數(shù)字電子鐘制作調(diào)試報告

1、-PAGE . z計算機(jī)學(xué)院軟件學(xué)院數(shù)字電子鐘制作與調(diào)試報告2021 /2021 學(xué)年 第 2 學(xué)期專業(yè)名稱： 計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程名稱： 數(shù)字電路應(yīng)用主講教師：洪指導(dǎo)教師：洪班 級：計應(yīng)101姓 名：邢芳學(xué) 號：1008143104成 績：目錄TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc296726381一、概述 PAGEREF _Toc296726381 h 2HYPERLINK l _Toc2967263821.數(shù)字電子鐘的主要功能 PAGEREF _Toc296726382 h 2 HYPERLINK l _Toc2967263832.數(shù)字電子鐘的使用方法 PAGERE

2、F _Toc296726383 h 2 HYPERLINK l _Toc296726384二、總體方案設(shè)計 PAGEREF _Toc296726384 h 2 HYPERLINK l _Toc2967263851.原理框圖 PAGEREF _Toc296726385 h 3 HYPERLINK l _Toc2967263862.工作原理 PAGEREF _Toc296726386 h 3 HYPERLINK l _Toc2967263873.各功能模塊簡介 PAGEREF _Toc296726387 h 4 HYPERLINK l _Toc296726388三、各單元電路設(shè)計 PAGEREF

3、_Toc296726388 h 4 HYPERLINK l _Toc2967263891.顯示電路 PAGEREF _Toc296726389 h 4 HYPERLINK l _Toc2967263902.信號電路 PAGEREF _Toc296726390 h 5 HYPERLINK l _Toc2967263913.計時電路 PAGEREF _Toc296726391 h 5 HYPERLINK l _Toc2967263924.校時電路 PAGEREF _Toc296726392 h 6 HYPERLINK l _Toc2967263935.報時電路 PAGEREF _Toc296726

4、393 h 7 HYPERLINK l _Toc296726394四、安裝、調(diào)試方法設(shè)計 PAGEREF _Toc296726394 h 7 HYPERLINK l _Toc2967263951.顯示電路安裝與調(diào)試 PAGEREF _Toc296726395 h 7 HYPERLINK l _Toc2967263962.信號電路安裝與調(diào)試 PAGEREF _Toc296726396 h 8 HYPERLINK l _Toc2967263973.計時電路安裝與調(diào)試 PAGEREF _Toc296726397 h 8 HYPERLINK l _Toc2967263984.校時電路安裝與調(diào)試 PAG

5、EREF _Toc296726398 h 9 HYPERLINK l _Toc2967263995.報時電路安裝與調(diào)試 PAGEREF _Toc296726399 h 10 HYPERLINK l _Toc296726400五、制作、調(diào)試中出現(xiàn)的主要問題及解決方法 PAGEREF _Toc296726400 h 10 HYPERLINK l _Toc296726401六、圖紙 PAGEREF _Toc296726401 h 10 HYPERLINK l _Toc2967264021.原理圖 PAGEREF _Toc296726402 h 11 HYPERLINK l _Toc296726403

6、2.元器件布置圖 PAGEREF _Toc296726403 h 11 HYPERLINK l _Toc296726404七、元器件匯總表 PAGEREF _Toc296726404 h 12 HYPERLINK l _Toc296726405八、使用工具、儀器、設(shè)備清單 PAGEREF _Toc296726405 h 13 一、概述數(shù)字電子鐘的主要功能能進(jìn)展小時、分、秒顯示。能進(jìn)展小時、分、秒設(shè)置。能實現(xiàn)整點報時。能通過設(shè)置，實現(xiàn)任意時間報時。數(shù)字電子鐘的使用方法用微動開關(guān)調(diào)節(jié)LED數(shù)碼顯示器，調(diào)到59min50s以下，等待蜂鳴器響，當(dāng)顯示器在59min50s 59min58s時，1024H

7、Z信號以1HZ頻率驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出低聲，到59min59s時，2048HZ信號以1HZ頻率驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出高音?？傮w方案設(shè)計原理框圖工作原理數(shù)字電子鐘是一個將時，分，秒顯示于人的視覺器官的計時裝置。一個根本的數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示器、時，分，秒計數(shù)器、校時電路、報時電路和振蕩器組成。該電路系統(tǒng)由秒信號發(fā)生器、時、分、秒 計數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時電路、整點報時電路組成。秒信號產(chǎn)生器是整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計時系統(tǒng)的精度，一般用石英晶體振蕩器加分頻器來實現(xiàn)，將標(biāo)準(zhǔn)秒信號送入秒計數(shù)器，秒計數(shù)器采用60進(jìn)制計數(shù)器，每累計60秒發(fā)出一個分脈沖信號，該信號將作為分計數(shù)器的時鐘脈沖。分計數(shù)器也采用

