數(shù)字鐘的設計與制作

1、數(shù)字鐘的設計與制作2011.10一、設計指標1. 顯示時、分、秒。2. 可以24小時制或12小時制。3. 具有校時功能，可以對小時和分單獨校時，對分校時的時候，停止分向小時進位。校時時鐘源可以手動輸入或借用電路中的時鐘。4. 具有正點報時功能，正點前10秒開始，蜂鳴器1秒響1秒停地響5次。（選做）5. 為了保證計時準確、穩(wěn)定，由晶體振蕩器提供標準時間的基準信號。二、設計要求1. 畫出總體設計框圖，以說明數(shù)字鐘由哪些相對獨立的功能模塊組成，標出各個模塊之間互相聯(lián)系，時鐘信號傳輸路徑、方向和頻率變化，并以文字對原理作輔助說明。2. 設計各個功能模塊的電路圖，加上原理說明。3. 選擇合適的元器件，并

2、選擇合適的輸入信號和輸出方式，在面包板上接線驗證、調(diào)試各個功能模塊的電路。在確保電路正確性的同時，輸入信號和輸出方式要便于電路的測試和故障排除。（也可選用Mutisim仿真）4. 在驗證各個功能模塊基礎上，對整個電路的元器件和布線，進行合理布局，進行整個數(shù)字鐘電路的接線調(diào)試。三、制作要求自行在面包板上裝配和調(diào)試電路，能根據(jù)原理、現(xiàn)象和測量的數(shù)據(jù)檢查和發(fā)現(xiàn)問題，并加以解決。四、設計報告要求1. 格式要求（見附錄1）2. 內(nèi)容要求 設計指標。 畫出設計的原理框圖，并要求說明該框圖的工作過程及每個模塊的功能。 列出元器件清單，并畫出管腳分配圖和芯片引腳圖。 畫出各功能模塊的電路圖，加上原理說明（如2

3、、5進制到10進制轉(zhuǎn)換，10進制到6進制轉(zhuǎn)換的原理，個位到十位的進位信號選擇和變換等）。 畫出總布局接線圖（集成塊按實際布局位置畫，關鍵的連接應單獨畫出，計數(shù)器到譯碼器的數(shù)據(jù)線、譯碼器到數(shù)碼管的數(shù)據(jù)線可以簡化畫法，但集成塊的引腳須按實際位置畫，并注明名稱）。 數(shù)字鐘的運行結(jié)果和使用說明。 設計總結(jié)：設計過程中遇到的問題及解決辦法；設計過程中的心得體會；對課程設計的內(nèi)容、方式等提出建議。五、儀器與工具1. 直流電源1臺。2. 四連面包板1塊。3. 數(shù)字示波器（每兩人1臺）4. 萬用表（每班2只）。5. 鑷子1把。6. 線剝鉗1把。7. 斜口鉗1把。8. 螺絲刀2把。六、器件與連線1. 共陽八段數(shù)

4、碼管6個。2. 74LS51集成塊1塊。3. 74LS47集成塊6塊。4. 74LS74集成塊1塊。5. 74LS390集成塊3塊。6. 74LS08集成塊1塊。7. 74LS00集成塊2塊。8. CD4060集成塊1塊。9. 10M電阻5個。10. 470電阻6個。11. 30p電容2個。12. 32.768k時鐘晶體1個。13. 單股線1米（每人）。七、元器件資料（詳見附錄2）(1)74HC00D ( 2)74LS08(3)74HC390D (4)74HC51D(4) CD4060 (5)74LS74 (6)74LS47 (7)數(shù)碼管Ae d c dpAg f a b八、組成框圖九、各功能

5、模塊電路（仿真詳見附錄3）4060構(gòu)成脈沖發(fā)生及分頻電路74LS47構(gòu)成譯碼驅(qū)動電路校時電路（分校時時，不會進位到小時）十、總設計電路圖（見附錄4）十一、注意事項1. 要求學生根據(jù)原理和芯片引腳圖，分功能設計原理圖，并根據(jù)接線順序分步驟驗證。2. 容易出現(xiàn)故障為接觸不良。a) 集成塊引腳方向預先彎好對準面包板的金屬孔，再小心插入。b) 導線的剝線長度與面包板的厚度相適應（比板的厚度稍短）。c) 導線的裸線部分不要露在板的上面，以防短路。d) 導線要插入金屬孔中央。3. 按照原理圖接線時首先確?？煽康碾娫春徒拥?。4. 注意芯片的控制引腳必須正確接好。5. 檢查故障時除測試輸入、輸出信號外，要注意

6、電源、接地和控制引腳。6. 要注意芯片引腳上的信號與面包板上插座上信號是否一致（集成塊引腳與面包板常接觸不良）。7. 為了便于測試，可將2Hz信號直接輸入到各級計數(shù)器。8. 接校時電路時可接模擬信號輸入（如1Hz和2Hz）測試輸出信號的切換正確后，再將秒進位和分進位信號接到校時電路，再接校時電路輸出到分計數(shù)器和時計數(shù)器。從較時電路接入信號時，必須將原進位信號拔掉。十二、設計日程安排10月10日10月11日：1. 分發(fā)儀器、工具、器件。2. 了解總體設計的過程，明確數(shù)字鐘實現(xiàn)的功能，由哪些相對獨立的功能模塊組成，各個模塊之間互相聯(lián)系，時鐘信號傳輸路徑、方向和頻率變化。3. 了解面包板的結(jié)構(gòu)和使用

7、方法，連接導線的要點，包括導線剝線頭、插線方法、要求，檢查面包板，如面包板中的導電銅片變形或移位，更換導電銅片。4. 七段數(shù)碼引腳排列測試，驗證每段顯示為一個發(fā)光二極管，同時完成對每個數(shù)碼管的檢查。5. 分功能了解各個模塊功能實現(xiàn)原理、實現(xiàn)，搭建實際電路一個個驗證(在接線時注意合理布線和接線的可靠性)，并選用Multisim軟件仿真驗證。(1) 數(shù)碼管的譯碼驅(qū)動電路接線、測試、譯碼器控制功能測試（手工輸入測試電平）。除了進一步熟悉原理外，主要練習接線合理布局，走線整齊、美觀，用手指觸動導線時也能正常工作?？梢造o態(tài)顯示學號的后幾位。然選一個可正常工作的譯碼、顯示電路，分別測試譯碼器的3個控制引腳

8、的作用。(2) 晶體震蕩電路接線、測試（用示波器測量4060輸入時鐘，每一路分頻輸出的頻率）。(3) 5進制計數(shù)器接線，輸入用4060的2Hz，輸出用數(shù)碼管顯示。(4) 10進制計數(shù)器接線、測試。(5) 6進制計數(shù)器接線、測試（在10進制基礎上改）。(6) 60進制計數(shù)器接線、測試。(7) 24進制計數(shù)器、測試（在60進制基礎上改）。(8) 校時電路接線，用示波器觀察電路的信號選擇功能。5. 在熟悉各個功能模塊基礎上，結(jié)合對總體框圖的理解，設計總接線圖。10月12日10月14日：6. 根據(jù)總接線圖各種元器件數(shù)量、連線，在面包板上確定所有元器件布局。7. 按以下順序接線：晶體震蕩、秒電路、分電路、時電路。