数字闹钟实验数电课设报告(完全版).doc

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1、数字电路课程设计数字闹钟实验报告班级：0416201学号：041600201姓名：丁敏捷学号：041601103姓名：孙露15目录一．设计任务与技术指标…………………………3二．实验仪器及主要器件…………………………3三．设计原理、方案………………………………4四．电路原理图……………………………………10五．调试方法与过程………………………………11六．设计和调试过程中出现的问题及解决方法…12七．心得体会………………………………………1315一.设计任务与技术指标设计并制作一个带有可定时起闹的数字

2、钟。有“时”、“分”十进制显示，“秒”使用发光二极管闪烁表示；以24小时为一个计时周期；走时过程中能按预设的定时时间（精确到小时）启动闹钟，以发光二极管闪烁表示，启闹时间为3s～10s。二.实验仪器及主要器件LM5551220uF电容274LS1636CD4511474LS138274LS123174LS005680欧姆电阻4LED共阴极数码管41.5k,2.4k,51k115三.设计原理、方案数字闹钟系统由标准时间源、计时部分、定时起闹部分、校时部分组成。（一）标准时间源：采用LM555构成多谐振荡

3、器，调整电阻、电容可改变频率，使之产生1Hz的脉冲信号。T=0.7(RA+2RB)CT=1s,C=220uFRA+2RB=6.5KR2=1.5k,R1=2.4K在信号输出端连接一个红色发光二极管，每秒闪烁一次。15（二）计时部分:计时部分用4个数码管分别显示小时、分钟，各自使用一个CD4511译码器，小时使用模24计数器，分钟和秒使用模60计数器。标准时间源发出的1Hz信号先传递到秒位的计数器，计数到60后清零并给分钟位发出信号，同样的，分钟位在计数到60后清零，并向小时位进位，最后，小时位计数到24

4、并清零。计时部分总体原理如下：5551sM=60秒计数器M=60分计数器2×74LS1632×74LS1632×74LS163M=24时计数器译码2×CD4511译码2×CD4511首先是秒钟电路，来自555产生的计时脉冲进入模60电路。模60计数器采用异步拓展方式实现（原理图如下）15仿真电路图如下（秒钟个位用置数法，秒钟十位/分钟个位/分钟十位用清零法）同样的，当秒钟电路计满60后向分钟电路发送脉冲，用数码管显示：15模24计数器采用同步扩展方式实现（原理图如下）仿真电路如下（小时个位采用置数法，

5、小时十位采用清零法）15（三）定时起闹部分：课设要求：1.正点起闹，精确到小时2.使用2片74LS138，分别选出小时的十位和个位。小时十位范围为0～2，3-8译码器只使用前2个输入端，小时个位为0～9，3-8译码器只有3个输入端，会丢失几个时间点：8点、9点、18点、19点3.控制起闹时间的长短，用74LS123构成单稳态触发器解决方法：首先需要设定闹钟的起闹时间，为实现8,9,18,19的闹钟，15将小时个位的Q3接入左数第一个74LS138的A2，并将下列引脚接入与非门的输入端，画出真值表得到本

6、缺失的8/9/18/19点的定时方式：8点--Y4、Y4，9点--Y4、Y1，18点--Y5、Y5，19点：Y5、Y1。定时起闹的基本原理是用两片138选出小时的十位和个位，当两位数字同时满足预设的时间条件时起闹，本电路采用了红色的LED灯指示闹钟起闹（因为NI仿真软件中没有74LS123元件，此仿真电路将之省略），当到达预定时间（图中设置为9点）时，红灯由灭变亮。如图所示：15（四）校时部分：校准时间的基本原理是将要校准的74LS163芯片的CLK接入RS触发器上的3号脚后，时间显示的其他部分保持不

7、变，被校准的时间部分快速变化，当到达需要的时间点后将3号脚上的导线拔出，依次照此操作即可完成时间校准。15RS触发器在此处起到消抖动作用，如图所示：四.电路原理图五.调试方法与过程①在面包板上搭建起555秒信号发生电路，并连接一个红色发光二极管，接通电源，观察二极管闪烁频率并与标准时钟对比，确定能够得到标准的1Hz信号。②15用万用表检测七段数码管是否为共阴极数码管，各段显示是否正常发光，并连接组成表示秒位的模60计数器，连接时钟脉冲，接通电源，观察是否正常显示和是否正常清零。③用同样的方法检测元件是

8、否正常工作并连接模60和模24电路，并用秒脉冲检测电路是否工作正常。④进行显示部分的整体检测，检测进位和清零是否正常，由于完整运行需要24小时，可以通过连接信号发生器或者将555秒信号提供给时钟分计数的CP端来加快频率。⑤时间校准电路检测。用万用表检测LED是否正常工作，并搭建时间校准电路，观察对应的显示是否准确灵敏。⑥闹钟时间设置检测。设置好闹钟时间后，观察在指定时间发光二极管是否由灭到亮。六.设计和调试过程中出现的问题及解决方法①首先也是最重要的一步