shù)器。譯碼驅(qū)動(dòng)電路譯碼驅(qū)動(dòng)電路將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)

12、，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。 數(shù)碼管數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶（LCD）數(shù)碼管，本設(shè)計(jì)提供的為L(zhǎng)ED數(shù)碼管。2.2 數(shù)字鐘的工作原理晶體振蕩器電路由圖2所示，電路通過(guò)CMOS非門構(gòu)成的輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩電路。這個(gè)電路中，CMOS非門U1與晶體、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路，U2實(shí)現(xiàn)整形功能，將振蕩器輸出的近似于正弦波的波形轉(zhuǎn)換為較理想的方波。輸出反饋電阻R1為非門提供偏置，使電路工作于放大區(qū)域，即非門的功能近似于一個(gè)高增益的反相放大器。電容C1、C2與晶體構(gòu)成一個(gè)諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對(duì)振蕩頻率的控制功能，同時(shí)提供了一個(gè)180度相移，從而和非門構(gòu)成一個(gè)正反

13、饋網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。由于CMOS電路的輸入阻抗極高，因此反饋電阻R1可選為1M10M。本設(shè)計(jì)中取10M，由于實(shí)驗(yàn)室提供的器件有限的關(guān)系，該電阻可由兩個(gè)22 M的電阻并聯(lián)而成。較高的反饋電阻有利于提高振蕩頻率的穩(wěn)定性。至于電路中的電容均采用可調(diào)電容，將其調(diào)至30pF。圖2 晶體振蕩器電路 分頻器電路因?yàn)椋瑪?shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了得到Hz的秒信號(hào)輸入，需要對(duì)振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻。通常實(shí)現(xiàn)分頻器的電路是計(jì)數(shù)器電路，一般采用多級(jí)2進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。將32768Hz的振蕩信號(hào)分頻為Hz的分頻倍數(shù)為32768（2

14、15），即實(shí)現(xiàn)該分頻功能的計(jì)數(shù)器相當(dāng)于15極2進(jìn)制計(jì)數(shù)器。這里用一個(gè)14級(jí)2進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)1級(jí)2進(jìn)制計(jì)數(shù)器。本設(shè)計(jì)中采用CD4060來(lái)構(gòu)成14級(jí)再通過(guò)一個(gè)74LS90來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出1HZ的信號(hào)。CD4060計(jì)數(shù)為14級(jí)2進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可以將32768Hz的信號(hào)分頻為2Hz，CD4060的時(shí)鐘輸入端兩個(gè)串接的非門，因此可以直接實(shí)現(xiàn)振蕩和分頻的功能。由此可知用CD4060和外加元件可構(gòu)成晶體振蕩器,采用32768Hz晶體振蕩器產(chǎn)生的32768Hz的信號(hào)經(jīng)CD4060的14級(jí)分頻從Q13送出2Hz的信號(hào)（如下圖3所示），送給74LS90的計(jì)數(shù)器中，然后從QA端即可得到1Hz的信號(hào)。圖3 CD4060構(gòu)成

15、脈沖發(fā)生及分頻電路時(shí)間計(jì)數(shù)器電路時(shí)間計(jì)數(shù)單元有時(shí)計(jì)數(shù)、分計(jì)數(shù)、秒計(jì)數(shù)和星期計(jì)數(shù)等幾個(gè)部分。時(shí)計(jì)數(shù)單元一般為24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其輸出為兩位8421BCD碼形式；分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)單元為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其輸出也為8421BCD碼；星期計(jì)數(shù)單元為7進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其輸出也為8421BCD碼形式。（1）60進(jìn)制計(jì)數(shù)：“秒”計(jì)數(shù)器電路與“分”計(jì)數(shù)器電路都是60進(jìn)制，它由一級(jí)10進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一級(jí)6進(jìn)制計(jì)數(shù)器連接構(gòu)成，如圖4所示，采用兩片中規(guī)模集成電路74LS90串接起來(lái)構(gòu)成的“秒”、“分”計(jì)數(shù)器。 74LS90 R0（1） R0（2） IC2 74LS90IC1&1QD1QA2QB2QC2CP2CP11秒74LS0

