数字闹钟课程设计报告

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

内部电路组成:

(1)分压器(3

个R)

(2)

电压比较器

(A1、A2）

(3)RS 触发器

(4)反相器

(5)晶体管T

1端GND 地

2端TR 低电平触发输入 3端UO 输出

4端RD 直接清0

5端CV 电压控制，不用 时经0.01 F 电容 接地

6端TH 高电平触发输入 7端D 三极管集电极 8端VCC 电源(4.5V~18V)

C

R T C R R T PL PH 2217.0)(7.0=+=z

11

H T

f ==

C

R R T T T PL PH )2(7.021+=+=

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

74LS 160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

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

3.4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