数字钟实验报告课题名称：数字钟的设计与制作组员：王庆刘盛清杨隽姚琦邱健斌姓名：班级：电气信息I类112班实验时间：实验地点：指导老师：目录一、实验目的--------------------------------------------------------------------------------------------------------------3二、实验任务及要求-----------------------------------------------------------------------------------------------------3三、实验设计内容--------------------------------------------------------------------------------------------------------3(一)、设计原理及思路---------------------------------------------------------------------------------------------3（二）、数字钟电路的设计----------------------------------------------------------------------------------------4(1)电路组成------------------------------------------------------------------------------------------------------4(2)方案分析------------------------------------------------------------------------------------------------------10(3)元器件清单---------------------------------------------------------------------------------------------------11四、电路制版与焊接------------------------------------------------------------------------------------------------------11五、电路调试---------------------------------------------------------------------------------------------------------------12六、实验总结及心得体会------------------------------------------------------------------------------------------------13七、组员分工安排---------------------------------------------------------------------------------------------------------19一、实验目的：1．学习了解数码管，译码器，及一些中规模器件的逻辑功能和使用方法。

2．学习和掌握数字钟的设计方法及工作原理。

熟悉集成电路的引脚安排，掌握各芯片的逻辑功能及使用方法了解面包板结构及其接线方法。

3．了解PCB板的制作流程及提高自己的动手能力。

4．学习使用protel软件进行电子电路的原理图设计、印制电路板设计。

5．初步学习手工焊接的方法以及电路的调试等。

使学生在学完了《数字电路》课程的基本理论，基本知识后，能够综合运用所学理论知识、拓宽知识面，系统地进行电子电路的工程实践训练，学会检查电路的故障与排除故障的一般方法锻炼动手能力，培养工程师的基本技能，提高分析问题和解决问题的能力。

二、实验任务及要求1．设计一个二十四小时制的数字钟，时、分、秒分别由二十四进制、六十进制、六十进制计数器来完成计时功能。

2．能够准确校时，可以分别对时、分进行单独校时，使其到达标准时间。

3．能够准确计时，以数字形式显示时、分，发光二极管显示秒。

4.根据经济原则选择元器件及参数；5..小组进行电路焊接、调试、测试电路性能，撰写整理设计说明书。

三、实验设计内容1、设计原理及思路3．1数字钟的构成数字钟一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器、较时电路、报时电路等部分组成，这些都是数字电路中应用最广的基本电路3．2原理分析数字钟实际上是一个对标准频率（1Hz ）进行计数的计数电路。

振荡器产生的时钟信号经过分频器形成秒脉冲信号，秒脉冲信号输入计数器进行计数，并把累计结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。

秒计数器电路计满60后触发分计数器电路，分计数器电路计满60后触发时计数器电路，当计满24小时后又开始下一轮的循环计数。

由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路可以对分和时进行校时。

图1 基本框图从上图可知，数字钟由以上各部分电路组成。

振荡器产生的1Hz 的脉冲作为数字钟的标准秒脉冲。

秒计数器计满60后向分计数器个位进位，分计数器计满60后向小时计数器个位进位并且小时计数器按照二十四进制计数。

计数器的输出经译码器送显示器。

校时电路可分别对时、分进行单独校时，以达到标准时间。

由框图可知电路主要由振荡电路、计数电路、显示电路以及校时电路四大部分组成。

下面将对各部分电路进行设计:2、数字钟电路的设计数字钟电路主要由振荡电路、计数电路、显示电路以及校时电路四大部分组成。

下面将对各部分电路进行设计。

以下是本实验所设计的方案：1、电路组成：（1）振荡电路振荡电路振荡电路由555定时器和电阻，电容串并联构成。

图示电路即可产生1HZ的标准秒脉冲，用于电路的计时的脉冲电路原理图如图11所示：图11 555定时器的脉冲电路在采用此方案之前，是用555定时器产生1KHZ的脉冲信号，然后再用三个160计数器依次分频得到1HZ的计数脉冲，虽然用555加接电容和电阻会因没有十分合适的电阻阻值而不是十分的精确，但我们在实验室里接成电路后发现没有很大的区别。

这样子不仅少了些元器件更加的经济，而且电路更简单，在后面画PCB 图时会省去很大的的麻烦，后来在实验的过程中也确实证明了这一点。

（2）计数电路计数电路分别有二十四进制和六十进制的计数器电路组成，对标准脉冲进行计数，用74ls160实现计数，时分电路图如图3、图4所示：时的计数电路实行二十四进制，当到达24小时时，进行清零后又开始新的计数来循环。

