广东工贸学院数电实训报告.docx

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广东工贸学院数电实训报告

数字电子钟实习报告书

指导老师：

侯聪玲刘艳萍

班级：

学生：

学号：

数字电子钟实习报告书

一、实验目的

1、巩固和加强《数字电子技术》课程的理论知识，掌握数字逻辑和电子电路的相关知识。

2、加强集成电路的运用能力，提高数字电子电路实践技能及仪器使用技巧；

3、理解中规模数字电子集成电路的结构、工作原理及其应用方法；

4、掌握运用中规模数字电子集成电路构成数字电子电路的设计思路和设计方法，了解电子产品研制、开发过程；

5、掌握数字电子电路的组装与调试方法及故障排除方法；

6、熟悉查阅手册和文献资料的方法，培养独立分析问题和解决问题的能力，培养创新能力和创新思维；

7、学会撰写课程设计、实习总结报告的格式与方法。

二、实习任务

1、用指定的中、小规模数字电子集成电路设计一个数字电子钟电路，要求该电子钟用LED显示器显示时、分、秒。

2、根据设计方案组装、调试成数字电子钟，并进行故障分析。

三、数字电子钟基本原理

1、石英晶体振荡器产生稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准，然后经过分频器输出标准秒脉冲，用555定时器构成多谐振器也可以充当秒信号发生器来产生标准秒脉冲。

秒信号产生器是提供给整个系统时基的关键，它直接决定计时系统的精度。

2、由计数器构成计时电路。

我们知道，１分钟＝60秒，所以秒计数器为60进制计数器，从０开始计数，满60后即向分计数器进位；1小时＝60分，同样分计数器也是60进制计数器，从0开始计数，满60后向小时计数器进位；而一天有24小时，因此小时计数器是24进制计数器，按照“24翻1”的规律计数。

3、每一个计数器的输出信号分别到对应的LED显示器中显示时间。

四、电路组成原理图

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五、设计思路

1、用555定时器产生标准的秒信号，为数字钟提供秒基准信号。

2、用HEF4518B－双BCD（四为二进制）输出的十进制同步递加计数型器，与其他电路一起构成数字电子钟电路中的秒（60进制）、分（60进制）、时（24进制）计数器。

3、用CC4511－锁存／７段译码器／驱动器集成电路，该集成电路具有较大的输出驱动电流能力，最大可达25mA可直接驱动ＬＥＤ数码管．主要适用与计数器或其他控制设备的终端显示，可显示从“０”至“９”十个一位十进制数字。

4、用LC5011－七段数码显示器（LED）直观的显示十进制数码，用来显示秒分、时计数器的计数结果所采用的是发光二极管构成的共阴极ＬＥＤ显示器，它将七段发光二极管的阴极连在一起接低电平，阳极则由译码器输出端输出的信号来驱动。

当译码器输出的某段码为高电平时，所对应的发光二极管就会发光，反之则不发光，从而利用发光二极管发光的不同组合方式显示出“０”－“９”十个十进制数码。

六、实习步骤和方法

1、555定时器组成多谐振荡器可以完成秒信号发生功能，故选用一片555定时器，一个C=10μF的电容，两个R=47千欧的电阻，即可组成一个输出脉冲为1HZ，即周期为1S的标准秒脉冲。

2、3片HEF4518B的双十进制同步递加型计数器芯片、2个74LS00四输入与非门来构成60进制、24进制，并采用反馈清零法设计。

（1）用HEF4518B组成60进制计数器，用其中一个计数器用作各位计数，另一个计数器用作十位计数。

假设用其中的A计数器做个位计数器，用B计数器做十位计数器。

可令个位计数器的CP0A（第一脚）端从秒信号发生器中引入时钟信号，并令CP1A（第二脚）=1。

将第个位计数器的输出端O3A（第六脚）、O3A（第三脚）分别连接到一个与非门的两个输入端，该与非门的输出端则引致十位计数器的时钟脉冲CP0B（第九脚）端，并令CP1B（第十脚）=1。

（2）因为HEF4518B是异步清零，所以首先设定产生清零信号的状态为N=60。

当十位计数器、个位计数器计数结果分别达到6、0时，电路输出端就应该全部清零。

可以从十位计数器的输出端O2B（第13脚）、O1B（第12脚）分别连接到一个与门的两个输入端，再把该与门的输出端接到十位计数器的清零端（第15脚）。

（3）同样用HEF4518B芯片中的A计数器做个位计数器，用B计数器做十位计数器。

令个位计数器的CPOA（第1脚）端从外界接入时钟信号，并令CP1A（第2脚）=1。

将个位计数器的输出端O3A（第6脚）、OOA（第3脚）分别连接到一个与非门的两个输入端，该与非门的输出端则引出至十位计数器的时钟脉冲CPOB（第9脚）端，并令CP1B（第10脚）=1。

