數(shù)字電子鐘制作調(diào)試總結(jié)報(bào)告VIP

PAGE1計(jì)算機(jī)學(xué)院數(shù)字電子鐘制作、調(diào)試報(bào)告（20010/2011學(xué)年第2學(xué)期）專業(yè)名稱：計(jì)算機(jī)應(yīng)用課程名稱：數(shù)字電路應(yīng)用指導(dǎo)教師：瞿新南班級(jí)：計(jì)應(yīng)105姓名：尚文科學(xué)號(hào)：1008143525成績(jī)：計(jì)劃任務(wù)書任務(wù)數(shù)字電子鐘制作與調(diào)試。主要的技術(shù)指標(biāo)能進(jìn)行時(shí)、分、秒的顯示。能設(shè)置時(shí)、分、秒。能正點(diǎn)報(bào)時(shí)?？傮w方案設(shè)計(jì)1、任務(wù)分析：一個(gè)基本的數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示器、“時(shí)”，“分”，“秒”，計(jì)數(shù)器、校時(shí)電路、報(bào)時(shí)電路和振蕩器組成。干電路系統(tǒng)由秒信號(hào)發(fā)生器、“時(shí)、分、秒、星期”計(jì)數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時(shí)電路、整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路組成。秒信號(hào)產(chǎn)生器是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號(hào)，它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，一般用石英晶體振。2、總體方案：數(shù)字電路可分解為五個(gè)功能相對(duì)獨(dú)立模塊，數(shù)字電子鐘顯示電路數(shù)字電子鐘顯示電路計(jì)時(shí)電路校時(shí)電路報(bào)時(shí)電路信號(hào)電路1、各模塊的制作、調(diào)試按顯示電路、信號(hào)電路、計(jì)時(shí)電路、校時(shí)電路和報(bào)時(shí)的順序進(jìn)行。報(bào)時(shí)電路采用規(guī)范的印刷電路板設(shè)計(jì)，并集中放置輸入信號(hào)接入點(diǎn)。重復(fù)電路部分規(guī)范的印刷電路板設(shè)。，使用外部電源供電。為確保數(shù)字電子鐘走時(shí)準(zhǔn)確，信號(hào)電路應(yīng)用石英晶體震蕩器產(chǎn)生基本頻率。原理框圖各模塊的原理設(shè)計(jì)顯示電路的制作與調(diào)試主要功能：接受計(jì)時(shí)電路輸出的小時(shí)、分、秒信號(hào)通過合適的顯示方式顯示出來。方案設(shè)計(jì)：顯示數(shù)字德方法很多，最常見的有LED數(shù)碼控制簡(jiǎn)單，且亮度較好顯示器件為共陰極管顯示LED點(diǎn)陣顯示器?？紤]到LED數(shù)碼管顯示器價(jià)格便宜、LED數(shù)碼管顯示器，公工端接地；限流電阻選擇1K主要原件選擇依據(jù)：1、LED數(shù)碼管顯示器，LED數(shù)碼管顯示器價(jià)格便宜、控制簡(jiǎn)單，且亮度較好2、BCD-七段鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)器4511，它時(shí)集筆畫譯碼、信號(hào)譯碼、信號(hào)驅(qū)動(dòng)于一身，只要輸入端輸入8421BCD碼就可以輸出BCD碼所表示的數(shù)字在LED數(shù)碼管上，并且能保證LED數(shù)碼管顯示的亮度所需的電流。（4）原理圖：2、信號(hào)電路制作與調(diào)試（1）主要功能：一是為信號(hào)電路提供秒基修信號(hào)；二是為校時(shí)電路提供校時(shí)頻率信號(hào)；三是為報(bào)時(shí)電路提供所需的高、底音音頻信號(hào)電路及報(bào)時(shí)音時(shí)間隔控制頻率信號(hào)；（2）方案設(shè)計(jì)：為能輸出1HZ、2HZ、60HZ、3600HZ和兩個(gè)20~20000HZ之間的高低音音頻信號(hào)電路必須具有震蕩電路和分割電路兩個(gè)功能。（3）原理圖：（4）主要原件選擇依據(jù)：1、集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器4538，其主要有三個(gè)方面的應(yīng)用整型、延時(shí)、和定時(shí) 2、石英晶體震蕩器4060，它是一 個(gè)集震蕩、計(jì)數(shù)、分頻與一身的集成 電路。