数字电子钟实验报告

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1、课程名称：电子电路安装与调试姓名：陈肖苇、李晓杰、张晨靖院系：信息与电子工程学院专业：电子科学与技术学号：3140104544指导教师：王子立本科实验报告2016年7月19日实验报告课程名称：电子电路安装与调试指导老师：王子立成绩：______________实验名称：多功能数字钟的设计与制作实验类型：设计型同组成员：一、实验目的和要求实验目的：1.学习并掌握中规模集成电路设计制作数字电路系统的方法，装调技术和数字钟的功能扩展电路的设计。2.熟悉集成电路的使用方法。实验要求：1.选用74系列或COMS系列中规模集成电路，LED数码显示器为主要器件设计并制

2、作一多功能数字电子钟，要求具有如下功能：①基本功能：以数字形式显示时、分、秒的时间，小时的显示为“12”翻“1”，手动快校时。②扩展功能：仿广播电台整点报时，报整点时数，定时控制（时间自定）。自行设计电路，至少实现其中两个扩展功能，电路形式尽可能不与前述电路相同。2.设计与制作要求①拟定数字电子钟电路的组成框图，要求电路的基本功能与扩展功能同时实现，使用的器件要尽量少、成本低。②设计、仿真、制作各单元电路，要求器件布局合理、美观，便于级联与调试。③测试数字电子钟系统的逻辑功能，同时满足基本功能与扩展功能的要求。④画出数字钟系统的整机逻辑电路图，设计印制电

3、路板，要求器件布局合理，布线整齐、美观。⑤安装并调试整个数字电子钟。二、实验内容和原理实验内容：1.设计主体电路，完成基本功能：以数字形式显示时、分、秒的时间，小时的显示为“12”翻“1”，手动快校时。2.设计扩展电路，完成扩展功能：仿广播电台整点报时，报整点时数，定时控制（时间自定）。3.仿真各单元电路。4.制作PCB板并印刷电路。5.焊接电路板并调试。实验原理：1.数字电子钟电路原理数字电子钟实际上是一个对标准频率（1Hz）进行计数的电路，主要由基准频率源、分频器、计数器、译码显示驱动器、数字显示器和校准电路等组成。基准频率源是数字电子钟的核心，它产

4、生一个矩形波时间基准信号，其频率精度和稳定性决定了计时的精度。分频器采用计数器实现，以得到1秒（即频率1Hz）的标准秒信号脉冲。在计数器电路中，对秒、分计数采用60进制的计数器，对时计数器采用12翻1的计数器。译码器采用BCD码七段译码显示驱动器。显示器采用LED七段数码管。整个数字电路系统的原理如图2.1所示，分为主体电路和扩展电路两大部分。其中主体电路完成数字钟的基本功能，扩展电路实现数字钟的扩展功能。图2.1多功能数字钟系统组成框图该系统的工作原理是：由振荡器产生稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准，经分频器输出标准脉冲信号。秒计数器满60后想

5、分计数器进位，分计数器满60或向小时计数器进位，小时计数器按照“12翻1”规律计数。计数器的输出经译码器送显示器。计时出现误差时可以用校时电路进行校时、校分。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。2.主体电路原理①振荡器振荡器是数字钟的核心。振荡器频率的精确度及稳定度决定了数字钟计时的准确程度，通常选用石英晶体构成振荡器电路。一般来说，振荡器的频率越高，计时精度越高。由于石英晶体振荡器的输出频率较高，为了得到1Hz的秒信号，需要对振荡器的输出信号进行分频。通常用计数器实现分频，一般用多级二进制计数器实现。图2.2为时钟专用集成电路（CD

6、4060）的晶体振荡电路及分频电路，取晶振的频率为32768Hz，该电路内部含有一个振荡电路和一个14级2分频电路，使用非常方便。在他的输出端可以得到2Hz的标准脉冲和其他高频信号。2Hz再经过一个D触发器二分频后得到1Hz的秒信号。图2.2用CD4060构成的电子钟振荡与分频电路如果精度要求不高，也可以采用由集成逻辑门与RC组成的时钟源振荡器，或由集成定时器555与RC组成的多谐振荡器。选用555构成的多谐振荡器，设振荡频率f0=103Hz，电路参数如图2.3所示：图2.3555构成的振荡器②分频器分频器的功能主要有两个：一是产生标准秒脉冲信号，二是提

7、供功能扩展电路所需要的信号，如仿电台报时用的1kHz的高音频信号和500Hz的低音频信号等。选用3片中规模集成电路计数器74LS90可以完成上述功能，因为每片是1/10分频，3片级联则可以获得所需要的频率信号，即第一片的Q0端输出频率为500Hz，第二片的Q3端输出为10Hz，第三片的Q3端输出为1Hz。③时分秒计数器时间计数单元有时计数、分计数和秒计数三个部分。分和秒都是模M=60的计数器，输出为两位的BCD嘛，其计数规律为00→01→…→58→59→00→…。选用74LS92作为十位计数器，74LS90作为个位计数器，再将他们级联组成模数M=60的计

8、数器。也可以选用10进制计数器，无需进制转换，只需要将Q0和CP1’相连即可。C