南航数字闹钟课程设计报告

南航金城学院数字电路实验课程设计报告

数字闹钟

第一部分 设计任务

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。

设计指标

有 时” 分”十进制显示，秒”使用分个位数码管上的DP 点显示。 计时以24小时为周期。(23:59 700:00)

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

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

秒信号发生器

1、 2、

3、 具有校时电路，可进行分、时较对。

4、

3.1.1模块电路及参数计算

3.1.2工作原理和功能说明

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

提供秒脉冲

取 R1=,R2=

C=220uF T ~ 1S

内部电路组成：

3.1.3器件说明压器(3个R)

(2)电压比较器

a

(A1、A2) 6

走时电路设触发器 I —*

(4)反相器 3.2.1模块电路及参数计算 包括秒计

1 端 GND 2端TR 3端UO 4端RD 5端CV 每一部分由两片计数 (1)秒

计时器：十进制与六进制级联而成, 低电平触发输入 输出 直接清0 电压控制，不用 器

级联构成。

接地

⑵分计时器：同秒计时器。

-1

由两片端 TH 74LS163高电与非门实现。

7端D 三极管集电极 8端VCC 电源~18V) ⑶.时计时器：模24,计数显示00-23。

由两片74LS160和与非门实现。

74LS163结构图 74LS160结构图

74LS160管 脚图

EP ET Ll> Rp

CP

功能

X X X

0 X

淸零

74LS16(1功能表

时间校对电路

331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。

器件说明

3号端口为输出端，在此拉闹钟电路设计

出一根导线作校时用

3.4.1模块电路及参数计算

342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。

344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決定。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

整机电路图

见报告最后一页元件清单

第五部分安装调试与性能测量

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

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代替蜂鸣器，直到问题解除

5、其他问题