通過極少數(shù)的外部原件可構(gòu)成 震蕩電路，也可以對(duì)外部信號(hào)進(jìn)行 計(jì)數(shù)，并可以震蕩電路產(chǎn)生的頻率 信號(hào)或著外部頻率信號(hào)進(jìn)行分頻。3、計(jì)時(shí)電路的制作與調(diào)試（1）主要功能：是從秒計(jì)數(shù)器輸入端輸入接受秒基信號(hào) 和叫秒、校分、校時(shí)信號(hào)，以8421BCD碼的 形式向顯示電路提供信號(hào)，并為報(bào)時(shí)電路提供 時(shí)間信號(hào)。（2）方案設(shè)計(jì)：完成60進(jìn)制、24進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)，還必須把這些計(jì) 數(shù)器按序串聯(lián)起來，不能完成時(shí)間的里加。1秒計(jì)時(shí)器的計(jì)數(shù)信號(hào)應(yīng)為信號(hào)電路產(chǎn)生的1HZ的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。分計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)信號(hào)應(yīng)由秒計(jì)數(shù)器產(chǎn)生，當(dāng)秒計(jì)數(shù)器已出的同時(shí)應(yīng)為分計(jì)數(shù)器提供一個(gè)脈沖信號(hào)。小時(shí)的計(jì)數(shù)器信號(hào)應(yīng)由分計(jì)數(shù)器產(chǎn)生，當(dāng)分計(jì)數(shù)器溢出的同時(shí)應(yīng)為小時(shí)計(jì)數(shù)器提供一個(gè)脈沖信號(hào)。原理圖：主要原件選擇依據(jù)：1、二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74161是四位二進(jìn)制加計(jì)數(shù)器，具有同步預(yù)制、異步清零、二進(jìn)制計(jì)數(shù)及數(shù)據(jù)保持等功能。2、雙BCD碼計(jì)數(shù)器4518，有完全獨(dú)立的加計(jì)數(shù)器組成、具有BCD碼計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)清零和兩種觸發(fā)方式等功能。4、校時(shí)電路制作與調(diào)試（1）主要功能：是接收信號(hào)電路產(chǎn)生的秒基信號(hào)和校時(shí)、校分、校秒信號(hào)，并在制作校時(shí)按鈕選擇這些信號(hào)的輸出時(shí)機(jī)。（2）方案設(shè)計(jì)：校時(shí)電路的主要任務(wù)是接收信號(hào)電路產(chǎn)生的秒基準(zhǔn)信和校小時(shí)、校分、校秒信號(hào)，并通過操作校時(shí)按鈕選擇這些信號(hào)的輸出時(shí)機(jī)。校時(shí)電路一般有兩種實(shí)際方式校小時(shí)、校分、校秒公用一個(gè)電路；另一種方式是校小時(shí)、校分、校秒各用一個(gè)電路。正常計(jì)數(shù)時(shí)，秒輸入端輸入秒基準(zhǔn)信號(hào)。校秒時(shí)，秒輸入端輸入校秒信號(hào)。校分時(shí)，秒輸入端輸入校分信號(hào)。校小時(shí)時(shí)，秒輸入端輸入校小時(shí)信號(hào)。（3）原理圖：（4）主要原件選擇依據(jù)：1數(shù)據(jù)選擇器74151，它最主要的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)選擇器的功能，同時(shí)，74151還能實(shí)現(xiàn)八個(gè)以上數(shù)據(jù)選擇器、可編程序列信號(hào)發(fā)生器等功能。2、優(yōu)先編碼器74147，它是個(gè)編碼器，其輸出為8421BCD碼的反碼，且輸入具有優(yōu)先級(jí)，常用于鍵盤編碼。5、報(bào)時(shí)電路制作圖調(diào)試（1）主要功能：是從計(jì)時(shí)電路獲取時(shí)間信息，從信號(hào)電路獲取音頻信號(hào)、報(bào)時(shí)音時(shí)間間隔控制頻率信號(hào)，生成報(bào)時(shí)音頻，經(jīng)驅(qū)動(dòng)后從發(fā)生元件輸出。（2）方案設(shè)計(jì)：基于該方式的報(bào)時(shí)電路設(shè)計(jì)的主要任務(wù)有三份個(gè)：一、是獲取高、低音報(bào)時(shí)啟動(dòng)信號(hào)；二是報(bào)時(shí)音頻的合成；三、是音頻信號(hào)的驅(qū)動(dòng)。