第一篇：工藝實習報告多功能數字鐘

目錄

一、實習目的：..............................................................................2

二、實習要求：..............................................................................3

三、實習內容與步驟：...................................................................4

1.原理圖的制作..............................................................................4 2.PCB圖的制作..............................................................................4 3.電路板的制作..............................................................................5 4.電路板的焊接..............................................................................6 5.電路板完成圖..............................................................................8

四、實驗心得：..............................................................................9

一、實習目的：

（1）學習protel軟件的相關內容，了解認識電路板的制作具體步驟及過程；（2）掌握電子產品的一般設計方法；

（3）掌握模擬電子技術的理論知識、LED數碼顯示電子鐘的工作原理；（4）了解單片機相關指令在各方面領域的應用；（5）掌握常用元器件的識別和測試；（6）熟練電路板的焊接工藝；

（7）熟悉常用儀表，了解電路調試的基本方法；

（8）培養工程設計能力和綜合分析能力、解決實際問題的能力，培養綜合應用所學知識來指導實踐的能力。

二、實習要求：

（1）使用protel按照規定規格制作出電子產品的原理圖及pcb圖；（2）成功腐蝕電路板，并完成焊接工作；

（3）數字鐘，秒表，倒計時，計時器的功能借助LED屏幕得以實現，并且能夠正常穩定工作，有對應的啟動復位裝置；（4）完成實習總結。

三、實習內容與步驟：

1.原理圖的制作

利用protel軟件進行電路原理圖的完整制作，所完成的具體原理圖如下：

注意：

1.元器件的封裝正確以及相應管腳的網絡標簽的正確填寫，防止pcb制作過程中出現不必要的錯誤。

2.電解電容器，二極管，三極管放置時注意極性以及型號。3.注意接線，確保使用時的安全。

2.PCB圖的制作

利用制作的電路圖生成PCB圖，進行調試，排版，布線，PCB圖如下：

注意：

1.布線后檢查是否有交叉線路出現，如有進行修改，查看是否存在多個圖層； 2.盡可能使用合理的排版方式，使板面合理，整潔；

3.按照規則調整線寬，焊點大小，避免將來腐蝕電路板時出現不必要的錯誤； 4.隱蔽Top Layer等不必要的層，保留Bottom Layer底層，為腐蝕電路板做準備。

3.電路板的制作

利用打印機，銅板，鉆臺以及腐蝕液，使用熱轉印技術，進行電路板的制作。熱轉印過程中盡量進行10次以上操作確保轉印完整；腐蝕過程中觀察銅板直到電路部分顯示明顯再從腐蝕液中取出，取出后務必進行電路板的清洗工作避免污染；在鉆孔操作部 分中要做到心中有數，眼明手快，防止電路板被鉆頭損壞，鉆頭在工作過程中速度飛快，注意安全且避免鉆頭損毀。

制作完成的電路板如下圖所示：

4.電路板的焊接

電路板在腐蝕完成后其銅線上會附有炭黑，在焊接之前務必用砂紙輕輕擦拭去除，否則影響焊接效果。在動手焊接前檢查元件是否齊全并用萬用表檢測，防止影響最終效果。安裝時先安裝低矮和耐熱的元件，最后安裝耐熱性差的元件。電解電容器，二極管，三極管安裝時注意極性，開關緊貼電路板安裝。

數碼管以及STC89C52底座的安裝注意針腳與孔的位置，避免針腳彎折受損。手持焊烙鐵需做到眼明手快，小心焊接，以防造成短路。成品電路板背面電路圖如下圖所示： 5.電路板完成圖

所有元器件焊接完成后成品圖如下：

四、實驗心得：

這次工藝實習我么學習對Protel99這款軟件的使用，Protel99SE軟件由五大部分組成:原理圖編輯器（Schematic 99SE)、PCB編輯器、無網絡布線器（Route 99SE）、數模混合仿真器（SIM 99SE）和可編程邏輯設計器（PLD 99SE）。電路原理圖是整個電路設計的基礎，其步驟有：設置原理圖、放置元件、原理圖布線、編輯和調整、檢查原理圖、生成網絡表。初學Protel99SE時,最難的是對元件的查找和對元件庫的管理和添加,還有PCB封裝的繪制.的確對于初學Protel99SE4的我們,實在很難找到成功的感覺,往往錯誤百出,到處都存在問題,每一個詳細的步驟都要認真記下才能完成,否則在老師操作后便找不到其蹤跡了.隨著對Protel99SE 接觸時間的增長,我們也慢慢地開始有感覺起來了.開始學習原理圖元件的繪制了,原理圖繪制首先要打開原理圖繪制界面,在繪制原理圖元件時要注意元件一般的尺寸大小,不能太大也不能太小了,還有元件管腳電氣屬性的設置和消箭頭的方法.原理圖的繪制完成后便是修改名稱和添加元件庫了.這些基本方法都掌握后, 就可以繪制一些基本的原理圖了, 繪制圖形要注意元件的擺放和整體的布局,繪制的原理圖要求美觀,清晰。

