数字电路课程设计电子钟设计报告[1].docx

《数字电路》课程设计总结报告

题目：数字钟设计

专 业 　信 息 学 院　　
班 　 级 　 　
学生姓名
学　 号 　
指导教师

2010 年 12 月 15 日

目     录
一． 设计任务（设计课题、功能要求）

二． 设计框图及整机概述

三． 各单元电路的设计方案及原理说明

四． 调试过程及结果分析

五． 设计、安装及调试中的体会

六． 对本次课程设计的意见及建议

七. 系统原理图、PCB板及实物图

八. 附录：元器件清单

一、设计任务
1.设计课题：多功能数字钟电路设计
2.功能要求：
1)基本功能
l 计时准确，以LED数字形式显示时、分的时间。为节省器件，其中秒位采用发光二极管指示；
l 分和秒的计时要求为60进位；
l 具有校时功能，可以在任意时刻校准时间，要求可靠方便。
2) 扩展功能
l 增加小时显示功能，计数为“12（或24）翻1”；
l 定时闹钟功能，其时间自定；
l 仿广播电台正点报时，能以音响自动正点报时，12（24）小时循环一次。要求第一响为正点，以后每隔一秒或半秒钟响一下，几点钟就响几声；
触摸报整点时数或自动报整点时数（选做一）。
此作品中，我以基本功能的设计为主。
二、 设计框图及整机概述

①　 总体设计框图：

② 系统工作原理分析：
由振荡器产生的稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准，再经分频器输出不准脉冲。秒计数器计数60秒即二极管闪烁60下后向分计数器进位，分计数器计满60后向小时计数器进位。计数器的输出经译码器送显示器。计时出现误差是可以用校时电路进行校时、校分、校秒。扩展电路必须在主体电路正常运行的情况下才能进行功能扩展。

三、各单元电路的设计方案及原理说明
1、振荡器的设计
采用的由集成逻辑门与RC组成的时钟源振荡器或由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器。这里选用555构成的多谐振荡器，设振荡频率f0＝1000Hz。各参数如下图。

2、分频器的设计
分频器的功能主要由两个：一是产生标准秒脉冲信号；二是提供功能扩展
电路所需的信号，如仿电台报时用的1kHz的高音频信号和500Hz的低音频信
等。选用3片中集成电路计数器74LS90可以完成上述功能。因每片为1／10
频，3片级联则可获得所需要的频率信号，即第1片的Q0端输出频率为500HZ第2片的Q3端输出为10Hz，第3片的Q3端输出为1Hz。 引脚图如下：

3、分秒计数器的设计
分和秒计数器都是模M=60的计数器，其计数规律为：00-01-…-58-59-00…选74LS92作十位计数器，74LS90作个位计数器。再将它们级联组成模数M=60的计数器。 74LS92是二—六—十二进制计算器，即CP0和Q0组成二进制计算器，CP1和Q3Q2Q1在74LS92中为六进制计算器。各引脚的图如下：

4、校时电路的设计
校时方式有“快校时”和“慢校时”两种，“快校时”是，通过开关控制，使计数器对1Hz的校时脉冲计数。“慢校时”是用手动产生单脉冲作校时脉冲。图2.4为校“时”、校“分”电路。其中S1为校“分”用的控制开关，S2为校“时”用的控制开关。校时脉冲采用分频器输出的1Hz脉冲，当S1或S2分别为“0”时可进行“快校时”。需要注意的是，校时电路是由与非门构成的组合逻辑电路。开关Sl或S2为“0”或“1”时，可能会产生抖动，接电容C1、C2可以缓解抖动。必要时还应将其改为去抖动开关电路。其电路图如下：

四、调试
1、检查电路 ：对照电路图检查电路器件是否连接正确，器件引脚 、电容极性 、电源线 、地线是否对接，连接是否牢靠，是否有虚焊的引脚，电源数值与方向是否符合设计要求。
2、调试电路：在实验台调好的5V电压，将其输出端连接在电路板上，用函数信号发生器将1Hz的信号输入时，逐个模块测试。

五、 心得体会
这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。而且还记住了很多东西。比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件印象深刻。
在制作PCB时，发现细心耐心，恒心一定要有才能做好事情，首先是线的布局上既要美观又要实用和走线简单，兼顾到方方面面去考虑是很需要的。另外就是制板和焊接，在这方面问题不是很大。
最后就是调试了，出现的问题还是很多的。比如发现有部分功能没有实现，仔细检查了一遍，才发现有根线接错了，而且有些地方存在虚焊现象。改正了之后，问题就迎刃而解了。
此次课程设计，让我学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并高质量的完成项目。
感谢老师的指导，也同样谢谢其他各组同学的无私帮助！

六、 对本次课程设计的意见及建议
这次是数字电路课程设计，老师给我们的题目是数字钟设计，建议老师可以允许我们选择其他的题目来完成，这样就有更大的发挥空间。
另外，由于快到期末，这次课程设计的时间比较紧迫，我们掌握的知识不太充足，也不够扎实。建议老师把课程设计的时间提前一些。我们在这次课程设计中也学到了不少知识。谢谢老师的指导！

七、 参考文献
《数字电路技术基础》 高等教育出版社
《电子线路设计（第4版）》 电子工业出版社
《电子技术应用实验教程》 电子科技大学出版社
《Protel99SE原理图和印刷板设计》 清华大学出版社

八、 系统原理图和PCB板
1、原理图

2、 PCB板

附录：
l 数字钟主体电路器件
型号
数量（片、只）
型号
数量（片、只）
74LS00
1
74LS90
5
74LS48
3
74LS92
2
555
1
按键
1
极性电容（47uF）
1
数码显示器BS202
3
发光二极管
4
电容（104,103）
10,5
可调电阻（10K）
1
电阻（2K,5.1K,3.3K）
2,1,3