數(shù)字電路實驗-數(shù)字鬧鐘

1、 南京航空航天大學(xué) 數(shù)字電路課程設(shè)計之?dāng)?shù)字鐘數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告 一、設(shè)計目的數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)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(zhǔn)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(shè)計與制作數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理，從而學(xué)會制作數(shù)字鐘.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(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時序電路的原理與使用方法.二、設(shè)計內(nèi)容及要求（

2、1）設(shè)計指標(biāo) 由LM555構(gòu)成多諧振蕩器產(chǎn)生1HZ標(biāo)準(zhǔn)秒信號； 分、秒為0059六十進制計數(shù)器，用數(shù)碼管顯示； 時為0023二十四進制計數(shù)器，用數(shù)碼管顯示； 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(biāo)準(zhǔn)時間； 整點具有報時功能,走時過程中能按預(yù)設(shè)的定時時間（精確到小時）啟動鬧鐘，以發(fā)光二極管閃爍表示，啟鬧時間為3s10s。（2）設(shè)計要求 畫出電路原理圖(multisim仿真)； 元器件及參數(shù)選擇； 電路仿真與調(diào)試。（3）要求：自行裝配和調(diào)試，并能發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。布局合理，導(dǎo)線橫平豎直，且不要從集成塊上跳線，導(dǎo)線緊貼面包板，連接可靠，交叉線盡可能少。（4）編寫設(shè)計報告：寫出設(shè)計

3、與制作的全過程，附上有關(guān)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)時間一致，故需要在電路上加一個校時電路，同時標(biāo)準(zhǔn)的1HZ時間信號必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。數(shù)字電子鐘的總體圖如圖所示。數(shù)字電子鐘由以下幾部分組成：多頻振蕩器構(gòu)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；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 秒脈沖電路可采用LM555構(gòu)成多諧振蕩器，調(diào)整電阻可改變頻率，使之產(chǎn)生1Hz的脈沖信號（即T=1S） 如圖示：2 時間計數(shù)器電路由6個74LS163計數(shù)器組成時分秒的計數(shù)電路，

4、74LS163是能響應(yīng)時鐘脈沖上升沿、可以同步復(fù)位、同步預(yù)置的模16同步加法計數(shù)器。（）秒計數(shù)器秒的個位計數(shù)單元為10進制計數(shù)器，當(dāng)QDQCQBQA變成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(fù)。秒的十為計數(shù)單元為6進制，當(dāng)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(zhuǎn)換和秒的是一樣的，只是它要把進位信號傳

5、輸給時的個位計數(shù)單元。 （3）時計數(shù)器 當(dāng)“時”十位的QDQCBA為0000或0001時，“時”的個位計數(shù)單元是十進制計數(shù)器，當(dāng)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(dāng)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(dāng)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)2×74LS1632×74LS163 2×74LS1633譯碼驅(qū)動顯示

6、單元計數(shù)器實現(xiàn)了對時間的累計以8421BCD碼形式輸出，選用顯示譯碼電路將計數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流，選用CD4511作為顯示譯碼電路，選用LED數(shù)碼管作為顯示單元電路五丶整體原理圖六、元器件1面包板1塊2鑷子1把3剪刀1把4共陰極八段數(shù)碼管4個5導(dǎo)線若干674LS163 集成片4個7CD4511集成片4個8. 74LS00集成片4個9. 74LS32集成片1個10. 74LS138集成片2個11. 74LS123集成片一個12. 220F、電容各一個13. 1.5K、2.4K、51K電阻各一個.10K電阻4個七、實驗過程中遇到的問題及解決方法1)在檢測數(shù)碼

7、管和LED燈過程中發(fā)現(xiàn)時鐘十位數(shù)碼管無法正常顯示，亮度偏低，經(jīng)檢查是連接數(shù)碼管電阻阻值過大導(dǎo)致，更換電阻后可以正常顯示。2)在檢測CD4511驅(qū)動電路的過程中發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管不能正常顯示的狀況，經(jīng)檢驗發(fā)現(xiàn)主要是由于接觸不良的問題，其中包括線的接觸不良和芯片的接觸不良，在實驗過程中，數(shù)碼管有幾段二極管時隱時現(xiàn)，有時會消失。用5V電源對數(shù)碼管進行檢測，一端接地，另一端接觸每一段二極管，發(fā)現(xiàn)二極管能正常顯示的，再用萬用表歐姆檔檢測每一根線是否接觸良好，在檢測過程中發(fā)現(xiàn)有幾根線有時能接通，有時不能接通，把接觸不好的線重新接過后發(fā)現(xiàn)能正常顯示了。其次是由于芯片接觸不良的問題，用萬用表歐姆檔檢測有幾個引腳本該相

8、通的地方卻未通，而檢測的導(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。3)在檢驗時鐘個位過程中發(fā)現(xiàn)只能顯示至數(shù)字3，時鐘十位只能顯示1、2.經(jīng)排查，時鐘個位所屬74LS163中D1、D2、D3、D4本應(yīng)接低電平而接了高電平。修正后可以正常顯示。4)經(jīng)檢驗，秒時鐘脈沖信號頻率不為1Hz.數(shù)碼管閃爍較快。是由于電容選擇錯誤，修正后可以正常顯示。八、心得體會通過這次對數(shù)字鐘的設(shè)計與制作，讓我們了解了設(shè)計電路的程序，也讓我們了解了關(guān)于數(shù)字鐘的原理與設(shè)計理念，要設(shè)計一個電路首先要畫出一個參考電路圖。在實際接線中有著各種各樣的條件制約著，要合理布局這樣連接線的地方不至于不均勻。通過這次學(xué)習(xí)，讓我對各種集成片功效都有了大概的了解，對于這些電路還是應(yīng)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(xì)心，耐心。這兩點是至關(guān)重要的。在連接電路圖時，任何問題都可能導(dǎo)致致命的失誤，此次實驗最終檢測的時候