在開始接Protel99SE 軟件時,對其全英文的操作界面一竅不通,但在老師的講解和操作指導下,加上自己的實際練習慢慢對它漸漸地熟悉了.開始會建原理圖文件和PCB文件,但都不會查找元件和繪制元件,更不用說繪制PCB封裝了.在這過程中遇到不少問題通過查資料、求助同學，了解到錯誤的原因：

1、根據電路圖在Protel99SE中畫元件庫，通過查找資料了解到各個元件的作用以及管腳圖，畫出元件放在自己的元件庫中。

2、畫好元件以后，根據原理圖畫出電路圖，進行調整以后分層。

3、查找元件參數給元件封裝，與原理圖一樣，自己手動設計元件的封裝庫將所有設計的元件封裝都放在元件封裝庫中，以便以后設計中取用。其中需注意:要認真仔細查看其屬性和尺寸，通過計算，對元件進行準確封裝，同時修改原理圖中元件名與原理圖中一致，否則生成PCB時會報錯。

4、設計PCB板，確認原理圖無誤后，將原理圖導入PCB板中，在網絡表、設計規則和原理圖的引導下布局和布線，最后利用DRC工具查錯修改錯誤后生成電路板，生成的電路板圖與電路原理圖不相符，有一些原件沒連上，這是因為畫圖不規范，使得連線超過元器件的斷點，連線的兩部分有重復，因此，畫原理圖連線時，要在元件端點處連線，元器件連線最好一線連通。通過最近幾天學習，我對Protel99SE有了一定的了解和認識，學會了基礎的元件制作和封裝、分層、布局。雖然，在制作期間出現了很多錯誤，開始學的時候有點找不著頭腦，甚至不知道某些元件的封裝布局，但通過不斷的學習、修改，再加上同學的幫助，完成了一些任務。學習Protel99SE需要不斷的重復練習，不斷的改錯，從中總結經驗、得到啟示。同時，學習Protel99SE也讓我們知道不論是學習中還是生活中，都要積極進取，不斷學習，重復、發現錯誤是我們學習的瑰寶和寶貴經驗。因此，在以后的學習生活中，無論遇到什么事都要堅持，堅持了不論結果怎樣都將是我們人生中的美麗風景。沒有堅持、沒有努力的人。沒有資格抱怨，只有努力過、堅持過才知道自己行不行。

第二篇：多功能數字鐘課程設計報告

課題名稱 姓名 學號 院、系、部 專業 指導教師

電子技術課程設計報告書

2016年6月12日

一、設計任務及要求：

用中小規模集成芯片設計并制作多功能數字鐘，具體要求如下：

1、準確及時，以數字形式顯示時（00～23）、分（00～59）、秒（00～59）的時間。

2、具有校時功能。指導教師簽名：

2016

二、指導教師評語：

指導教師簽名：

2016

三、成績

指導教師簽名：

2016年6月年6月年6月日

日

日

多功能數字鐘課程設計報告 設計目的

一、設計原理與技術方法：

包括：電路工作原理分析與原理圖、元器件選擇與參數計算、電路調試方法與結果說明； 軟件設計說明書與流程圖、軟件源程序代碼、軟件調試方法與運行結果說明。

1、電路工作原理分析與原理圖

數字鐘實際上是一個對標準頻率（1Hz）進行計數的計數電路。由于標準的1Hz 時間信號必須做到準確穩定，所以通常使用輸出頻率穩定的石英晶體振蕩器電路構成數字鐘的振源。又由于計數的起始時間不可能與標準時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校時電路。因此一個具有計時、校時、報時、顯示等基本功能的數字鐘主要由振蕩器、分頻器、計數器、譯碼器、顯示器、校時電路、報時電路等七部分組成。石英晶體振蕩器產生的信號經過分頻器得到秒脈沖后，秒脈沖送入計數器計數，計數結果通過“時”、“分”、“秒”譯碼器譯碼，并通過顯示器顯示時間。由以上分析可得到原理框圖如下圖