16、074LS04至分(時(shí))計(jì)數(shù)器的CP端圖4 60進(jìn)制計(jì)數(shù)器IC1是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，QD1作為十進(jìn)制的進(jìn)位信號(hào)，74LS90計(jì)數(shù)器是十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器，用反饋歸零方法實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制計(jì)數(shù)，IC2和與非門組成六進(jìn)制計(jì)數(shù)。74LS90是在CP信號(hào)的下降沿翻轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)，QA2和QC2相與0101的下降沿，作為“分”（“時(shí)”）計(jì)數(shù)器的輸入信號(hào)。QB2和QC20110高電平1分別送到計(jì)數(shù)器的清零R0（1），R0（2），74LS90內(nèi)部的R0（1）和R0（2）與非后清零而使計(jì)數(shù)器歸零，完成六進(jìn)制數(shù)。由此可見(jiàn)IC1和IC2串聯(lián)實(shí)現(xiàn)了六十進(jìn)制計(jì)數(shù)。（2）24進(jìn)制計(jì)數(shù)器：小時(shí)計(jì)數(shù)電路是由IC5和IC6組成的24進(jìn)制計(jì)數(shù)電路，如

17、圖5所示。當(dāng)“時(shí)”個(gè)位IC5計(jì)數(shù)輸入端CP5來(lái)到第10個(gè)觸發(fā)信號(hào)時(shí)，IC5計(jì)數(shù)器復(fù)零，進(jìn)位端QD5向IC6“時(shí)”十位計(jì)數(shù)器輸出進(jìn)位信號(hào)，當(dāng)?shù)?4個(gè)“時(shí)”（來(lái)自“分”計(jì)數(shù)器輸出的進(jìn)位信號(hào)）脈沖到達(dá)時(shí)，IC5計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為“0100”， IC6計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為“0010”，此時(shí)“時(shí)”個(gè)位計(jì)數(shù)器的QC5和“時(shí)”十位計(jì)數(shù)器的QB6輸出為“1”。把它們分別送到IC5和IC6計(jì)數(shù)器的清零端R0（1）和R0（2），通過(guò)7490內(nèi)部的R0（1）和R0（2）與非后清零，計(jì)數(shù)器復(fù)零，完成24進(jìn)制計(jì)數(shù)。 74LS90 R0(1) R0(2) IC6 74LS90R0(1) R0(2) IC5QD5QB6CP1CP5時(shí)

18、(來(lái)自分輸出的進(jìn)位信號(hào))QC5圖5 24進(jìn)制計(jì)數(shù)器（3）7進(jìn)制計(jì)數(shù)器：星期計(jì)數(shù)電路是由IC7構(gòu)成的7進(jìn)制計(jì)數(shù)電路。圖6 7進(jìn)制計(jì)數(shù)器譯碼顯示電路選擇CD4511作為顯示譯碼電路；選擇LED數(shù)碼管作為顯示單元電路。由CD4511把輸進(jìn)來(lái)的二進(jìn)制信號(hào)翻譯成十進(jìn)制數(shù)字，再由數(shù)碼管顯示出來(lái)。計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間的累計(jì)并以8421BCD碼的形式輸送到CD4511芯片，再由4511芯片把BCD碼轉(zhuǎn)變?yōu)槭M(jìn)制數(shù)碼送到數(shù)碼管中顯示出來(lái)。如圖7所示。圖7 二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)電路和六十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路3 設(shè)計(jì)方案3.1設(shè)計(jì)、調(diào)試要點(diǎn)組裝電子鐘，注意，器件管腳的連接一定要準(zhǔn)確，“懸空端”、“清0端”、“置1端”要正確處理，調(diào)

