数字电子钟制作与调试报告

计算机学院（软件学院）数字电子钟制作与调试报告（2010/2011学年第2学期）专业名称：计算机应用技术课程名称：数字电路应用主讲教师：陶洪指导教师：陶洪班级：计应101姓名：邢芳学号：1008143104成绩：计算机软件学院-1-目录一、概述...................................................................................................................-2-1.数字电子钟的主要功能................................................................................-2-2.数字电子钟的使用方法................................................................................-2-二、总体方案设计...................................................................................................-2-1.原理框图........................................................................................................-2-2.工作原理........................................................................................................-3-3.各功能模块简介............................................................................................-3-三、各单元电路设计...............................................................................................-3-1.显示电路........................................................................................................-3-2.信号电路........................................................................................................-4-3.计时电路........................................................................................................-5-4.校时电路........................................................................................................-5-5.报时电路........................................................................................................-6-四、安装、调试方法设计.......................................................................................-6-1.显示电路安装与调试....................................................................................-6-2.信号电路安装与调试....................................................................................-7-3.计时电路安装与调试....................................................................................-7-4.校时电路安装与调试....................................................................................-8-5.报时电路安装与调试....................................................................................-9-五、制作、调试中出现的主要问题及解决办法...................................................-9-六、图纸.................................................................................................................-10-1.原理图..........................................................................................................-10-2.元器件布置图..............................................................................................-10-七、元器件汇总表.................................................................................................-11-八、使用工具、仪器、设备清单.........................................................................-12-计算机软件学院-2-一、概述1.数字电子钟的主要功能（1）能进行小时、分、秒显示。（2）能进行小时、分、秒设置。（3）能实现整点报时。（4）能通过设置，实现任意时间报时。2.数字电子钟的使用方法用微动开关调节LED数码显示器，调到59min50s以下，等待蜂鸣器响，当显示器在59min50s~59min58s时，1024HZ信号以1HZ频率驱动蜂鸣器发出低声，到59min59s时，2048HZ信号以1HZ频率驱动蜂鸣器发出高音。二、总体方案设计1.原理框图计算机软件学院-3-2.工作原理数字电子钟是一个将“时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”计数器、校时电路、报时电路和振荡器组成。该电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路组成。秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用石英晶体振荡器加分频器来实现，将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态送到七段显示译码器译码，通过七位LED七段显示器显示出来。整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后去触发一音频发生器实现报时。校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的。3.各功能模块简介显示电路：显示电路的目的是要将“秒”、“分”、“时”的状态显示成清晰的数字符号，这需要将计数器的状态经译码器进行译码，并通过显示器将其显示出来。信号电路：信号产生电路就是为数字电路提供满足一定频率的脉冲信号。在数字电子钟中，必须产生频率为1Hz（周期为1s）的基准计时信号。另外还要产生1024Hz和512Hz的报时信号，以及产生4Hz、64Hz、512Hz校秒、校分、校时信号。计时电路：根据“60秒为1分”、“60分为1小时”、“24小时为1天”的计数周期，实现“秒”、“分”、“时”的计时功能。最后将“秒”、“分”、“时”的状态经译码器进行译码，并通过显示器将其显示出来（即前面介绍的译码显示电路）。校时电路：当秒信号不准确时，时钟就会走慢或走快，这时需要用另一路脉冲信号实现校时，这里称其为校准脉冲信号。校准的原理，就是使时钟的小时、分钟或秒钟在校准脉冲的作用下快速改变数值，直到和标准时间一致。报时电路：时钟用声音的形式传达时间信息，这就是报时。利用中小集成电路设计一款能实现整点报时的时钟，当时间到达整点前10秒进行蜂鸣报时，其中9声高音，1声低音。三、各单元电路设计1.显示电路(1)原理图计算机软件学院-4-(2)工作原理接收计时电路输出的小时、分、秒信号，并将接收到的小时、分、秒信号通过合适的显示方式显示出来。(3)元件选择显示器件为共阴极LED数码显示器，限流电阻选择1k、1\8W的金属膜色环电阻；BCD-七段锁存译码驱动器4511，104去耦电容。电源电路：电解电容，二极管，电阻，发光二极管2.信号电路(1)原理图(2)工作原理为计时电路提供秒基准信号；为校时电路提供频率信号；为报时电路提供报时所需的高、低音音频信号及报时音时间间隔控制频率信号。计算机软件学院-5-(3)元件选择14级振荡、计数、分频器4060，石英晶体振荡器为32768HZ，集成芯片双D触发器7474，电容30pF，电阻20M，104滤波电容。3.计时电路(1)原理图(2)工作原理由秒计数器、分计数器、小时计数器构成，它从秒计数器输入端接收秒基准信号和校秒、校分、校小时信号，以8421BCD码的形式向显示器电路提供信号（显示电路用BCD译码器4511进行译码），并为报时电路提供时间信号。(3)元件选择双BCD码计数器4518，TTL二输入端四“与”门7408，104滤波电容4.校时电路(1)原理图计算机软件学院-6-(2)工作原理由校时按钮和频率信号选择电路及其控制信号产生电路等组成，它接收信号电路产生的秒基准信号和校小时、校分、校秒信号，并通过操作校时按钮选择这些信号的输出时机。(3)元件选择数据选择器74151，优先编码器74147，4位微动开关，A103G,4P集成电阻，104滤波电容。5.报时电路(1)原理图(2)工作原理由整点报时时间控制电路、报时音频电路、音频输出电路等组成，它是从计时电路获取时间信息，从信号电路获取音频信号、报时音时间间隔控制频率信号，生成报时音频，经驱动后从发声元件输出。(3)元件选择TTL二输入端四“与非”门7400，TTL四输入端双“与非”门7420，TTL八输入端“与非”门7430，HC-12085-42R型无源蜂鸣器，滤波电容104，1/8W、1K金属膜电阻，续流二极管IN4118，三极管9013四、安装、调试方法设计1.显示电路安装与调试计算机软件学院-7-右上角部分为电源接入电路，其他部分为显示线路(1)显示电路安装按照限流电阻、管座、去耦电容、连线、插集成块顺序安装与焊接，集成块缺口向左。(2)电源接入电路安装按电阻、二极管、插座、发光二极管、电解电容的顺序进行安装与焊接。(3)显示电路调试通电前检查电源线