圖1 實驗原理框圖

2、元器件選擇與參數計算

（1）晶體振蕩電路：產生秒脈沖既可以采用555脈沖發生電路也可以采用晶振脈沖發生電路。若由集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器作為時間標準信號源，可使555與RC組成多諧振蕩器，產生頻率 f=1kHz的方波信號，再通過分頻則可得到秒脈沖信號。晶體振蕩器電路則可以給數字鐘提供一個頻率穩定準確的32768Hz的方波信號，可保證數字鐘的走時準確及穩定。相比二者的穩定性，晶振電路比555電路能夠產生更加穩定的脈沖，數字電路中的時鐘是由振蕩器產生的，振蕩器是數字鐘的核心。振蕩器的穩定度及頻率的精度決定了數字鐘計時的準確程度，所以最后決定采用晶振脈沖發生電路。石英晶體振蕩器的特點是振蕩頻率準確、電路結構簡單、頻率易調整，它是電子鐘的核心，用它產生標準頻率信號，再由分頻器分成秒時間脈沖。

所以秒脈沖晶體振蕩選用32768Hz的晶振，該元件專為數字鐘電路而設計，其頻率較低，有利于減少分頻器級數。從有關手冊中，可查得C1、C2均為20pF。當要求頻率準確度和穩定度更高時，還可接入校正電容并采取溫度補償措施。由于CMOS電路的輸入阻抗極高，因此反饋電阻R1可選為20MΩ。

（2）分頻器電路：分頻器電路將32768Hz的高頻方波信號經32768（152）次分頻后得到1Hz的方波信號供秒計數器進行計數。分頻器實際上也就是計數器。該電路可通過CD4060與雙D觸發器74LS74共同實現。

（3）時間計數器電路：時間計數電路由秒個位和秒十位計數器、分個位和分十位計數器及時個位和時十位計數器電路構成，其中秒個位和秒十位計數器、分個位和分十位計數器為60進制計數器，而根據設計要求，時個位和時十位計數器為24進制計數器。計數器可以使用十進制的74LS160。

（4）譯碼驅動電路：譯碼驅動電路將計數器輸出的8421BCD碼轉換為數碼管需要的邏輯狀態，并且為保證數碼管正常工作提供足夠的工作電流。譯碼器可以使用CD4511。

（5）校時電路：可以通過基本的門器件、電阻與開關實現。由設計的電路圖可選擇與非門74LS00。（6）整點報時電路：一般時鐘都應具備整點報時電路功能,即在時間出現整點前數秒內,數字鐘會自動報時,以示提醒.其作用方式是發出連續的或有節奏的音頻聲波。

3、電路調試方法與結果說明（1）電路調試方法 ①數碼管的調試：可以用萬用表的負極接數碼管的3或8腳，正極依次接數碼管剩余的管腳所接電阻的另一端，并將萬用表調至測發光二極管檔位，從而測試數碼管的顯示是否正確。②“時”“分”“秒”電路的調試：將“時”“分”“秒”電路連接完成后，可以用函數信號發生器產生的1Hz方波信號分別作為“時”、“分”、“秒”的個位74LS160的計數脈沖，從而測試“時”是否為24進制，“分”和“秒”是否為60進制。③校時電路的調試：先將電路外接用函數信號發生器產生的2Hz方波信號，再分別通過校時、校分電路開關的斷開、閉合以及開關閉合后電路的工作情況判斷電路的校時、校分功能是否正確。

④秒脈沖產生電路的調試：將電路產生的秒時間脈沖接入示波器，觀察并計算電路是否產生1Hz方波信號。（2）結果說明

①數碼管的調試：當正極依次接1、2、4、5、7、9、10管腳時，數碼管依次是G、F、A、B、C、D、E亮。②“時”“分”“秒”電路的調試：“時”為24進制（從“00”到“23”），“分”和“秒”都為60進制（從“00”到“59”）。

