安徽建筑工业学院数字电子技术课程设计报告数字电子技术课程设计报告题 目： 数字钟的设计与制作专 业：自动化 班 级：*自动化(1)学 号：*210030* 姓 名：常 *指导教师 程*2009年6月16日 2009年6月23日安徽建筑工业学院数字电子技术课程设计报告一、设计目的数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。因此，我们此次设计与制做数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟.而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法.且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路.通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法.二、设计要求（1）设计指标 时间以24小时为一个周期； 显示时、分、秒； 具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间； 计时过程具有报时功能，当时间到达整点前10秒进行蜂鸣报时；（2）设计要求 画出电路原理图（或仿真电路图）； 元器件及参数选择； 电路仿真与调试；（4）编写设计报告 写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。三、逻辑设计1整体方案设计数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。我们将使用555构成的多谐振荡器。数字钟的组成框图： 2单元电路设计（1）555定时器组成的多谐振荡器 振荡周期为：T=0.7（R1+2R2）C1s（2）时间记数电路本次设计我们采用10进制计数器74LS160来实现时间计数单元的计数功能。我们将用它实现一个24进制计数器实现记秒和两个六十进制计数器实现记分和记时。（a）24进制计数器本设计采用两个74LS160通过同步置数法构成24进制的计数器，进位输出为一低电平脉冲。（b）六十进制计数器本设计采用两个74LS160通过同步置数法构成60进制的计数器，进位输出为一低电平脉冲。（3）译码驱动及显示单元电路选择作为显示译码电路；选择数码管作为显示单元电路。由CD4511把输进来的二进制信号翻译成十进制数字，再由数码管显示出来。这里的LED数码管是采用共阴的方法连接的。计数器实现了对时间的累计并以8421BCD码的形式输送到CD4511芯片，再由4511芯片把BCD码转变为十进制数码送到数码管中显示出来。如图，数码管的4、3、2、1端分别对应8421BCD的权为8、4、2、1的位置。（4）校时电路的设计数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，本设计设计了校正功能。通过在计分电路和计时电路前插入可手动控制的脉冲信号，以调节分和时。另外设计了复位功能可以让时、分、秒立即清零。为了让用户更容易校时，本设计还添加了秒的单独清零。实际使用时，因为电路开关存在抖动问题，所以一般会接一个RS触发器构成开关消抖动电路。由于校正电路和各其他电路关系紧密，所以单独拿出来看没什么意义，所以我们放到总电路图去看。四、逻辑总电路图个按键功能：K：开关1：秒钟复位2：分钟校正3：时钟校正Space：整体复位为了简洁大观，我们将一些单元电路进行了分装，它们是555_clk、second、minute、hour下面将一一解释：(a)555_clk（b）second右边各端口功能：14 分别输出到作为个位数码管的14端；5 作为进位输出端（低电平脉冲）；68 输出到作为十位数码管的13端。（C）minute这部分和second一模一样。（d）hour可以看出，这单元的功能与second的功能几乎一样，只是少了个8端，其他都一样。通过总逻辑图我们可以清楚地看到校时电路的工作原理，即在计时电路和计分电路前添加人工控制的脉冲信号，本设计用开关代替，使用时开关必须迅速地一开一合，不能只动一下（总开关例外）。复位功能是利用了个单元芯片的异步置零端进行工作。五、数字钟的仿真1.首先对个单元进行仿真（1）555_clk（2）second由于六十秒太长了，所以我们选取刚开始的时序图和第一次进位时的时序图。最下面的是进位输出的波形。（3）minute(与second一样，不再重复)（4）hour2.然后对总体进行仿真（1）second（2）hour六、设计所用器件1555定时器1块274LS160集成块6块3单刀双掷开关5个4数码管6个5网络线若干6与门5个7与非门3个8电阻2个9电容2个七、总结1 实验过程中遇到的问题及解决方法 面包板测试测试面包板各触点是否接通。 七段显示器与七段译码器的测量把显示器与CD4511相连，第一次接时，数码管完全没有显示数字，检查后发现是数码管未接地而造成的，接地后发现还是无法正确显示数字，用万用表检测后，发现是因芯片引脚有些接触不良而造成的，所以确认芯片是否接触良好是非常重要的一件事。 时间计数电路的连接与测试六进制、十进制都没有什么大的问题，只是芯片引脚的老问题，只要重新插过芯片就可以解决了。但在六十进制时，按图接线后发现，显示器上的数字总是100进制的，而不是六十进制，检测后发现无论是线路的连通还是芯片的接触都没有问题。最后，在重对连线时发现是线路接错引脚造成的，改过之后，显示就正常了。 校正电路因上面程因引脚接错而造成错误，所以校正电路是完全按照仿真图所连的，在测试时，开始进行时校时时，没有出现问题，但当进行到分校时时，发现计数电路的秒电路开始乱跳出错。因此，电路一定是有地方出错了，在反复对照后，发现是因为在接入校正电路时忘了把秒十位和分个位之间的连线拿掉而造成的，因此，在接线时一定要注意把不要的多余的线拿掉。2 设计体会通过这次对数字钟的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于数字钟的原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真仿真成功之后才实际接线的。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。3 对设计的建议我希望老师在我们动手制作之前应先告诉我们一些关于所做电路的资料、原理，以及如何检测电路的方法，还有关于检测芯片的方法。这样会有助于我们进一步的进入状况，完成设计10第 页