计数电路通过输入端进行与非后的输出来实现。

当秒的计数到达59时，再来一个脉冲时，上升沿触发，进到分的个位，同时秒实行置数。

当分的计数到达59，同时秒的计数到达59，再来一个脉冲后，分将进位到时的个位，同时秒与分实现置数，当时计数到23时，秒、分计数到59、59 时，再来一个脉冲将实现整体置数，显示管显示为00 00 00。

图3 二十四进制计数器分秒的计时电路；通过输入1HZ的脉冲到秒计数器，当第一片计数器到达9时，再下一个脉冲来时到达上升沿时进行进位，秒的十位开始计数，依次循环，当秒的十位到达5、个位到达9时，接着下一个脉冲来时，将进行秒到分的进位，分实行六十进制后，再进位到时图4 六十进制计数器2 计数器工作原理：（3）显示电路显示器电路由七段显示译码器和电阻构成，用于将时分秒以十进制数码显示出来。

译码器是编码的逆过程，能够将输入的每个二进制代码赋予的含义“翻译”过来，给出相应的输出信号，译码器的电路图如图4所示：本次实验所用的为共阴数码管。

其电路如图5所示，当给其中某些段落加有一定驱动电压或电流时，这些段会发光，把输入的二-十进制代码转换成十进制码，显示出相应的十进制数码。

图5 译码显示电路图对电路中的主要元件及功能介绍a.译码器74LS48译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路。

它的工作是把给定的代码进行“翻译”，变成相应的状态，使输出通道中相应的一路有信号输出。

译码器在数字系统中有广泛的用途，不仅用于代码的转换、终端的数字显示，还用于数字分配，存储器寻址和组合控制信号等。

译码器可以分为通用译码器和显示译码器两大类。

在电路中用的译码器是共阴极译码器74LS48用74LS48输入的8421BCD 码ABCD译成七段输出a-g，再由七段数码管显示相应的数。

管脚LT、RBI、BI/RBO 都是低电平是起作用，作用分别为：LT为灯测检查，用LT可检查七段显示器个字段是否能正常被点燃。

BI是灭灯输入，可以使显示灯熄灭。

RBI是灭零输入，可以按照需要将显示的零予以熄灭。

BI/RBO是共用输出端，RBO称为灭零输出端，可以配合灭零输出端RBI，在多位十进制数表示时，把多余零位熄灭掉，以提高视图的清晰度。

b.显示器在此电路图中所用的显示器是共阴极形式，阴极必须接地线。

Dpy Blue-CC的管脚功能图如图7所示：图7 数码管（4）电源适配器电路本次试验配备了一个电源适配器，用适配器直接接220V电源，另一端接数字钟即可用，所以本试验没有电源适配器电路。

（5）校时电路由于设置时所导致的时间误差，通常使数字钟上锁显示都是时间与标准时间不一致，这时就需要用校时电路对时和分进行单独校时，将时间调到标准时间。

校时电路通过一个开关与外电路连接。

外电路是用一个琴键开关连接电源和地线，中间用了一个保护电阻。

当开关打到校时电路时，电路是低电平，每按一次琴键开关就产生一个高电平，即产生一个上升沿脉冲，令计数器加1，从而达到校时功能。

其电路如图如下。

图 9 校时电路原理图如上图，开关S2接上端时正常计数，接下端是进入校时电路。

当琴键开关没按下时，输入S2的是低电平，当琴键开关按下时，输入S2的是高电平，从而达到每按一下琴键开关即输出一个脉冲的效果，达到校时的功能。

结合上述的电路，可得出完整的电路：整体电路的PCB图2、方案分析：该方案采用555定时器产生1Hz的脉冲信号作为信号输入，时钟计数部分用六片74LS160进行设计，分别实现时的二十四进制和分、秒的六十进制。

校时电路部分采用两个双刀双掷开关来控制，当开关打到琴键开关端时，计数器停止计数，电路进行校时，每按一次记一个数，直到校时完成，将开关打到进位脉冲端，计数器进行正常计数。

显示电路用六片共阴数码管构成，分别用来显示时、分、秒。

设计该方案的脉冲部分是通过了解当555定时器连接不同阻值的电阻和电容可以产生不通频率的脉冲，在实验时通过脉冲电路可以方便的得到所需的脉冲。