③校時電路的調試：開關斷開時電路處于正常工作狀態，開關閉合時電路處于校時、校分狀態。

④秒脈沖產生電路的調試：電路產生1Hz方波信號。

4、軟件設計說明書與流程圖（1）秒脈沖產生電路

晶體振蕩器是構成數字式時鐘的核心，它保證了時鐘的走時準確及穩定。由于晶體具有較高的頻率穩定性及準確性，從而保證了輸出頻率的穩定和準確。晶體XTAL的頻率選為32768HZ。該元件專為數字鐘電路而設計，其頻率較低，有利于減少分頻器級數。從有關手冊中，可查得C1、C2均為20pF。當要求頻率準確度和穩定度更高時，還可接入校正電容并采取溫度補償措施。由于CMOS電路的輸入阻抗極高，因此反饋電阻R1可選為22MΩ。較高的反饋電阻有利于提高振蕩頻率的穩定性。通常，數字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了得到1Hz的秒信號輸入，需要對振蕩器的輸出信號進行分頻。通常實現分頻器的電路是計數器電路，一般采用多級２進制計數器來實現。

本實驗中采用CD4060來構成分頻電路。管腳圖見圖2。CD4060在數字集成電路中可實現的分頻次數最高，而且CD4060還包含振蕩電路所需的非門，使用更為方便。CD4060計數為14級2進制計數器，可以將32768Hz的信號分頻為2Hz，再經過74LS74即可獲得1Hz的方波信號。原理電路圖如圖3所示，圖4為仿真電路圖。

圖2 D4060管腳圖

圖3 CD4060秒脈沖振蕩發生器

圖 4 產生1Hz時間脈沖的電路圖

（2）時間計數器電路 ①“秒”“分”電路

根據題目要求，“秒”和“分”都是60進制的，而且是從“00”到“59”，可以使用十進制的74LS160來實現這個功能。首先將兩片74LS160通過串行進位方式接成百進制計數器，即分別將“秒”和“分”個位的進位輸出信號經非門作為“秒”和“分”十位的計數輸入脈沖。當計數器從全0狀態開始計數，計入59個脈沖時，經與非門譯碼產生低電平信號立刻將兩片74LS160同時置零，于是便得到了60進制的計數器。74160的邏輯功能示意圖、引腳圖及功能表如下所示。

圖5 a)74160邏輯功能示意圖

b)74160引腳圖

圖6 74160邏輯功能表 ②“時”電路 根據題目要求，“時”是24進制的，而且是從“00”到“23”，可以使用十進制的74LS160來實現這個功能。首先將兩片74LS160通過串行進位方式接成百進制計數器，當計數器從全0狀態開始計數，計入23個脈沖時，經與非門譯碼產生低電平信號立刻將兩片74LS160同時置零，于是便得到了24進制的計數器。（3）譯碼驅動電路

計數器實現了對時間的累計以8421BCD碼形式輸出，選用顯示譯碼電路將計數器的輸出數碼轉換為數碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流，選用CD4511作為顯示譯碼電路，選用LED數碼管作為顯示單元電路。由于CD4511是輸出高電平有效，所以選用七段共陰極LED數碼管。若將“秒”、“分”、“時”計數器的每位輸出分別接到相應七段譯碼器的輸入端，便可進行不同數字的顯示。“秒”用數碼管顯示如圖7所示。

圖7 “秒”的譯碼及驅動顯示電路圖（4）校時電路

數字種啟動后,每當數字鐘顯示與實際時間不符合,需要根據標準時間進行校時。通常，校正時間的方法是：首先截斷正常的計數通路，然后再進行人工觸發計數或將頻率較高的方波信號加到需要校正的計數單元的輸入端，校正好后，再轉入正常計時狀態即可。校“秒”時，采用等待校時。校“分”、“時”的原理比較簡單，采用加速校時。對校時電路的要求是 : 1．在小時校正時不影響分和秒的正常計數。2．在分校正時不影響秒和小時的正常計數。當開關斷開時，因為校正信號和0相與的輸出為0，而開關的另一端接高電平，正常輸入信號可以順利通過與或門，故校時電路處于正常計時狀態；當開關閉合時，情況正好與上述相反，這時校時電路處于校時狀態。與非門可選74LS00，非門則可用與非門2個輸入端并接來代替從而節省芯片。校時電路圖見圖8。

校時電路圖（5）整點報時電路

一般時鐘都應具備整點報時電路功能，即在時間出現整點前數秒內，數字鐘會自動報時，以示提醒。其作用方式是發出連續的或有節奏的音頻聲波。當時間在59分50秒到59分59秒期間時，分十位、分個位和秒十位均保持不變，分別為5、9和5，因此可將分計數器十位的QC和QＡ、個位的QＤ和QＡ及秒計數器十位的QＣ 和QＡ相與。電路在整點前6秒鐘內開始整點報時，即當時間在59分54秒到59分59秒期間時，報時電路產生報時控制信號，控制小喇叭產生低音；當時間為00分00秒時，報時電路產生報時控制信號，控制小喇叭產生高音。