19、試步驟和方法如下：（1）可以先將系統(tǒng)劃分為振蕩器、計(jì)數(shù)器、分頻器、譯碼顯示等部分，對(duì)它們分別進(jìn)行設(shè)計(jì)與調(diào)試，最后聯(lián)機(jī)統(tǒng)調(diào)。（2）各部件設(shè)計(jì)安裝完畢后，用示波器或頻率計(jì)觀察石英晶體振蕩器的輸出頻率，晶振輸出頻率應(yīng)為4MHz。（3）將頻率為4MHz的脈沖信號(hào)送入分頻器，用示波器或頻率計(jì)觀察分頻器的輸出頻率是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。（4）將頻率為1Hz的標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)分別送入“時(shí)“分”、“秒”計(jì)數(shù)器，檢查各級(jí)計(jì)數(shù)器的工作狀況。（5）將合適的BCD碼分別送入各級(jí)譯碼顯示器的輸入端，檢查數(shù)碼顯示是否正確。各部件調(diào)試正常后，進(jìn)行組裝聯(lián)調(diào)，檢查校準(zhǔn)電路是否可以實(shí)現(xiàn)快速校時(shí)，最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行微調(diào)。（6）當(dāng)分頻器和計(jì)數(shù)器

20、調(diào)試正常后，觀察電子鐘是否正常地工作。3.2 設(shè)計(jì)原理4功能分析電子鐘功能1.走時(shí)：默認(rèn)為走時(shí)狀態(tài)，按24小時(shí)制分別顯示“時(shí)時(shí)：分分：秒秒”，有四個(gè)秒點(diǎn)動(dòng)態(tài)顯示，時(shí)間會(huì)按實(shí)際時(shí)間以秒為最少單位變化。2.誤差修正狀態(tài)：大家知道，即便是世界上最優(yōu)良正統(tǒng)的石英晶振，頻率也會(huì)有偏差，需要電容微調(diào)校正頻率，不同的電容和負(fù)載會(huì)影響到頻率偏移。這種情況可能會(huì)使日誤差達(dá)到幾十秒。當(dāng)然，配備優(yōu)質(zhì)正品元件會(huì)使走時(shí)誤差小到幾秒，如果設(shè)計(jì)微調(diào)電容的話，就可以使每天的走時(shí)誤差小到1秒以內(nèi)。但是，對(duì)于業(yè)余制作來(lái)說(shuō)，沒(méi)有更標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量設(shè)備來(lái)證明你的調(diào)試是剛剛好，不能測(cè)周期，不能測(cè)頻率（普通的測(cè)量會(huì)改變電路工作參數(shù)帶來(lái)更大的測(cè)

21、量誤差）。而我們一般都會(huì)按電視臺(tái)的時(shí)間來(lái)做對(duì)比，經(jīng)過(guò)了24小時(shí)，我的電子鐘究竟是快了？還是慢了？現(xiàn)在不用怕了，本電子鐘設(shè)計(jì)了誤差校正程序：如果你的電子鐘走一天會(huì)快1.6秒（或者慢0.8秒），那么，通過(guò)本電子鐘的誤差校正設(shè)置，可以在一天中不知不覺(jué)的減慢1.6秒（或者加快0.8秒）。因此，本電子鐘理論上可以做到日誤差小于0.2秒，當(dāng)然，具體的過(guò)程和效果還需要大家去操作和證明。誤差校正方法：在鬧時(shí)調(diào)整狀態(tài)下，再長(zhǎng)按K1（或K2、K3）兩秒鐘以上，時(shí)位、分位會(huì)變成“一一一一”或者“三三三三”，表示變慢或者變快的意思，按K1選擇；秒位會(huì)變成00，按K2、K3會(huì)在00-80中變化，數(shù)字越大，表示校正越大，

22、00等于即不校正變快也不校正變慢，例如2+0=2-0這樣的情況。20秒以上長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有任何按鍵操作時(shí)，自動(dòng)按變?yōu)檎Ｗ邥r(shí)狀態(tài)。其它功能：1、如果是在走時(shí)狀態(tài)，正逢到在鬧鈴響（會(huì)長(zhǎng)響20秒）中，按K1、K2、K3任意鍵停止發(fā)聲。2、在走時(shí)狀態(tài)，按K3可以讓電子鐘每秒都發(fā)出短短的“嘀”聲，這有點(diǎn)類似機(jī)械指針式的電子鐘（或者機(jī)械手表）的聲音，當(dāng)然，聲音要大得多。這個(gè)功能很有用，例如，我們有些特殊情況時(shí)不能去看著鐘，但是可以閉上眼睛聽(tīng)聲音在心中默默數(shù)數(shù)經(jīng)過(guò)了多少秒再去操作某某。再按可以關(guān)掉秒發(fā)聲。3、整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能：按K2可以開(kāi)啟和關(guān)閉整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。開(kāi)啟后每逢整點(diǎn)就會(huì)聽(tīng)到長(zhǎng)響兩秒“嘀”聲。4、鬧時(shí)開(kāi)關(guān)功能