（4）首先设定产生清零信号的状态为N=24。

当十位计数器、个位计数器计数结果分别达到2、4时，电路输出端全部为零，可以从十位计数器输出端O1B（第12脚）和个位计数器的O2A（第5脚）分别连接到一个与门的两个输入端，该与门的输出端则引至个位和十位计数器的清零端MR（第7脚、第15脚）端。

3、小时、分、秒计数器之间的级联；

（1）将555定时器懂的输出端（第3脚）与作为秒计数器的HEF4518B中的CPOA（第1脚）连接起来来实现秒信号发生器与秒计数器之间的连接。

（2）将秒计数器的清零信号来源经过一个与非门再与分计数器中的个位计数的时钟脉冲CPOA端（第1脚）连接起来即可实现秒计数器与分计数器之间的连接。

（3）同样将分计数器的清零信号来源与时计数器的时钟脉冲CPOA端（第1脚）连接起来就可以实现分计数器与时计数器的连接。

4、用6个译码/锁存器和6个共阴极LED显示器，译码器采用CC4511锁存/七段译码/驱动集成电路。

（1）每一个计数器的个位计数器输出端OOA—O3A（第3-第6脚）与时位计数器输出端O0B—O3B（第11—14脚）分别连接对应的CC4511集成电路的4个输入端A、B、C、D（第7、1、2、6脚）；

（2）每一个CC4511集成电路的输出端a、b、c、d、e、f、g（第13、12、11、10、9、15、14脚），则分别与七段数码器的对应管脚a、b、c、d、e、f、g（第7、6、4、2、1、9、10脚）连接。

（3）如若不使用CC4511集成电路的灭零功能、灯测试功能、锁存功能，可以将对应引脚置为无效状态，即第3、4脚置为1状态，第5脚置为0状态。

另外VDD（第16脚）是电源端，接5V电源正极；VSS（第3、8脚）则接地。

5、在组装之前，要认真检查每一个元器件的引脚是否完好无损，能否实现正常的功能。

6、元器件的布局要合理，做到整齐、美观，使用方便；

7、所用芯片很多是CMOS和TTL芯片，要按照对CMOS和TTL的要求处理好空余的管脚，并且要防止静电的产生；

8、安装调试秒信号发生器时，要注意调整振荡器的有关参数，使其产生的秒脉冲周期接近１秒；

9、按照计秒、计分、计时的子系统分别组装：

将各个子系统中的个位、十位的计数、译码和显示电路分别组装并单独调试成功后，再逐级连接各个子系统进行调试；

具体的调试步骤及方法是；

1、将频率为１HZ的秒脉冲信号分别直接送入秒、分、小时计数器，检查各级计数器，检查各级计数器的工作情况是否正常。

2、显示数码管应选用共阴极的LED。

其中，为了将显示数码管的电流限制在允许范围内。

在每一个译码器的输出端和显示数码管的输入端之间应当连接合适的限流电阻。

取值范围一般在几百欧姆之间。

3、当计数器和译码显示器调试正常后，观察电子钟的各个部分在单独情况下是否能准确、正常地工作，级联后又是否能正常工作。

七、故障分析与排除方法

系统在运行时经过测试，可能会有一定的误差，其原因可以通过检查各个集成电路芯片的完好情况、接线情况等进行分析。

1、如果出现一位或两位显示管不显示数字或显示不稳定，有可能是：

（1）电源未接通；

（2）显示电路未接通；（3）译码或显示电路接触不良等原因所导致。

可以检查并接通电源、显示电路，检查电路是否有接触不良的触点。

2、如果出现显示数字的顺序出现错乱，有可能是：

（1）译码器和显示器连线有错误；

（2）计数器和译码器之间连线有错误等原因所导致。

可以细致检查连线是否有错线，是否有短路、断路，或者设计图本身就是错的等情况。

3、如果出现进位不准确，达到进位书却不回零，有可能是：

（1）计数器之间的级联进位线设计或连线有误；

（2）计数器的前级计数器没有提供进位脉冲。

可以核对60进制或24进制反馈端与输出端之间的连线是否有断路或错位等。

4、显示时暗时亮或太亮太暗，前者有可能是显示电路接线松散导致。

后者则可能是LED管的工作电流太小或太大所致。

解决方法是牢固连线，防止虚接；以及调整LED管上串接的电阻来调节其工作电流。

八、实习结果

基本达到了实习的目的，完成老师给予的任务，组装成了一个具有显示时、分、秒并具有校时功能的数字电子钟。

九、实习心得和体会

通过实习使我的动手能力得到了大大的提高，也使我对电子方面的知识有了更深一层的认识；使我初步掌握了运用中规模数字电子集成电路构成数字电子电路的设计思路和设计方法，了解了电子产品研制、开发过程；同时掌握了数字电子电路的组装与调试方法及故障排除方法；培养了我独立分析问题和解决问题的能力。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　附图

（1）－60进制接线处理图

附图

（2）－24进制接线处理图