5、軟件調試方法與運行結果說明（1）軟件調試方法

由于仿真時晶振不能正常工作，所以通過外接1KHz方波信號來調試電路。“時”“分”“秒”電路的調試：“時”為24進制（從“00”到“23”），“分”和“秒”都為60進制（從“00”到“59”）。校時電路的調試：可以通過校時、校分電路的開關來校對時間，并判斷電路的“時”“分”“秒”的進制是否正確。開關斷開時電路處于正常工作狀態，開關閉合時電路處于校時、校分狀態。（2）運行結果說明

數碼管的各部分可以正確顯示，電路的“時”為24進制（從“00”到“23”），“分”和“秒”都為60進制（從“00”到“59”）。開關斷開時電路處于正常工作狀態，開關閉合時電路處于校時、校分狀態，通過控制開關及輸入信號可以達到校時功能。

三、設計體會與建議 1.設計體會

我覺得此次的數字鐘設計實驗，電路原理相對來比較簡單，但電路圖比較復雜，所用芯片比較多，相應的連線也多，這就給焊接電路增加了較大的難度。不過通過此次實驗，使我更進一步地熟悉了芯片的結構，掌握了實驗中所用各芯片的工作原理和其具體的使用方法，同時還接觸到了一些新認識的芯片，增長了見識。這次課程設計是一次難得的鍛煉機會，讓我們能夠充分運用所學過的理論知識和自己動手實際操作的能力，另外還讓我們學習查找資料的方法，以及自己設計電路、焊接電路、分析解決電路存在的問題的能力。這對于我來說是很好的提高，填補了平日理論學習后實踐方面的空白。參考文獻

[1] 閻石.數字電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，2001年

[2] 楊素行.模擬電子技術基礎簡明教程[M].北京：高等教育出版社，2005年 [3]康華光.電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，1999年 [4]彭華林等編.數字電子技術[M].長沙：湖南大學出版社，2004年 [5]金唯香等編.電子測試技術[M].長沙：湖南大學出版社，2004年

第三篇：多功能數字鐘

課程設計任務書

學生姓名：專業班級：指導教師：工作單位：題目:多功能數字鐘的設計與實現初始條件：

本設計既可以使用集成譯碼器、計數器、定時器、脈沖發生器和必要的門電路等，也可以使用單片機系統構建多功能數字鐘。用數碼管顯示時間計數值。

要求完成的主要任務:（包括課程設計工作量及技術要求，以及說明書撰寫等具體要求）

1、課程設計工作量：1周。

2、技術要求：

1）設計一個數字鐘。要求用六位數碼管顯示時間，格式為00：00：00。

2）具有60進制和24進制（或12進制）計數功能，秒、分為60進制計數，時為24進制（或12進制）計數。

3）有譯碼、七段數碼顯示功能，能顯示時、分、秒計時的結果。

4）設計提供連續觸發脈沖的脈沖信號發生器，5）具有校時單元、鬧鐘單元和整點報時單元。

6）確定設計方案，按功能模塊的劃分選擇元、器件和中小規模集成電路，設計分電路，畫出總體電路原理圖，闡述基本原理。

3、查閱至少5篇參考文獻。按《******大學課程設計工作規范》要求撰寫設計報告書。全文用A4紙打印，圖紙應符合繪圖規范。

時間安排：

1、年月

2、年月日，方案選擇和電路設計。

3、年月日，電路調試和設計說明書撰寫。

4、年月

指導教師簽名：年月日 系主任（或責任教師）簽名：年月日

第四篇：多功能數字鐘課程設計

多功能數字鐘

朱安煙

（安陽師范學院 物電學院, 河南 安陽 455002）

摘要：時鐘相比具有更高的準確性和直觀性

因此得到了更加廣泛的使用。數字鐘從原理上講是一種典型的數字電路，其中

本設計采用六位LED

24小時計時方式根據數碼管動態顯示原理來進行顯示。用晶振產生振蕩脈加以分頻得到所需的鐘表秒脈沖,利用純數字電路，實現數字電子時鐘功能,時間重置功能。此次數字鐘的理圖設計，PCB圖的制作主要是基于altium designer軟件，利用proteus7.7軟件進行仿真，最終本設計實現24小時的時鐘計時、時間重置功能。