23、：按K1可以開(kāi)啟和關(guān)閉定時(shí)鬧鈴功能。關(guān)閉鬧鈴后，以前設(shè)置的數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。由于電路設(shè)計(jì)得極其簡(jiǎn)單，因此豐富的功能只能由軟件完成，這里軟件設(shè)計(jì)成為了關(guān)鍵。下面介紹軟件設(shè)計(jì)中采用的一些要點(diǎn)。本電子鐘程序設(shè)計(jì)時(shí)只使用了一個(gè)定時(shí)數(shù)T0,其它的中斷全部關(guān)斷,定時(shí)器工作在兩個(gè)8位自動(dòng)加載初始值狀態(tài)。這是保證走時(shí)精確穩(wěn)定的重要方法。站長(zhǎng)看到很多書(shū)本教材上都讓大家用定時(shí)器中斷來(lái)執(zhí)行動(dòng)態(tài)顯示程序和按鍵掃描程序，這是一種很不好的方法，除了浪費(fèi)硬件資源以外，還會(huì)增加程序復(fù)雜性，還會(huì)影響其它程序運(yùn)行。站長(zhǎng)認(rèn)為，越是中斷程序，就要越寫得簡(jiǎn)短，最好幾條指令就立即結(jié)束，對(duì)于動(dòng)態(tài)掃描顯示、按鍵功能等等可以寫在主程序中讓程序不停

24、的反復(fù)運(yùn)行，如果中斷多，最大的壞處就是影響到主程序運(yùn)行時(shí)間不夠，掃描顯示會(huì)出現(xiàn)閃爍，或者按鍵反應(yīng)變慢（一般覺(jué)察不出），可是，這又有另一好處，你可以隨時(shí)改良程序并且立即看到結(jié)果。LED動(dòng)態(tài)掃描顯示是分時(shí)點(diǎn)亮各個(gè)LED，利用人的視覺(jué)暫留特性，讓人覺(jué)得是連續(xù)點(diǎn)亮。當(dāng)點(diǎn)亮的頻率高時(shí)，說(shuō)明單片機(jī)有充足的時(shí)間運(yùn)行主程序， 5課程設(shè)計(jì)的收獲、體會(huì)和建議5.1.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的問(wèn)題及解決（1）在檢測(cè)CD4511驅(qū)動(dòng)電路的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管不能正常顯示的狀況，經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)主要是由于接觸不良的問(wèn)題，其中包括線的接觸不良和芯片的接觸不良，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，數(shù)碼管有幾段二極管時(shí)隱時(shí)現(xiàn)，有時(shí)會(huì)消失。用5V電源對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行檢測(cè)，一

25、端接地，另一端接觸每一段二極管，發(fā)現(xiàn)二極管能正常顯示的，再用萬(wàn)用表歐姆檔檢測(cè)每一根線是否接觸良好，在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有幾根線有時(shí)能接通，有時(shí)不能接通，把接觸不好的線重新接過(guò)后發(fā)現(xiàn)能正常顯示了。其次是由于芯片接觸不良的問(wèn)題，用萬(wàn)用表歐姆檔檢測(cè)有幾個(gè)引腳本該相通的地方卻未通，而檢測(cè)的導(dǎo)線狀況良好，其解決方法為把CD4511的芯片拔出，根據(jù)面包板孔的的狀況重新調(diào)整其引腳，使其正對(duì)于孔，再用力均勻地將芯片插入面包板中，此后發(fā)現(xiàn)能正常顯示。 （2）在連接晶振的過(guò)程中，晶振無(wú)法起振。在排除線與芯片的接觸不良問(wèn)題后重新對(duì)照電路圖，發(fā)現(xiàn)是由于12腳未接地所至。（3）在連接六進(jìn)制的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)電路只能4、5的跳動(dòng)

