数字钟实验报告

实验报告

一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求

1、学习并掌握用中规模集成电路设计制作数字电路系统的方法、装调技术及数字钟的功能扩展电路设计。

2、熟悉集成电路的使用方法。 二、实验内容和原理

1、各模块功能及原理图

多功能数字钟系统组成框图

1） 主体电路 ①振荡器

振荡器频率的精确度及稳定性决定了数字钟计时的准确程度，振荡器的频率越高，计时精度越高。 取晶振的频率为32768Hz ，该电路内部含有一个振荡电路和一个14级2分频电路，在集成电路

（CD4060）

的输出端得到2Hz 的标准脉冲和其他高频信号，2Hz 信号再经过一个D 触发器二分频后得到1Hz 秒信号。

P.2

②分频器、

分频器的功能有两个：一是产生标准脉冲信号；二是提供功能扩展电路所需要的信号，如仿台报时用的1KHz的高音频信号和500Hz的低音频信号等。

③时分秒计数器

功能：实现对时间的累计并输出。

“秒”计数器：

取74LS90作为“秒”个位计数器，74LS92作为“秒”十位计数器，再将它们级联组成模数M=60的计数器。

“分”计数器的设计与“秒”计数器的设计相同。

连接方法见下图：

“时”计数器：

时计数器是一个“24翻1”的特殊计数器，即当数字钟运行到23时59分59秒时，秒的个位计数器再输入一个秒脉冲后，通过清零端R，数字钟自动显示为00时00分00秒。这里我么使用的是74LS290芯片。

连接方法见图：

④译码、驱动及显示电路

各计数单元的计数器实现了对时间的累计，并分别从Q0~Q3端以BCD码得形式输出，译码驱动显示电路是将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的逻辑并驱动显示器件进行显示。

图中使用CD4511作为译码管驱动电路，选用LED数码管作为显示器，图中电阻为限流电阻。

⑤时分校正电路

功能：当数字钟刚接通电源或者出现误差时来校正时间。

采用“快校时”通过开关控制，使计数器对1Hz的校时脉冲计数。

2）扩展电路

①仿广播电台整点报时电路

功能：在时间到达整点前数秒内，数字钟会自动发出音响报时。每当数字钟快要到整点时按照4低音1高音的顺序发出间断声响，以最后一声高音结束的时刻为整点。

设4声低音（约500Hz）分别发生在59分的51秒、53秒、55秒、57秒，最后一声高音(约1kHz)发生在59分59秒，它们持续的时间均为1秒。如下表所示：

当Q3s1=“0”时，输入500Hz音响信号，即鸣低音

当Q3s1=“1”时，输入1kHz音响信号，即鸣高音

只有当十分位的（Q2Q0）M2=11，分个位的（Q3Q0）M1=11，秒十位的（Q2Q0）S2=11及秒个位的Q0s1=1时，音响电路才能工作。

②定时控制电路

7:59分开始发出闹时信号，并持续一分钟。

3）电源设计

通过电路将220V交流电转化为5V直流电

4）整体电路电路原理图

2.PCB版图

三、主要仪器设备

PC机、电烙铁、电路板、示波器、稳压直流电源、万用表

四、操作方法与实验步骤：

1、实验原理图绘制，包括主体部分与扩展板部分；

2、主板PCB图制作，扩展板PCB图单独绘制；

3、元件焊接，主体电路与扩展板部分使用排阵连接；

4、调试电路，包括分频模块输出正常频率1HZ，512HZ，1024HZ；校时校分模块稳定校正时间；显示

模块正常显示时间；实现扩展功能整点报时以及闹钟设定。

五、实验数据记录及处理，实验结果与分析：

1、分频功能测试：

电源电压输入9.61V，示波器分别接14级2分频器U1 4060的5脚，4脚，U2A4013的1脚，验证其电压分别为1KHZ，500HZ，1HZ

实验数据记录：

结论：测试结果与理论值符合，分频电路正常工作

2、显示部分：

电源电压输入9.61V，选定一个时间05:12，测试H2，H1，M2，M1排针上的高低电平，判断是否满足显示时间的BCD码。

结论：实验中高电平代表1，低电平代表0；实验结果与理论完全符合。数码管数字显示正常，秒、分、时进位正常。显示部分正常

3、校时校分部分：

电源电压输入9.61Ｖ，按压校分按钮，每按压一次，分钟加一分，连续按压，分钟按1HZ的频率连续进1；校时按钮同样正常工作。