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 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   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 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                                                                                                                                             3.1.3器件说明 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((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)   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 74LS163结构图 74LS160结构图 74LS160管脚图 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号端口为输出端，在此拉出一根导线作校时用 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，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     当基本的问题都解决后，我们开始对整个电路做稍微的修改看看会有什么情况，我们将秒信号发生器那边的2.4千欧的并联一个小电阻后发现，信号频率变快，将220μF的电拆除后发现信号跳的飞快。 6、 未解决的问题     如果将面包板的电源线直接接到电源上，并多次打开关闭电源，发现数码管一直显示从00:00开始计数，并且蜂鸣器不响，如果是将电源一直打开使用面包板上的电源线一直触碰的话，数码管上就会以随机的数字出现，并且在接通的瞬间蜂鸣器会响。还有就是用校时电路去校时时在接通或断开的瞬间，数字有时会乱跳。 第六部分  课程设计总结     通过本次实验对输电知识有了更深入的了解，将其运用到了实际中来，明白了学习电子技术基础的意义，也达到了其培养的目的。在实验中，我也遇到了很多挫折，不过我都和同伴一一克服了，大家齐心协力解决了问题，使我明白了和他人共同合作的重要性。在以后的道路上我们也必须深刻认识到团队合作的精神，投入今后的发展之中。   成功就是在不断摸索中前进实现的，遇到问题我们不能灰心、烦躁，甚至放弃，而要静下心来仔细思考，分部检查，找出最终的原因进行改正，这样才会有进步，才会一步步向自己的目标靠近，才会取得自己所要追求的成功。 在课程设计过程中，收获知识，提高能力的同时，我也学到了很多人生的哲理，懂得怎么样去制定，怎么样去实现这个计划。因此在以后的生活和学习的过程中，我一定会把课程设计的精神带到生活中，不畏艰难，勇往直前。