数字钟电路课程设计报告.docx

1、数字钟电路课程设计报告一、 设计任务和要求2二、 设计的方案的选择与论证（1）总体电路分析2（2）仿真分析2（3）仿真说明2三、 电路设计计算与分析3（1） 小时计时电路3（2） 分钟计时电路8（3） 秒钟计时电路9（4） 校时选择电路10（5） 脉冲产生电路10（6） Multisim总原理图11四、 Protel99se的使用12（1）SCH原理图12（2）PCB原理图13五、 焊接13（1） 主要焊接仪器13（2） 焊接步骤13（3） 焊接理论依据13六、 调试13（1） 主要测试仪器13（2） 测试步骤14（3） 测试电路功能14（4） 整块电路的联调14七、 数字钟实物15（1）正面

2、的数字钟实物15（2）反面的数字钟实物15（3）工作中的数字钟实物16八、 总结及心得附录16九、 参考文献17一、 设计任务和要求实现24小时的时钟显示、校准。具体要求： （1）显示功能：具有“时”、“分”、“秒”的数字显示（“时”从023，分059，秒059）。 （2）校时功能：当刚接通电源或数字时钟有偏差时，可以通过手动的方式去校时。二、 设计的方案的选择与论证（1） 总体电路分析总体电路设计是将单元电路模块小时计时电路、分钟计时电路、秒计时电路、校时选择电路，外接输入开关和输出显示数码管构成。总体结构图如下：（2） 仿真分析单击运行按钮，可观测仿真结果。电路能完成显示计时、校时功能。计

3、时功能。当开关J1、J2都处于断开时，给数字钟+5V的工作电压，数字时钟工作于计时状态。此时，电路中的秒计时电路、分计时电路以及小时计时电路分别对秒脉冲、分脉冲和小时脉冲进行计数。计数结果经数码管显示计时时间值。校时功能。当开关J1、J2处于导通状态时，给数字钟+5V的工作电压，数字时钟工作于同时校时校分状态。J1导通、J2断开时，数字钟工作于校小时状态；J1断开、J2导通时，数字钟工作于校分钟状态。（3） 仿真说明由于这里很少利用网络标号，总体看起来有点乱，可读性不是很高，但是可靠性还是很高的。三、 电路设计计算与分析（1） 小时计时电路。小时计时电路如下图：该电路用两片74LS191（二进

4、制同步可逆单时钟异步清零计数器）构成二十四进制计数器，与非门74LS00、非门74LS04、或门74LS02组成一组使整个计数器的技术状态图为00至01至02至至23再至00至01至，共有24个稳定状态。原理：与非门74LS00的4A、4B输入连接小时的个位B与D，4Y输出连接分为两路，一路是连接小时的十位的计数器74LS191的14引脚（clk），当满足个位的OB与OD都是1（即1x1x）时使小时的十位计数器74LS191加1；另一路连接到非门74LS04的1A，非门74LS04的1Y接或门74LS021A,十位的计数器74LS191的OB引脚与个位的计数器74LS191的OC引脚分别接与非

5、门的74LS00的3B、3A接到一起，保证十位是2个位是4的时候可以使两个计数器74LS191异步清成零，重新计数。异步清零计数器74LS191共阴数码管驱动74LS48与非门74LS00或非门74LS02非门74LS04七段共阴数码管（2） 分钟计时电路。分钟计时电路如下图：该电路用两片74LS191（二进制同步可逆单时钟异步清零计数器）构成六十进制计数器，异步清零计数器74LS191、与非门74LS00组成一组使整个计数器的技术状态图为00至01至02至至59再至00至01至，共有60个稳定状态。原理：个位的异步清零计数器74LS191的OB、OD分别接与非门74LS00的2A、2B，然后

6、与非门74LS00的2Y接到十位的异步清零计数器74LS191，使得当个位从0到9，然后到10（暂态）使得十位的异步清零计数器74LS191的CLK从0变成1（上升沿），计数器加1；2Y接到个位的异步清零计数器74LS191的load引脚，使得个位在0到9十个状态循环。十位的异步清零计数器74LS191的OB、OC分别接74LS00的1A、1B，1Y接十位的异步清零计数器74LS191，使十位达到6（暂态），马上变成0，此时个位也是0。正好使在00 到59共有60个稳定状态循环显示。（3） 秒钟计时电路。秒钟计时电路如下图：（注释：秒的计时和分钟的计时是一样的，实际上都是0-59的变化）该电路

7、用两片74LS191（二进制同步可逆单时钟异步清零计数器）构成六十进制计数器，异步清零计数器74LS191、与非门74LS00组成一组使整个计数器的技术状态图为00至01至02至至59再至00至01至，共有60个稳定状态。原理：个位的异步清零计数器74LS191的OB、OD分别接与非门74LS00的2A、2B，然后与非门74LS00的2Y接到十位的异步清零计数器74LS191，使得当个位从0到9，然后到10（暂态）使得十位的异步清零计数器74LS191的CLK从0变成1（上升沿），计数器加1；2Y接到个位的异步清零计数器74LS191的load引脚，使得个位在0到9十个状态循环。十位的异步清零