關鍵詞：LED數碼管

時序電路

邏輯電路

時鐘

校時引言

僅向。方案論證：

2.1方案一

由于是數字鐘的設計，可以用單片機AT89C51來實現計數功能，相對于純數字電路來講它具有功耗低、體積小、使用方便等優點。但在大二下半學期初期，對單片機方面的內容知識還不夠完善，加上用單片機為核心來做數字鐘還需做編程，對自身來說又是一難點。不過此法可以待以后，學習知識完善后再考慮。

2.2 方案二

繼而考慮到用原先學過的純數字電路來做，以74Ls160來做為計數的芯片，用六片分別實現 數字鐘的小時、分、秒、的計數，并用晶振加以分頻產生數字鐘所需的秒脈沖。

從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，用此法做即可以復習回顧早期學習的數電模電知識，又避免了單片機知識不足的問題，故用此法。結果與討論

3.1.1數字鐘主要計數芯片為74ls160其引腳圖如下：

這種同步可預置十進計數器是由四個D型觸發器和若干個門電路構成，內部有超前進位，具有計數、置數、禁止、直接（異步）清零等功能。對所有觸發器同時加上時鐘，使得當計數使能輸入和內部門發出指令時輸出變化彼此協調一致而實現同步工作。這種工作方式消除了非同步（脈沖時鐘）計數器中常有的輸出計數尖峰。緩沖時鐘輸入將在時鐘輸入上升沿觸發四個觸發器。這種計數器是可全編程的，即輸出可預置到任何電平。當預置是同步時，在置數輸入上將建立一低電平，禁止計數，并在下一個時鐘之后不管使能輸入是何電平，輸出都與建立數據一致。清除是異步的（直接清零），不管時鐘輸入、置數輸入、使能輸入為何電平，清除輸入端的低電平把所有四個觸發器的輸出直接置為低電平。超前進位電路無須另加門，即可級聯出n位同步應用的計數器。它是借助于兩個計數使能輸入和一個動態進位輸出來實現的。兩個計數使能輸入（ENP和ENT）計數時必須是高電平，且輸入ENT必須正反饋，以便使能動態進位輸出。因而被使能的動態進位輸出將產生一個高電平輸出脈沖，其寬度近似等于QA輸出高電平。此高電平溢出進位脈沖可用來使能其后的各個串聯級。使能ENP和ENT輸入的跳變不受時鐘輸入的影響。電路有全獨立的時鐘電路。改變工作模式的控制輸入（使能ENP、ENT或清零）縱使發生變化，直到時鐘發生為止，都沒有什么影響。計數器的功能（不管使能、不使能、置數或計數）完全由穩態建立時間和保持時間所要求的條件來決定。

管腳說明： CLR:清零復位端

當輸入為低電平時有效

CLK：時鐘信號接收端

A~D:讀入

QA~QD:輸出

ENT、ENP置一時芯片正常工作

LOAD:置數端

RCO：信號輸出端

GND：接地

Vcc：接高

工作方式：

3.1.2 7段LED數碼管

3.1.3 32.768KHZ晶振

32.768KHZ是一個標準的頻率，晶振頻率的應用主要有以下幾個方面的參數：尺寸、負載電容、頻率偏差、應用范圍。按尺寸外形來分主要分為插件和貼片的；插件的主要有2*

6、3*

8、49s 等，貼片的就有很多種了，跟據各公司的設計可的型號有很多，例如：日本KDS晶振就有49SMD、DST310S、SM—14J、DST520、DST410S等。

3.1.4 CD4060分頻器

CD4060由一振蕩器和14級二進制串行計數器位組成，振蕩器的結構可以是RC或晶振電路，CR為高電平時，計數器清零且振蕩器使用無效。所有的計數器位均為主從觸發器。在CP1(和CP0)的下降沿計數器以二進制進行計數。在時鐘脈沖線上使用斯密特觸發器對時鐘上升和下降時間無限制 引腳功能：

/CP1：時鐘輸入端

/CP0：時鐘輸出端

/CP0：反相時鐘輸出端

Q4~Q10，Q12~Q14：計數器輸出端

/Q14：第14級計數器反相輸出端

VDD：電源正

VSS：電源負

CR：清零端 3.1.5 74ls48

功能介紹：

74LS48除了有實現7段顯示譯碼器基本功能的輸入（DCBA）和輸出（Ya～Yg）端外，7448還引入了燈測試輸入端（LT）和動態滅零輸入端（RBI），以及既有輸入功能又有輸出功能的消隱輸入/動態滅零輸出（BI/RBO）端。