（1）報(bào)時(shí)啟動(dòng)信號(hào)的獲取要從59min50s開始報(bào)時(shí)，獲取59min50s這一時(shí)刻的信號(hào)（2）報(bào)時(shí)高音啟動(dòng)信號(hào)的獲取高音在59min58s時(shí)發(fā)出，同時(shí)取消低音信號(hào)。（3）報(bào)時(shí)音頻的合成（4）音頻信號(hào)的輸出（5）報(bào)時(shí)電路的實(shí)現(xiàn)（3）原理圖：（4）主要原件選擇依據(jù)：1集成全加器7483能完成兩個(gè)四位二進(jìn)制數(shù)的向加，通過級(jí)聯(lián)可完成更多為二進(jìn)制數(shù)相加。2集成比較器7485，能判斷兩個(gè)四位二進(jìn)制的大小或相等，通過級(jí)聯(lián)系可判斷兩個(gè)多為二進(jìn)數(shù)的大小。四、仿真設(shè)計(jì)與調(diào)試（1）顯示電路的仿真電路圖：分析：圖中顯示器件為共陰級(jí)LED數(shù)碼管顯示器，公共端接地；限流電阻選擇1K的電阻；4511的LE/STB接地LT\BI接+5V,D\C\B\A接計(jì)時(shí)電路輸出的8421BCD碼；H7~H0、M7~M0、S7~S0為8421BCD碼輸入，來計(jì)時(shí)電路。（2）信號(hào)電路的仿真電路圖：分析：檢查4060有沒有頻率信號(hào)輸出，用一根導(dǎo)線，拔出信號(hào)電路任意4511芯片，把導(dǎo)線的一端插入4511的任意QA~QA引腳，把導(dǎo)線的一端與4060的Q14引腳線連接，此時(shí)則4511所控制的LED數(shù)碼顯示器應(yīng)有以1HZ閃爍。（3）計(jì)時(shí)電路的仿真電路圖：分析：1秒計(jì)時(shí)器的計(jì)數(shù)信號(hào)應(yīng)為信號(hào)電路產(chǎn)生的1HZ的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。2分計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)信號(hào)應(yīng)由秒計(jì)數(shù)器產(chǎn)生，當(dāng)秒計(jì)數(shù)器已出的同時(shí)應(yīng)為分計(jì)數(shù)器提供一個(gè)脈沖信號(hào)。3小時(shí)的計(jì)數(shù)器信號(hào)應(yīng)由分計(jì)數(shù)器產(chǎn)生，當(dāng)分計(jì)數(shù)器溢出的同時(shí)應(yīng)為小時(shí)計(jì)數(shù)器提供一個(gè)脈沖信號(hào)。（4）校時(shí)電路的仿真電路圖：分析：（1）當(dāng)沒有按鈕按下時(shí)，按鈕按下信號(hào)Y=0,DCBA=1111（2）若有按鈕按下，則按鈕按下信號(hào)Y=1,時(shí)DCBA輸出對(duì)應(yīng)按鈕的反碼。（3）雖然0信號(hào)未進(jìn)入74147，但是當(dāng)0按鈕按下同時(shí)編碼輸出1111，這就相當(dāng)與0的編碼時(shí)1111.五、整機(jī)安裝調(diào)試1、安裝方法設(shè)計(jì)：當(dāng)以上所有檢測(cè)無誤之后，就開始進(jìn)行硬件安裝。根據(jù)電路圖，將所有要芯片安裝到電路板上。硬件安裝時(shí)根據(jù)EWB仿真電路一個(gè)模塊一個(gè)模塊的進(jìn)行。首先，將電源+5V以及接地端與電路板相連。其次，進(jìn)行秒計(jì)時(shí)電路的安裝，經(jīng)檢查無誤后，將秒鐘的進(jìn)位信號(hào)接出；再進(jìn)時(shí)鐘計(jì)時(shí)電路的安裝。主要電路安裝完成后觀察電子鐘是否準(zhǔn)確、正常的工作，觀察秒鐘到分鐘是否有進(jìn)位，觀察59分59秒時(shí)候時(shí)鐘是否進(jìn)位等等。當(dāng)以上無誤后，再進(jìn)行校時(shí)電路的安裝，這里的安裝接線有用到開關(guān)，以及一個(gè)手動(dòng)CP。最后后是進(jìn)行仿電臺(tái)整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路。2、調(diào)試方法設(shè)計(jì)：硬件調(diào)試要點(diǎn)（1）用示波器檢測(cè)555定時(shí)器與RC組成的多諧振蕩器輸出信號(hào)和波形，輸出頻率應(yīng)為1000HZ。（2）將1000HZ信號(hào)送入分頻器，用示波器檢測(cè)各級(jí)分頻器的輸出頻率符合要求。（3）將1HZ秒脈沖分別送入時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器，檢查各組計(jì)數(shù)器的工作情況。（4）當(dāng)分頻器和計(jì)數(shù)器調(diào)試正常后，觀察電子鐘是否準(zhǔn)確、正常的工作。