数字钟实验报告

数字钟实验报告课题名称:数字钟的设计与制作

组员: 王庆刘盛清杨隽

姚琦邱健斌

姓名:

班级: 电气信息I类112班

实验时间:

实验地点:

指导老师:

目录

一、实验目的--------------------------------------------------------------------------------------------------------------3

二、实验任务及要求-----------------------------------------------------------------------------------------------------3

三、实验设计内容--------------------------------------------------------------------------------------------------------3

(一)、设计原理及思路---------------------------------------------------------------------------------------------3

(二)、数字钟电路的设计----------------------------------------------------------------------------------------4

(1)电路组成------------------------------------------------------------------------------------------------------4

(2)方案分析------------------------------------------------------------------------------------------------------10

(3)元器件清单---------------------------------------------------------------------------------------------------11

四、电路制版与焊接------------------------------------------------------------------------------------------------------11

五、电路调试---------------------------------------------------------------------------------------------------------------12

六、实验总结及心得体会------------------------------------------------------------------------------------------------13

七、组员分工安排---------------------------------------------------------------------------------------------------------19

一、实验目的:

1.学习了解数码管,译码器,及一些中规模器件的逻辑功能与使用方法。

2.学习与掌握数字钟的设计方法及工作原理。熟悉集成电路的引脚安排,掌握各芯片的逻辑功能及使用方法了解面包板结构及其接线方法。

3.了解PCB板的制作流程及提高自己的动手能力。

4.学习使用protel软件进行电子电路的原理图设计、印制电路板设计。

5.初步学习手工焊接的方法以及电路的调试等。使学生在学完了《数字电路》课程的基本理论,基本知识后,能够综合运用所学理论知识、拓宽知识面,系统地进行电子电路的工程实践训练,学会检查电路的故障与排除故障的一般方法

锻炼动手能力,培养工程师的基本技能,提高分析问题与解决问题的能力。

二、实验任务及要求

1.设计一个二十四小时制的数字钟,时、分、秒分别由二十四进制、六十进制、六十进制计数器来完成计时功能。

2.能够准确校时,可以分别对时、分进行单独校时,使其到达标准时间。

3.能够准确计时,以数字形式显示时、分,发光二极管显示秒。

4、根据经济原则选择元器件及参数;

5、、小组进行电路焊接、调试、测试电路性能,撰写整理设计说明书。

三、实验设计内容

1、设计原理及思路

3.1数字钟的构成

数字钟一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器、较时电路、报时电路等部分组成,这些都就是数字电路中应用最广的基本电路

3.2原理分析

数字钟实际上就是一个对标准频率(1Hz)进行计数的计数电路。振荡器产生的时钟信号经过分频器形成秒脉冲信号,秒脉冲信号输入计数器进行计数,并把累计结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。秒计数器电路计满60后触发

分计数器电路,分计数器电路计满60后触发时计数器电路,当计满24小时后又开始下一轮的循环计数。由于计数的起始时间不可能与标准时间(如北京时间)一致,故需要在电路上加一个校时电路可以对分与时进行校时。

图1 基本框图

从上图可知,数字钟由以上各部分电路组成。

振荡器产生的1Hz的脉冲作为数字钟的标准秒脉冲。秒计数器计满60后向分计数器个位进位,分计数器计满60后向小时计数器个位进位并且小时计数器按照二十四进制计数。计数器的输出经译码器送显示器。校时电路可分别对时、分进行单独校时,以达到标准时间。

由框图可知电路主要由振荡电路、计数电路、显示电路以及校时电路四大部分组成。下面将对各部分电路进行设计:

2、数字钟电路的设计

数字钟电路主要由振荡电路、计数电路、显示电路以及校时电路四大部分组成。下面将对各部分电路进行设计。

以下就是本实验所设计的方案:

1、电路组成:

(1)振荡电路

振荡电路振荡电路由555定时器与电阻,电容串并联构成。图示电路即可产生1HZ的标准秒脉冲,用于电路的计时的脉冲电路原理图如图11所示:

图11 555定时器的脉冲电路

在采用此方案之前,就是用555定时器产生1KHZ的脉冲信号,然后再用三个160计数器依次分频得到1HZ的计数脉冲,虽然用555加接电容与电阻会因没有十分合适的电阻阻值而不就是十分的精确,但我们在实验室里接成电路后发现没有很大的区别。这样子不仅少了些元器件更加的经济,而且电路更简单,在后面画PCB 图时会省去很大的的麻烦,后来在实验的过程中也确实证明了这一点。

(2)计数电路

计数电路分别有二十四进制与六十进制的计数器电路组成,对标准脉冲进行计数,用74ls160实现计数,时分电路图如图3、图4所示:

时的计数电路实行二十四进制,当到达24小时时,进行清零后又开始新的计数来循环。计数电路通过输入端进行与非后的输出来实现。当秒的计数到达59时,再来一个脉冲时,上升沿触发,进到分的个位,同时秒实行置数。当分的计数到达59,同时秒的计数到达59,再来一个脉冲后,分将进位到时的个位,同时秒与分实现置数,当时计数到23时,秒、分计数到59、59 时,再来一个脉冲将实现整体置数,显示管显示为00 00 00。