由7448真值表可獲知7448所具有的邏輯功能：

（1）7段譯碼功能（LT=1，RBI=1）

在燈測試輸入端（LT）和動態滅零輸入端（RBI）都接無效電平時，輸入DCBA經7448譯碼，輸出高電平有效的7段字符顯示器的驅動信號，顯示相應字符。除DCBA = 0000外，RBI也可以接低電平，見表1中1～16行。

（2）消隱功能（BI=0）

此時BI/RBO端作為輸入端，該端輸入低電平信號時，表1倒數第3行，無論LT 和RBI輸入什么電平信號，不管輸入DCBA為什么狀態，輸出全為“0”，7段顯示器熄滅。該功能主要用于多顯示器的動態顯示。

（3）燈測試功能（LT = 0）

此時BI/RBO端作為輸出端，端輸入低電平信號時，表1最后一行，與 及DCBA輸入無關，輸出全為“1”，顯示器7個字段都點亮。該功能用于7段顯示器測試，判別是否有損壞的字段。

（4）動態滅零功能（LT=1，RBI=1）

此時BI/RBO端也作為輸出端，LT 端輸入高電平信號，RBI 端輸入低電平信號，若此時DCBA = 0000，表1倒數第2行，輸出全為“0”，顯示器熄滅，不顯示這個零。DCBA≠0，則對顯示無影響。該功能主要用于多個7段顯示器同時顯示時熄滅高位的零。

3.2 原理設計

整體電路設計方案：

3.2.1 振蕩電路設計

振蕩電路由振蕩器產生的脈沖，振蕩器是數字鐘的核心。振蕩器的穩定度及頻率的精度決定了數字鐘的精確程度，次處有555定時器和晶振兩種產生秒脈沖的方法：555振蕩器做振蕩源一般用于精確度要求不高的場合，由門電路組成的多諧振蕩器的振蕩周期不僅與時間常數RC有關，而且還取決于門電路的閾值電壓VTH，由于VTH容易受到溫度、電源電壓及干擾的影響，因此頻率穩定性較差，只能用于對頻率穩定性要求不高的場合。考慮到振蕩頻率的精確度與穩定性固采用晶振做為振蕩源來實現振蕩電路，得時鐘脈沖更穩定，時間走的更準37.268KHz晶振 通過cd4060分頻器進行十四分頻得到0.5s的脈沖信號，再進行一個SN74LS74進行二分頻得到所需的秒脈沖信號：

3.2.2 校時電路設計

根據電路設計所知需要在分處和小時處需要校時，分別在分和時個位向十位進位處各加一開關，另一端接地并且在與地之間接100pf電容為防止按鍵抖動。

電路設計如下：

當開關處于自然位置時分十位clk端所接為高電平，當開關按下時則引入一低電平實其clk端有一個下降沿脈沖接入，使其產生了校時功能。

3.2.3顯示電路設計

顯示電路是用74ls48驅動七段共陰數碼管來作為時鐘顯示器。

電路設計如下：

3.2.4 計時電路設計

數字鐘的秒和分位都是從0到60循環計數的，所以可以用用異步清零法設計60進制計數器作為秒和分的計數器。用異步置數法設計小時所用的24進制計數器。秒、分位設計電路如下：

3.3 程序調試過程

在板子焊接好以后通上5V電源發現六Led燈只有三個能完整亮出來，其余的都不亮或是亮的不全，而且秒位不走，校時按鍵不管用。問題很多。

開始調試：

1、首先調試的是秒位為何不走，先測晶振石否起振，測量后發現晶振正常起振，然后從74ls160的clk端用示波器測試一下沒有脈沖信號輸入，則找74ls74的輸出口也無脈沖，以次往前推，最后測量出從74ls74輸入端有正確的脈沖輸入，輸出端卻無脈沖輸出。觀察后沒有連接錯誤，故用萬用表測vcc.end端都有正確的電平接入，再測量兩點間是否有漏焊現象，最后測出一處漏焊點使D端與Q端沒有接通。重新焊接后秒位正常計時。

2、秒位正常計時，但向秒的十位進位時總是顯示從8到19，查閱資料可知，在第一個160芯片到第二個160芯片中缺一個非門，充當延時作用，使個位計數到9再來一個脈沖下計數時再向前進位。加上非門進位正常了。