26、，后經(jīng)發(fā)現(xiàn)是由于接到與非門的引腳接錯(cuò)一根所至，經(jīng)糾正后能正常顯示。（4）在連接校正電路的過(guò)程中，出現(xiàn)時(shí)和分都能正常校正時(shí)，但秒?yún)s受到影響，特別時(shí)一較分鐘的時(shí)候秒亂跳，而不校時(shí)的時(shí)候，秒從40跳到59，然后又跳回40，分和秒之間無(wú)進(jìn)位，電路在時(shí)、分、秒進(jìn)位過(guò)程中能正常顯示，故可排除芯片和連線的接觸不良的問(wèn)題。經(jīng)檢查，校正電路的連線沒(méi)有錯(cuò)誤，后用萬(wàn)用表的直流電壓檔帶電檢測(cè)秒十位的QA、QB、QC和QD腳，發(fā)現(xiàn)QA腳時(shí)有電壓時(shí)而無(wú)電壓，再檢測(cè)秒到分和分到時(shí)的進(jìn)位端，發(fā)現(xiàn)是由于秒到分的進(jìn)位未拔掉所至。（5）在制作報(bào)時(shí)電路的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)蜂鳴器在57分59秒的時(shí)候就開(kāi)始報(bào)時(shí)，后經(jīng)檢測(cè)電路發(fā)現(xiàn)是由于把74H

27、C30芯片當(dāng)16引腳的芯片來(lái)接，以至接線都錯(cuò)位，重新接線后能正常報(bào)時(shí)。（6）連接分頻電路時(shí)，把時(shí)個(gè)位的QD和時(shí)十位的1腳斷開(kāi)，然后時(shí)十位的1腳接到晶振的3腳，時(shí)十位的3腳接到秒個(gè)位的1腳，所連接的電路圖無(wú)法正常工作，時(shí)十位從0-9的跳，時(shí)個(gè)位只能顯示一個(gè)0，在這個(gè)電路中3腳的分頻用到兩次，故無(wú)法正常顯示，因此要把12進(jìn)制接到74HC390的一個(gè)邏輯電路空出來(lái)用于分頻即可，因此把時(shí)十位的CD4511的12、6腳接地，7腳改為接74HC390的5腳，74HC390的3、4腳斷開(kāi)，然后4腳接9腳即可，其中空出的74HC390的3腳就可用于2Hz的分頻，分頻后變?yōu)?Hz，整個(gè)電路也到此為正常的數(shù)字鐘計(jì)

28、數(shù)。5.2.設(shè)計(jì)體會(huì) 大二我們學(xué)習(xí)了數(shù)字電子電路和模擬電子電路，對(duì)電子技術(shù)有了一些初步了解，但那都是一些理論的東西。通過(guò)這次對(duì)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作，讓我們了解了電路的設(shè)計(jì)程序，也對(duì)數(shù)字鐘的原理與設(shè)計(jì)理念有了一定的了解。我們知道了如何設(shè)計(jì)出1HZ的信號(hào)，也對(duì)時(shí)分秒的設(shè)計(jì)有了一定的了解，并且知道在實(shí)際電路一般步驟為由數(shù)字鐘系統(tǒng)組成框圖按照信號(hào)的流向分級(jí)安裝，逐級(jí)級(jí)聯(lián)，這里的每一級(jí)是指組成數(shù)字鐘的各功能電路。級(jí)聯(lián)時(shí)如果出現(xiàn)時(shí)序配合不同步，或尖峰脈沖干擾，引起邏輯混亂，可以增加多級(jí)邏輯門來(lái)延時(shí)。 同時(shí)，在此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法，也鍛煉了自己獨(dú)立思考問(wèn)題的能力和通過(guò)查看相關(guān)資料來(lái)解決問(wèn)題的習(xí)慣。雖然這只是一次簡(jiǎn)單的課程設(shè)計(jì)，但通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我們了解了課程設(shè)計(jì)的一般步驟，和設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題。設(shè)計(jì)本身并不是有很重要的意義，而是我們對(duì)待問(wèn)題時(shí)的