8、60進(jìn)制計數(shù)器，每累計60分鐘，發(fā)出一個時脈沖信號，該信號將被送到時計數(shù)器。時計數(shù)器采用24進(jìn)制計時器，可實現(xiàn)對一天24小時的累計。譯碼顯示電路將時、分、秒計數(shù)器的輸出狀態(tài)送到七段顯示譯碼器譯碼，通過七位LED七段顯示器顯示出來。整點報時電路時根據(jù)計時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一脈沖信號，然后去觸發(fā)一音頻發(fā)生器實現(xiàn)報時。校時電路時用來對時、分、秒顯示數(shù)字進(jìn)展校對調(diào)整的。各功能模塊簡介顯示電路：顯示電路的目的是要將秒、分、時的狀態(tài)顯示成清晰的數(shù)字符號，這需要將計數(shù)器的狀態(tài)經(jīng)譯碼器進(jìn)展譯碼，并通過顯示器將其顯示出來。信號電路：信號產(chǎn)生電路就是為數(shù)字電路提供滿足一定頻率的脈沖信號。在數(shù)字電子鐘中，必須產(chǎn)生頻

9、率為1Hz周期為1s的基準(zhǔn)計時信號。另外還要產(chǎn)生1024Hz和512Hz的報時信號，以及產(chǎn)生4Hz 、64Hz、512 Hz校秒、校分、校時信號。計時電路：根據(jù) 60秒為1分、60分為1小時、24小時為1天的計數(shù)周期，實現(xiàn)秒、分、時的計時功能。最后將秒、分、時的狀態(tài)經(jīng)譯碼器進(jìn)展譯碼，并通過顯示器將其顯示出來即前面介紹的譯碼顯示電路。校時電路：當(dāng)秒信號不準(zhǔn)確時，時鐘就會走慢或走快，這時需要用另一路脈沖信號實現(xiàn)校時，這里稱其為校準(zhǔn)脈沖信號。校準(zhǔn)的原理，就是使時鐘的小時、分鐘或秒鐘在校準(zhǔn)脈沖的作用下快速改變數(shù)值，直到和標(biāo)準(zhǔn)時間一致。 報時電路：時鐘用聲音的形式傳達(dá)時間信息，這就是報時。利用中小集成電

10、路設(shè)計一款能實現(xiàn)整點報時的時鐘，當(dāng)時間到達(dá)整點前10秒進(jìn)展蜂鳴報時，其中9聲高音，1聲低音。各單元電路設(shè)計1.顯示電路(1)原理圖(2)工作原理 接收計時電路輸出的小時、分、秒信號，并將接收到的小時、分、秒信號通過適宜的顯示方式顯示出來。(3)元件選擇顯示器件為共陰極LED數(shù)碼顯示器，限流電阻選擇1k、18W的金屬膜色環(huán)電阻；BCD-七段鎖存譯碼驅(qū)動器4511，104去耦電容。電源電路：電解電容，二極管，電阻，發(fā)光二極管2.信號電路(1)原理圖(2)工作原理 為計時電路提供秒基準(zhǔn)信號；為校時電路提供頻率信號；為報時電路提供報時所需的高、低音音頻信號及報時音時間間隔控制頻率信號。(3)元件選擇1

11、4級振蕩、計數(shù)、分頻器4060，石英晶體振蕩器為32768HZ，集成芯片雙D觸發(fā)器7474，電容30pF，電阻20M，104濾波電容。3.計時電路(1)原理圖(2)工作原理 由秒計數(shù)器、分計數(shù)器、小時計數(shù)器構(gòu)成，它從秒計數(shù)器輸入端接收秒基準(zhǔn)信號和校秒、校分、校小時信號，以8421BCD碼的形式向顯示器電路提供信號顯示電路用BCD譯碼器4511進(jìn)展譯碼，并為報時電路提供時間信號。(3)元件選擇雙BCD碼計數(shù)器4518，TTL二輸入端四與門7408，104濾波電容校時電路(1)原理圖(2)工作原理 由校時按鈕和頻率信號選擇電路及其控制信號產(chǎn)生電路等組成，它接收信號電路產(chǎn)生的秒基準(zhǔn)信號和校小時、校分

