南航数字闹钟课程设计报告.docx

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南航数字闹钟课程设计报告

南航金城学院

数字电路实验课程设计报告

数字闹钟

第一部分设计任务

1.1设计任务

设计、制作一个带有校时功能、可定时起闹的数字闹钟。

1.2设计指标

1、有“时”、“分”十进制显示，“秒”使用分个位数码管上的DP点显示。

2、计时以24小时为周期。

（23:

59→00:

00）

3、具有校时电路，可进行分、时较对。

4、走时过程能按预设的定时时间（精确到小时）启动闹钟产生闹铃，闹铃响时约3s。

第二部分设计方案

2.1总体设计方案说明

系统组成：

秒信号发生器：

由LM555构成多谐振荡器

走时电路：

计数器和与非门组成

校时电路：

秒信号调节

闹钟电路：

跳线的方法由计数器、译码器、组合逻辑电路、单稳态电路组成

显示电路：

译码器数码管

模块结构与方框图

第三部分电路设计与器件选择

3.1秒信号发生器

3.1.1模块电路及参数计算

提供秒脉冲

取R1=1.5K,R2=2.4K

C=220uF

T≈1S

3.1.2工作原理和功能说明

3.1.3器件说明

3.2走时电路设计

3.2.1模块电路及参数计算

包括秒计时器、分计时器、时计时器，每一部分由两片计数器级联构成。

（1）.秒计时器：

十进制与六进制级联而成，由两片74LS163和与非门实现。

（2）.分计时器：

同秒计时器。

（3）.时计时器：

模24，计数显示00~23。

由两片74LS160和与非门实现。

3.2.2工作原理及功能说明

秒分计时器原理

时计数器原理

74LS160其清零方式通常称为“异步清零”，即只要清零端有效，不管有无时钟信号，输出端立即为0。

译码显示电路

用译码器74LS48对计数结果进行译码，译码后在共阴极数码管上显示。

3.2.3器件说明

74LS163结构图

74LS160结构图

74LS160管脚图

3.3时间校对电路

3.3.1模块电路及参数计算

用555输出信号加至分，时计时器使其快速计数

3.3.2工作原理和功能说明

将所需要校对的时或分计数电路的脉冲输入端切换到秒信号，使用快脉冲计数，到达标准时间后再切换回正确的输入信号。

3.3器件说明

3号端口为输出端，在此拉出一根导线作校时用

3.4闹钟电路设计

3.4.1模块电路及参数计算

3.4.2工作原理和功能说明

利用译码器将时计数器输出进行译码，在译码输出处通过跳线设置起闹点。

3.4.4器件说明

单稳态触发器:

输出端只有一个稳定状态,另一个状态则是暂稳态。

加入触发信号后，它可以由稳定状态转入暂稳态，经过一定时间以后，它又会自动返回原来的稳定状态。

74LS123内部包括两个独立的单稳态电路。

单稳输出脉冲的宽度，主要由外接的定时电阻（RT）和定时电容（CT）决定。

单稳的翻转时刻决定于A、B、CLR三个输入信号。

第四部分整机电路

4.1整机电路图

见报告最后一页

4.2元件清单

第五部分安装调试与性能测量

5.1电路安装

我们在星期一拿到实验器件后并没有直接就开始动手连电路，我们的打算是星期一总体设计电子钟的布局，以及了解各个元件的功能，星期二针对电子钟的各个模块的功能进行电路的设计，包括走时电路，校时电路和闹钟电路，星期三搭连电路，星期四调试，星期五答辩。

在搭连电路的过程中我的合作者主要负责48和数码管的连接以及器件电源的连接，我主要负责走时电路以及闹钟电路的连接，星期三那下午连接完成，并进行初步的调试。

在连接电路的过程中遵循以下几个原则：

1、布局合理，元件布局合理规划，尽量做到用线最少

2、导线紧靠面包板

3、交叉线路尽可能少

5.2电路调试

5.2.1调试步骤及结果5.2.2故障分析及处理

1、面包板测试

我们是将面包板上的电源插孔的上面部分接高，下面部分接地，在用蜂鸣器调试的过程中，发现只有接到第二排的电源插孔时蜂鸣器不响，于是我们分析可能是面包板中间负极连接没有连好，我们换了一根导线重连后恢复正常。

2、数码管和48的测试

接通电源后发现只有一个数码管全部不亮，由于已经排除电源没电的可能，所以我们主要检查数码管和48本身，我们将48插紧后数码管亮了。

其中有一个数码管的亮度相较于其他三个明显偏暗，检查之后没有发现有任何的问题，我们估计可能是元件本身的问题，在实验室换了一个数码管后恢复正常，至此在48和数码管的调试结束。