8、计数器74LS191的OB、OC分别接74LS00的1A、1B，1Y接十位的异步清零计数器74LS191，使十位达到6（暂态），马上变成0，此时个位也是0。正好使在00 到59共有60个稳定状态循环显示。（4） 校时选择电路。校时选择电路如下图：该电路用两片与非门74LS00，电阻R1、R2为限流电阻，电容C1、C2是去抖电容，两个与非门74LS00、电阻、电容和开关组成校时电路，实现当开关J1、J2处于导通状态时，数字时钟工作于同时校时校分状态。J1导通、J2断开时，数字钟工作于校小时状态；J1断开、J2导通时，数字钟工作于校分钟状态。（5） 秒的产生（注释：在此处用了计数器74LS191的

9、十分频，即555定时器产生100ms的脉冲，但是在protel99se中由于没有用到74LS191，所以有些参数不一样，但是原理是一样的）（6） 数字钟总原理图(注释：整合到一起，有少许的变化，但是原理是一样的)四、Protel99se中的原理图（1）SCH原理图（2）PCB原理图五、焊接主要焊接仪器：1.电烙铁 一个2.吸枪 一个3.焊锡 一卷4.手钳（尖嘴、平嘴） 各一个5.焊锡膏 一罐6.松香 一块焊接步骤：1. 先焊接跳线，跳线有四十多根，比较多，需要先焊接2. 其次焊接电阻电容3. 然后焊接IC插座4. 接着焊接数码管焊接理论依据：先焊接那些离板子比较近的，不容易处理的跳线，焊接小芯

10、片在前，焊接大器件在后。六、测试主要测试仪器：1.CA8040型双踪示波器 一台2.面包板 一块3.万用表 一块4.函数信号发生器 一台测试步骤： 检查电路板的焊接 检查电路板是否有虚焊焊点出现 检查电路板是否有断路现象 检查电路板是否有漏焊现象测试电路功能整个电路由六部分组成，测试方法分为五步：秒脉冲产生模块、秒计时模块、分计时模块、小时计时模块和校时模块，数码管模块检测夹杂在其它五部分之中。电路测试由先后顺序进行测试顺序及步骤为：1 秒脉冲产生模块利用示波器检测555定时器3引脚，观察波形2 秒计时模块挑断秒脉冲产生模块与秒计时模块连接的线，将函数信号发生器调到3-5hz,接到秒计时器芯片

11、异步清零计数器74LS191的14引脚,观察数码管数据变化3 分计时模块跟秒计时模块调试一样, 挑断秒计时模块与分计时模块连接的线，将函数信号发生器调到3-5hz,接到分计时器芯片异步清零计数器74LS191的14引脚,观察数码管数据变化。4 小时计时模块跟分秒计时模块调试原理一样，挑断分计时模块与小时计时模块连接的线，将函数信号发生器调到3-5hz,接到时计时器芯片异步清零计数器74LS191的14引脚,观察数码管数据变化。5 校时模块通过对开关J1、J2的通断，用示波器观察时和分个位计数器74LS191的14引脚波形。整块电路的联调把挑断的线连接到一起，供上5V电源电压，观察整体运行效果

12、七、数字钟实物（1）数字中的正面（2）数字钟的反面（3）工作中的数字钟八、总结及心得附录在调试板子的时候，时间过的好快，转眼间，为期一周的数字电路课程设计就结束了。通过这一周的课程设计，我拓宽了知识面，锻炼了能力，综合素质得到较大提高。焊接板子的时候由于追求速度，再加上平时焊接没有练习，结果导致后面好多虚焊，给后面调试的时候造成了很多麻烦。课程设计的过程中，由于没有对原理图进行优化，结果导致四十多根跳线，调试的时候，由于对自己不自信，给multism原理图和protel99se中的原理图一步一步的对照，跳线一根一根的检查，芯片一个一个检测，通过这次课程设计，使我懂得了模块化分析，如何去检测一个

13、芯片是否是好的，跳线多的情况如何检测等等。一般焊接问题都是虚焊，检测是否虚焊需要从正面检测，不要从管脚与焊锡接触处检测。对我们电气专业的本科生来说，实际能力的培养至关重要，而这种实际能力的培养单靠课堂教学是远远不够的，必须从课堂走向实践。这也是一次预演和准备毕业设计工作。通过课程设计，让我们找出自身状况与实际需要的差距，并在以后的学习期间及时补充相关知识，为求职与正式工作做好充分的知识、能力准备，从而缩短从校园走向社会的心理转型期。通过课程设计，我还更加明白了一个真理。时至今日，课程设计基本告成，才切身领悟“实践是检验真理的唯一标准”，才明晓实践出真知。因为在教材上，数字钟不过是由计数器和译码显码器组合而成，也便不以为然搭建电路图，结果电路出现诸多问题。课程设计达到了专业学习的预期目的。课程设计完成后，使我的元器件明细表名称型号或功能数量(个)共阴数码管SM42056W8U3674LS48共阴数码管驱动芯片674LS191二进制同步可逆单时钟异步清零计数器674LS00与非门474LS02或非门174LS04非门1电容0.01uf3电位计200k1电解电容1uF1555定时器产生矩形波1电阻3.3k2电阻47k1九、参考文献【1】阎石.数字电子技术基础.第四版.北京：高等教育出版社，2010【2】李艾华.电子技术基础实验及课程设计教程.安阳：内蒙古大学出版社，2005