3、秒位向分位進位正常，但校時按鍵不能用，且分位向十分位不能進位，通過觀察焊接對比原理圖與pcb圖后發現，開關接地的一端弄反了，應是開關與接電容端相側對著的端接地。這個錯誤導致開關不能用，亦使分的十位端的74ls160芯片clk段一直接了地，故不能使其正常進位。修改過后則可以正常進位，且兩開關都能用了。

4、顯示小時位的第一個數碼管一直不亮，通過測量發現led數碼管沒有燒壞，能正常工作，通過對比PCB圖觀察沒有焊接錯誤，用萬用表測量則發現驅動次led的74ls48管沒有正常接地，連接跳線處有一虛焊，重新焊接后恢復正常。

5、但分向小時不能進位，由示波器觀察發現74ls160芯片clk端無脈沖輸入，但十分位有脈沖輸出，且導線也導通了，就觀察原理圖發現原理圖一處錯誤，分向時進位時是分滿60向前進一個脈沖，故分的TC端不用再接到時的CLK端了。找到錯誤后用鑷子將板上的銅線劃段，則正常進位了。

6、小時進位正常但顯示的不是24進制，顯示的是44進制，則推測可能是跳線連接錯誤，將顯示小時的十位 74ls160芯片接B端連接成接C端了，故使其顯示44進制，通過觀察、對比pcb圖，最后發現果然如此。修改過后小時為正常24進制了。

7、最后一個數碼管有三段老是不亮，觀察連接沒有錯誤，測量焊接也正常，最后用萬用表測量發現芯片沒有問題，那三段不亮的數碼管燒了。

8、調試好后在后來的觀察中發現從秒向分進位時有時一下進兩位，自己找不出來原因。問過老師后，老師說是由于防抖電容所致。嘗試著將電容先劃斷試了一下就沒有那種情況了。但此時校時開關由于抖動緣故，按一下有時跳3、4個位，校時不穩定了。結論

此數字鐘相對于機械鐘來說有低功耗，高精度，數字化顯示和不易損壞等特點。符合人們日常家居及辦公對鐘表的要求，可以作為家居、辦公等用表。

參考文獻

[1] 佘新平數學電子技術基礎 華中科技大學出版社 2009年

[2] 許樹玲 丁電寬 王晉 電子技術及實驗 內蒙古大學出版社2005年

[3] 佘新平數字電路設計·仿真·測試 華中大學出版社 2010年

附圖: 電路原理圖:

第五篇：多功能數字鐘設計

課程設計任務書

課程設計名稱學生姓名專業班級設計題目多功能數字鐘設計

一、課程設計目的1、綜合運用EDA技術，獨立完成一個課題的設計，考察運用所學知識，解決實際問題的能力；

2、結合理論知識，考察閱讀參考資料、文獻、手冊的能力；

3、進一步熟悉EDA技術的開發流程，掌握文件編輯、編譯、仿真、下載驗證等環節的實現方法和

應用技巧；

4、鍛煉撰寫研究報告、研究論文的能力；

5、通過本實踐環節，培養科學和嚴謹的工作作風。

二、設計內容、技術條件和要求

l、能進行正常的時、分、秒計時功能，分別由6個數碼顯示24小時、60分鐘的計數器顯示。

2、能利用實驗系統上的按鈕實現“校時”、“校分”功能；

（1）按下“SA”鍵時，計時器迅速遞增，并按24小時循環；

（2）按下“SB”鍵時，計時器迅速遞增，并按59分鐘循環，并向“時”進位；

（3）按下“SC”鍵時，秒清零；抖動的，必須對其消抖處理。

3、能利用揚聲器做整點報時：

（1）當計時到達59’50”時開始報時，頻率可為500Hz；

計滿23小時后回零；計滿59分鐘后回零。

（2）到達59’59”時為最后一聲整點報時，整點報時的頻率可定為lKHz。

4定時鬧鐘功能

5、用層次化設計方法設計該電路，用硬件描述語言編寫各個功能模塊。

6、報時功能。報時功能用功能仿真的仿真驗證，可通過觀察有關波形確認電路設計是否正確。

三、時間進度安排

1周：(1)完成設計準備，確定實施方案；(2)完成電路文件的輸入和編譯；(4)完成功能仿真。

2周：(1)完成文件至器件的下載，并進行硬件驗證；(2)撰寫設計說明書。

四、主要參考文獻

(1)譚會生、瞿遂春，《EDA技術綜合應用實例與分析》，西安電子科技大學出版社，2004

(2)曹昕燕、周鳳臣等，《EDA技術實驗與課程設計》，清華大學出版社，2006

指導教師簽字：2012年9月1日