3、时间计数电路的测试

采用校时电路调试的方法，将秒信号直接接到分电路上，显示确实是到59后归零并进位。

再将秒信号直接接到小时电路上显示到23时归零。

最后将时间调到23:

59分，用秒信号直接输出，等待一分钟后全部归零，至此时间计数电路的调试完成，没有发现任何的错误。

4、闹钟电路的测试

在检查之前的步骤中并没有连接蜂鸣器，因为每次连接都会发出声响，比较吵。

连接蜂鸣器后，在我们设定的12时时并没有发出声响，并且整个过程只有接通的瞬间才会发出声响，这让我们匪夷所思，我们先检查电路连接有没有错误，确认没有后验证元件有没有插紧，发现都没问题依然是同样的情况，我们请别组的同学帮我们看看，发现我们一个138的两个接地的拐角没有接地，接地后还是如此，我们就换了一个138试试，再测试问题解除。

（在调试的过程中因为蜂鸣器一直比较吵，所以我们在后面的调试过程中一直采用发光二级管代替蜂鸣器，直到问题解除

5、其他问题

当基本的问题都解决后，我们开始对整个电路做稍微的修改看看会有什么情况，我们将秒信号发生器那边的2.4千欧的并联一个小电阻后发现，信号频率变快，将220μF的电拆除后发现信号跳的飞快。

6、未解决的问题

如果将面包板的电源线直接接到电源上，并多次打开关闭电源，发现数码管一直显示从00:

00开始计数，并且蜂鸣器不响，如果是将电源一直打开使用面包板上的电源线一直触碰的话，数码管上就会以随机的数字出现，并且在接通的瞬间蜂鸣器会响。

还有就是用校时电路去校时时在接通或断开的瞬间，数字有时会乱跳。

第六部分课程设计总结

通过本次实验对输电知识有了更深入的了解，将其运用到了实际中来，明白了学习电子技术基础的意义，也达到了其培养的目的。

在实验中，我也遇到了很多挫折，不过我都和同伴一一克服了，大家齐心协力解决了问题，使我明白了和他人共同合作的重要性。

在以后的道路上我们也必须深刻认识到团队合作的精神，投入今后的发展之中。

成功就是在不断摸索中前进实现的，遇到问题我们不能灰心、烦躁，甚至放弃，而要静下心来仔细思考，分部检查，找出最终的原因进行改正，这样才会有进步，才会一步步向自己的目标靠近，才会取得自己所要追求的成功。

在课程设计过程中，收获知识，提高能力的同时，我也学到了很多人生的哲理，懂得怎么样去制定计划，怎么样去实现这个计划。

因此在以后的生活和学习的过程中，我一定会把课程设计的精神带到生活中，不畏艰难，勇往直前。

第一部分设计任务

1.1设计任务…………………………………………………………………………

1.2设计指标…………………………………………………………………………

第二部分设计方案（简要）

2.1总体设计方案说明………………………………………………………………

2.2模块结构与方框图………………………………………………………………

第三部分电路设计与器件选择（详细）

3.1秒信号发生器……………………………………………………………………

3.1.1模块电路及参数计算…………………………………………………………

3.1.2工作原理和功能说明…………………………………………………………

3.1.3器件说明（含结构图、管脚图、功能表等）………………………………

3.2走时电路设计（时、分、秒）

3.2.1模块电路及参数设计…………………………………………………………

3.2.2工作原理及功能说明…………………………………………………………

3.2.3器件说明（含结构图、管脚图、功能表等）………………………………

3.3时间校对电路……………………………………………………………………

3.3.1模块电路及参数设计…………………………………………………………

3.3.2工作原理及功能说明…………………………………………………………

3.3.3器件说明（含结构图、管脚图、功能表等）………………………………

3.4闹钟电路设计（闹点、闹钟持续时间）

3.4.1模块电路及参数设计…………………………………………………………

3.4.2工作原理及功能说明…………………………………………………………

3.4.3器件说明（含结构图、管脚图、功能表等）………………………………

第四部分整机电路

4.1整机电路图（非仿真图）………………………………………………………

4.2元件清单…………………………………………………………………………

第五部分安装调试与性能测量

5.1电路安装…………………………………………………………………………

5.2电路调试…………………………………………………………………………

5.2.1调试步骤及结果………………………………………………………………

5.2.2故障分析及处理（详细）……………………………………………………

第六部分课程设计总结