12、、校秒信號，并通過操作校時按鈕選擇這些信號的輸出時機(jī)。(3)元件選擇數(shù)據(jù)選擇器74151，優(yōu)先編碼器74147，4位微動開關(guān)，A103G,4P集成電阻，104濾波電容。5.報時電路(1)原理圖(2)工作原理 由整點報時時間控制電路、報時音頻電路、音頻輸出電路等組成，它是從計時電路獲取時間信息，從信號電路獲取音頻信號、報時音時間間隔控制頻率信號，生成報時音頻，經(jīng)驅(qū)動后從發(fā)聲元件輸出。(3)元件選擇TTL二輸入端四與非門7400，TTL四輸入端雙與非門7420，TTL八輸入端與非門7430， HC-12085-42R型無源蜂鳴器，濾波電容104，1/8W、1K金屬膜電阻，續(xù)流二極管IN4118，三

13、極管9013安裝、調(diào)試方法設(shè)計顯示電路安裝與調(diào)試右上角局部為電源接入電路，其他局部為顯示線路顯示電路安裝按照限流電阻、管座、去耦電容、連線、插集成塊順序安裝與焊接，集成塊缺口向左。電源接入電路安裝按電阻、二極管、插座、發(fā)光二極管、電解電容的順序進(jìn)展安裝與焊接。(3)顯示電路調(diào)試通電前檢查電源線與地線是否短路，連線是否正確，集成塊是否插反等；電源接入電路：拔出所有集成塊，將電源插頭線正極接直流電源的+5V，負(fù)極接地，翻開直流電源看電源指示燈是否亮，用萬用表測量輸出電壓是否超過4V；顯示電路：不用直流電源，把萬用表的黑表筆搭在地線上，紅表筆依次與LED數(shù)碼顯示器的a-g引腳限流電阻的一端觸碰，看L

14、ED數(shù)碼顯示器是否與對應(yīng)的筆畫依次點亮，然后將紅表筆與4511的一端限流電阻的一端碰觸，看LED數(shù)碼顯示器是否對應(yīng)的筆畫依次點亮，如果亮，限流電阻與LED顯示器無故障，在4511輸入端D、C、B、A分別接入0000、0001、1001時，如果LED能顯示0-9，且當(dāng)4511四個輸入端分別接入1010、1011、1111時LED數(shù)碼顯示器無顯示，則4511無故障。2.信號電路安裝與調(diào)試(1)信號電路安裝 按電阻、管座、電容、石英振蕩器、連線安裝與焊接，石英振蕩器的管腳應(yīng)小心折斷。(2)信號電路調(diào)試通電前進(jìn)展短路、開路、接線、極性、集成塊缺口方向等常規(guī)檢查，用萬用表檢測4060，Q13、Q12、Q

15、11、Q9、Q8、Q7、Q6、Q5、Q4、Q3端輸出依次為2HZ、4HZ、8HZ、32HZ、64HZ、128HZ、256HZ、512HZ、1024HZ、2048HZ，由于萬用表反響不夠快，可能只能檢測到Q13、Q12的高、低電平的變化；用萬用表檢測7474的5號腳是否有頻率輸出。3計時電路安裝與調(diào)試(1)計時電路安裝原來的計時電路安裝了三個4518、一個7408和四個電容，方法一：將三個4518改成6個74161，一個7408改成一個7400；74161與4518不同，它不是BCD碼計數(shù)器而是二進(jìn)制計數(shù)器。方法二：用三個4520代替三個4518，因為4520與4518的引腳圖和真值表完全一樣，

16、所不同的僅僅是計數(shù)的數(shù)制不同，4520為二進(jìn)制計數(shù)器(2)由74161與7400所構(gòu)成的計時電路一局部計時電路調(diào)試通電前檢查電源線與地線是否短路，連線是否正確，集成塊是否插反等；分別調(diào)試小時、分、秒計數(shù)器，在個位計數(shù)器的始終輸入端參加1HZ或2HZ、4HZ信號，如果秒顯示器顯示數(shù)據(jù)在059之間循環(huán)計數(shù)，則秒計數(shù)器正常；把秒進(jìn)位與分計數(shù)器的計數(shù)輸入端相連，在秒輸入端參加64HZ或128HZ、256HZ信號，如果秒計數(shù)器能正常向分計數(shù)器進(jìn)位，則為正常；把分進(jìn)位與小時計數(shù)器的計數(shù)輸入端相連，在秒輸入端參加2048HZ信號，如果分計數(shù)器能正常向小時計數(shù)器進(jìn)位，為正常。4.校時電路安裝與調(diào)試(1)校時電