（5）觀察校時(shí)電路的功能是否滿足要求。（6）觀察仿電臺(tái)整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路的功能是否滿足要求。4.4硬件調(diào)試由于實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)有1Hz、1000Hz、500Hz頻率，我們可以直接使用從實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)使（1）時(shí)間計(jì)數(shù)電路的連接與測(cè)試在連接電路時(shí)，秒計(jì)數(shù)器和分計(jì)數(shù)器很成功的完成，但是偶爾會(huì)出現(xiàn)秒的個(gè)位計(jì)數(shù)器到9的時(shí)候不向十位計(jì)數(shù)器進(jìn)位；秒計(jì)數(shù)器在向分計(jì)數(shù)器進(jìn)位時(shí)，按圖接線后發(fā)現(xiàn)，秒計(jì)數(shù)器計(jì)到五十九時(shí)，有時(shí)向分進(jìn)位，有時(shí)不進(jìn)，我反復(fù)仔細(xì)的檢還也沒有發(fā)現(xiàn)接錯(cuò)了線。我重新檢查了芯片，是沒有找出原因，然后發(fā)現(xiàn)是線路接觸不良造成的。然而，時(shí)計(jì)數(shù)器的接線并不成功，剛開始接線的時(shí)候一直都是時(shí)計(jì)數(shù)器接不出來，反復(fù)的檢查線路都沒有問題，我想可能是線接觸不良，當(dāng)時(shí)不知道怎么解決這個(gè)問題，只好把線都拔了，重新接線，后來才知道應(yīng)該接個(gè)寄存器，使電路更穩(wěn)，這就提示我在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)該認(rèn)真仔細(xì)把每一部分的電路設(shè)計(jì)做好，才能使整個(gè)電路正常運(yùn)行。（2）校時(shí)電路的連接與調(diào)試連接校正電路的過程中,時(shí)和分都能正常校正時(shí),但是開關(guān)有時(shí)候由于接觸不良導(dǎo)致不是校正的時(shí)候也開始跳動(dòng)，后來我們換了開關(guān)，以及與開關(guān)相連的線，才漸穩(wěn)定下來。但是偶爾由于CP的原因，導(dǎo)致校時(shí)和校分時(shí)，跳動(dòng)不是很正常。（3）報(bào)時(shí)系統(tǒng)的連接與調(diào)試根據(jù)課題要求，數(shù)字電子鐘顯示系統(tǒng)能在正點(diǎn)前是蜂鳴器鳴叫5次，周期為1秒，所設(shè)計(jì)的正點(diǎn)報(bào)時(shí)系統(tǒng)要能在電子鐘計(jì)時(shí)到59分5153555759秒時(shí)是蜂鳴器鳴叫，前4聲是低音（500Hz），最后一聲是高音（1000Hz）。實(shí)驗(yàn)安裝過程中，由于線路太過于復(fù)雜，且前面安裝的線路又不是很牢固，一不小心就碰掉前面的線，所以我們后來把前面安裝的所有線路重新拆掉了，只安裝了秒鐘和分鐘，再重秒鐘和分鐘去接報(bào)時(shí)電路。六、制作、調(diào)試中出現(xiàn)主要問題及解決方法故障的現(xiàn)象：1.只有低音沒有高音.2.每分鐘都報(bào)時(shí).3.報(bào)時(shí)聲時(shí)不間斷的連續(xù)鳴叫故障的診斷：1.第一看高音有沒有接入。第二看S3、S02.每分鐘都報(bào)時(shí)說明分信號(hào)出現(xiàn)了問題。3.我們的報(bào)時(shí)聲音依靠頻率信號(hào)來完成，所以問題出在頻率信號(hào)。故障的原因：1.高音音頻信號(hào)沒有可靠接入，或者S3、S0沒有可靠接入2.分信號(hào)輸入端懸空或接1。3.1HZ的頻率信號(hào)沒有可靠的接入。解決的方法：1.重新檢查線路的連接，重點(diǎn)檢查S3、S0連接2.將分信號(hào)線路重新檢查連接。3.檢查頻率信號(hào)輸入端和輸出連接是否可靠。七、數(shù)字電子鐘的操作說明：當(dāng)沒有按鈕按下時(shí)，輸入端4為0，比輸入端4優(yōu)級(jí)高的輸入端5~9均為1，因此，Q3、Q2、Q1、Q0=1011（0100的反碼）Y=X3=1HZ,計(jì)時(shí)電路正常計(jì)時(shí)。當(dāng)按鈕SH按下時(shí)，輸入端7優(yōu)先級(jí)高的輸入端8~9均為1，因此，Q3、Q2、Q1、Q0=1000（0111的反碼）Y=X0=2048HZ,計(jì)時(shí)電路進(jìn)入校時(shí)狀態(tài)。當(dāng)按鈕SM按下時(shí)輸入端6為0，比輸入端6優(yōu)先級(jí)高的輸入端7~9均為1，因此，