数字时钟设计报告

数字子技电术课设计任程务书

姓名：xxx 班级：xxxx 学号：xxxxxx 指导老师：xxxxxxx

摘要：

在了解数字钟的原理的前提下，运用刚刚学过的数电知识设计并制作数字钟，而且通过数字钟的制作进一步了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及其使用方法。

1.由于数字电子钟包括组合逻辑电路和时序电路，通过它可以进一

步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法，从而实现理论与实践相结合，并学会使用protel软件画原理图和制PCB版，增强实验设计能力和动手操作能力。

2.通过本次试验是同学们对电子线路知识的整合和电子线路设计能

力的训练，并为后继课程的学习和毕业设计打下一定的基础。

关键字：组合逻辑电路时序电路 protel软件

一实验任务及要求

1 实验任务

设计一种简易数字钟，该数字钟具有基本功能，包括准确计以数字形式显示秒以及二极管显示秒的时间和校时功能。

2 实验要求

（1）秒的计时要求为60进制。

（2）用两个二极管显秒的时间。

（3）校正时间。

二实验设计

电路的工作原理：振荡器产生的标准秒脉冲信号作为数字钟的振源。秒计数器计满60计数器的输出经译码器送显示器。

2 单元电路设计

(1) 振荡电路

数字电路中的时钟是由振荡器产生的，振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精度决定了数字钟计时的准确程度，一般来说，振荡器的频率越高，计时精度越高。

因为想到要使产生的脉冲较稳定，我们首先想到了使用石英晶振电路，即采用37267Hz晶体震荡器，电路图如图2：

工作原理：由晶体振荡器产生37268Hz的1KHz的脉冲经集成块CD4060分频后变为10Hz脉冲，再经74LS160计数器分频得到了所需要的1Hz稳定脉冲。

(2) 计数电路

数字钟的计数电路是用一个六十进制计数电路实现的。数字钟的计数电路的设计可以用反馈清零法。当计数器正常计数时，反馈门不起作用，只有当进位脉冲到来时，反馈信号将计数电路清零，实现相应模的循环计数。以六十进制为例，当计数器从00，01，02，……，59计数时，反馈门不起作用，只有当第60个秒脉冲到来时，反馈信号随即将计数电路清零，实现模为60的循环计数。

(3) 译码与显示电路

①电路如图9所示：

图6译码与显示电路

②电路的工作原理

译码是编码的相反过程，译码器是将输入的二进制代码翻译成相应的输出信号以表示编码时所赋予原意的电路。

③对电路中的主要元件及功能介绍

a.译码器74LS48

译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路。它的工作是把给定的代码进行“翻译”，变成相应的状态，使输出通道中相应的一路有信号输出。译码器在数字系统中有广泛的用途，不仅用于代码的转换、终端的数字显示，还用于数字分配，存储器寻址和组合控制信号等。译码器可以分为通用译码器和显示译码器两大类。在电路中用的译码器是共阴极译码器74LS48用74LS48输入的8421BCD码ABCD译成七段输出a-g，再由七段数码管显示相应的数。 74LS48管脚图如图7。在管脚图中，管脚LT、RBI、BI/RBO都是低电平是起作用，作用分别为：

LT为灯测检查，用LT可检查七段显示器个字段是否能正常被点燃。

BI是灭灯输入，可以使显示灯熄灭。

RBI是灭零输入，可以按照需要将显示的零予以熄灭。BI/RBO是共用输出端，RBO称为灭零输出端，可以配合灭零输出端RBI，在多位十进制数表示时，把多余零位熄灭掉，以提高视图的清晰度。也可用共阴译码器74LS248，CD4511。

图7 译码器

b.显示器

在此电路图中所用的显示器是共阴极形式，阴极必须接地。

图8显示器

(4).校时电路

图9校时电路

电路的工作原理：在此电路中，用到的元器件就只有两个双刀双掷开关，非常简单。在此开关中起作用的可以是123脚或者456脚。而在此次设计中我们使用123管脚。管脚1接高电平，管脚2接正常的进位脉冲，两管脚3分别接时个位的脉冲和分个位的脉冲。当正常工作时将开关打到2，进行正常的计数，即校时时不影响正常计数。

五、元器件清单

这次实验的器件经过不断的改进电路，器件也相应的减少，即节约了成本，也使电路版显得更加美观。我所需的器件如下表：序号名称型号数量

1 数码管共阴 4

2 电阻300欧姆30

3 电阻22M欧姆 1

4 集成块74LS48 4

5 集成块74LS390 3

6 集成块74LS08 1

7 集成块CD4060 1

8 集成块74LS74

9 电容20pF 2

10 晶振32768HZ

11 可调电容3~20pF 1

12 双刀双掷开关 2

13 芯片插座DIP16 9

14 芯片插座DIP14 1

15 单面覆铜板15cmX20cm 1

16 细针插座2P 若干

17 导线若干

表3

六电路制板与焊接

1 制板

根据原理图通过布线生成了PCB图，然后拿到实验室去印制。把电路板用皮刷刷干净，晾干。将转印纸铺在电路板上在转印机里面转印，注意转印过程中要用用透明胶把转印纸贴紧电路板防止纸滑脱电路板，影响转印效果，此过程要进行2到3遍，一般来说当你压电路板的手指

感到有点烫手了就差不多了。转印完了之后用油性笔笔将电路板上不清楚的线补上，确定电路板上的线路没有问题之后拿去腐蚀，腐蚀完了，在用水冲洗，用手洗去电路板表面未被冲净的残留物并用吸水纸擦干。

接下来就是将电路板放到打孔机上进行打孔。

2 焊接

电路板打孔后，下一步就是焊接器件了。焊接时，先焊接小的器件，例如电阻、电容，再者把管脚再焊上电路板，最后焊接电位计、开关、飞线、适配器插座。另外，要注意焊接时，锡不能粘一起，不小心粘一起的可用松香溶掉，重新焊接。焊完后，仔细检查焊脚，确保没有虚焊。

七实物调试

焊接好各个器件，将每种芯片都接到管脚，插上电源，调节电位器来控制脉冲快慢，倘若二极管和数码管不亮，则检查电路和接线，如此不断修改调适，直到无误。

八、实验自我评估及体会

这次实验断断续续的花费了我们很长的时间，中间也有些时候感觉很吃力，但是不管怎么说最后还是成功设计出并做成了实物。在做数字钟实验前大家对软件的使用都不很熟悉，但是通过自学现在已经能够熟练的使用。在整个实验过程中，小组的成员们互相帮助协作，更多是在遇到困难时大家互相鼓励，并且一直坚持到最后。在这次实验中，我看到了小组成员们作为一个整体的存在，虽然分工不同，但是大家心里时时刻刻都记挂着还有一个数字钟等着我们去弄。总之，在这个过程中，我们除了获得了很多专业方面的知识，如对元器件的了解，对设计制版过程的亲身经历等，同时还收获了很多心灵上的感悟。