數(shù)字電路實驗-數(shù)字鬧鐘

1、 南京航空航天大學 數(shù)字電路課程設計之數(shù)字鐘數(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.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.二、設計內(nèi)容及要求（

2、1）設計指標 由LM555構(gòu)成多諧振蕩器產(chǎn)生1HZ標準秒信號； 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，使其校正到標準時間； 整點具有報時功能,走時過程中能按預設的定時時間（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，導線橫平豎直，且不要從集成塊上跳線，導線緊貼面包板，連接可靠，交叉線盡可能少。（4）編寫設計報告：寫出設計

3、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。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是能響應時鐘脈沖上升沿、可以同步復位、同步預置的模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。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(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“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)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)字鐘的設計與制作，讓我們了解了設計電路的程序，也讓我們了解了關于數(shù)字鐘的原理與設計理念，要設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。通過這次學習，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，任何問題都可能導致致命的失誤，此次實驗最終檢測的時候