17、路安裝安裝一個74171、一個74147、一個微動開關(guān)、一個集成電阻和兩個104電容；將74151的*4、*5、*6、*7分別接2048HZ、64HZ、2HZ、1HZ信號，*0、*1、*2、*3接地,C接高電平。(2)校時電路調(diào)試 通電前檢查電源線與地線是否短路，連線是否正確，集成塊是否插反等；測試信號產(chǎn)生電路：拔出74147，操作開關(guān)，用萬用表測量74147的5、6、7腳。開關(guān)斷開時輸出45V，合上時，輸出0V； 測試74147：插上74147，拔出74151，操作開關(guān)進(jìn)展校時、校分、校秒信號，用萬用表測量74147的Q0、Q1,看是否為11、10、01、00測試74151：插上74151，

18、給74151一個1HZ信號，在Q端能用萬用表檢測出明顯高、低電平變化。5.報時電路安裝與調(diào)試1報時電路安裝安裝7430、7420、7400、電阻、二極管、三極管、蜂鳴器各一個，電容四個；注意二極管、三極管、蜂鳴器的極性。2報時電路調(diào)試 通電前檢查電源線與地線是否短路，連線是否正確，集成塊是否插反等； 測試音頻信號驅(qū)動電路：拔出7400，給三極管的基極加一個2048HZ的信號，蜂鳴器發(fā)出鳴叫聲，電路正常； 測試音頻信號合成電路：插上7400，拔出7430，在7430輸出引腳上加一個1HZ信號，蜂鳴器以1HZ頻率發(fā)出鳴叫聲，電路正常。五、制作、調(diào)試中出現(xiàn)的主要問題及解決方法問題1：在信號電路中，集

19、成塊7474的5號腳無信號輸出；解決方法：用萬用表檢測集成塊7474的3號腳與集成塊4060的3號腳是否導(dǎo)通，發(fā)現(xiàn)兩集成塊之間的連線是導(dǎo)通的，然后用萬用表檢測7474的2號腳與6號腳是否導(dǎo)通，發(fā)現(xiàn)也是導(dǎo)通的，再檢測7474的管腳時候有短路現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)7474的2號腳不僅與6號腳導(dǎo)通也與7號腳導(dǎo)通，原因是焊導(dǎo)線時，錫粘到了7號焊盤上，除去多余的焊錫。問題2：在計時電路中，進(jìn)展60進(jìn)制檢測時，分計數(shù)器顯示超過60；24進(jìn)制檢測時，小時計數(shù)器從0-4顯示；解決方法：先用萬用表檢測集成塊電源線與地線是否接了，然后在檢測連接的導(dǎo)線是否導(dǎo)通的同時檢查有無少接或多接導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)分計數(shù)器的45185號腳與7408

20、的5號腳之間的連線不通，可能是焊盤上錫中的松香沒有完全融化，重新焊接下，導(dǎo)線導(dǎo)通；發(fā)現(xiàn)小時計數(shù)器4518的4號腳與7408的1號腳沒有連接導(dǎo)線，重新連接導(dǎo)線。問題3：在校時電路中，從74151的5號腳引出一個信號給秒計數(shù)器的10號腳，LED顯示器無反響;解決方法：拔出74151，用導(dǎo)線從信號電路7474的5號腳引出一個信號給秒計數(shù)器10號腳，發(fā)現(xiàn)LED顯示器正常運(yùn)行，確定74151出錯，插上74151，用萬用表檢測，發(fā)現(xiàn)電源線沒有接，重新連接電源線。問題4：在報時電路中，報時聲音是8高2低解決方法：因為出現(xiàn)2個低音，所以先找到7400的1S3號和2(S0)號引腳,用萬用表檢測，發(fā)現(xiàn)兩根導(dǎo)線都接到了秒計數(shù)器的11號線上了，重新將7400的1號線接到秒計數(shù)器的14號腳上。六、圖紙1.原理圖2.元器件布置圖七、元器件匯總表序號名稱型號/參數(shù)數(shù)量功能1數(shù)碼顯示器SM120551K-10P(共陰、紅色、0.5)6顯示數(shù)字2BCD七段鎖存譯碼驅(qū)動器CD45116譯碼、信號鎖存、信號驅(qū)動314級振蕩計數(shù)分頻器C