南航金城學院
數位電路實驗課程設計報告
數字鬧鐘
第一部分設計任務
1.1設計任務
設計、製作乙個帶有校時功能、可定時起鬧的數字鬧鐘。
1.2設計指標
1、 有「時」、「分」十進位制顯示，「秒」使用分個位數碼管上的dp點顯示。
2、 計時以24小時為週期。(23:59→00:00)
3、 具有校時電路，可進行分、時較對。
4、 走時過程能按預設的定時時間(精確到小時)啟動鬧鐘產生鬧鈴，鬧鈴響時約3s。
第二部分設計方案
2.1總體設計方案說明
系統組成：
秒訊號發生器：由lm555構成多諧振盪器
走時電路：計數器和與非門組成
校時電路：秒訊號調節
鬧鐘電路：跳線的方法由計數器、解碼器、組合邏輯電路、單穩態電路組成
顯示電路：解碼器數碼管
模組結構與方框圖
第三部分電路設計與器件選擇
3.1 秒訊號發生器
3.1.1模組電路及引數計算
提供秒脈衝
取r1=1.5k,r2=2.4k
c=220uf
t≈1s
3.1.2工作原理和功能說明
3.1.3器件說明
3.2走時電路設計
3.2.1模組電路及引數計算
包括秒計時器、分計時器、時計時器，每一部分由兩片計數器級聯構成。
(1).秒計時器：十進位制與六進製制級聯而成，由兩片74ls163 和與非門實現。
(2).分計時器：同秒計時器。
(3).時計時器：模24，計數顯示00~23。由兩片74ls160和與非門實現。
3.2.2工作原理及功能說明
秒分計時器原理（圖）
時計數器原理
74ls 160其清零方式通常稱為「 非同步清零 」，74ls160同步。即只要清零端有效，不管有無時鐘訊號，輸出端立即為 0。
解碼顯示電路
用解碼器74ls48對計數結果進行解碼，解碼後在共陰極數碼管上顯示。
3.2.3器件說明
3.3時間校對電路
3.3.1 模組電路及引數計算
用555輸出訊號加至分，時計時器使其快速計數
3.3.2工作原理和功能說明
將所需要校對的時或分計數電路的脈衝輸入端切換到秒訊號，使用快脈衝計數，到達標準時間後再切換回正確的輸入訊號。
3.3器件說明
3.4鬧鐘電路設計
3.4.1模組電路及引數計算
3.4.2 工作原理和功能說明
利用解碼器將時計數器輸出進行解碼，在解碼輸出處通過跳線設定起鬧點。
3.4.4 器件說明
單穩態觸發器: 輸出端只有乙個穩定狀態, 另乙個狀態則是暫穩態。加入觸發訊號後，它可以由穩定狀態轉入暫穩態，經過一定時間以後，它又會自動返回原來的穩定狀態。
74ls123 內部包括兩個獨立的單穩態電路。單穩輸出脈衝的寬度，主要由外接的定時電阻( rt )和定時電容( ct )決定。單穩的翻轉時刻決定於 a、b、clr 三個輸入訊號。
74ls123和74ls138的區別
第四部分整機電路
4.1整機電路圖
見報告最後一頁
4.2元件清單
第五部分安裝除錯與效能測量
5.1電路安裝
我們在星期一拿到實驗器件後並沒有直接就開始動手連電路，我們的打算是星期一總體設計電子鐘的布局，以及了解各個元件的功能，星期二針對電子鐘的各個模組的功能進行電路的設計，包括走時電路，校時電路和鬧鐘電路，星期三搭連電路，星期四除錯，星期五答辯。在搭連電路的過程中我的合作者主要負責48和數碼管的連線以及器件電源的連線，我主要負責走時電路以及鬧鐘電路的連線，星期三那下午連線完成，並進行初步的除錯。在連線電路的過程中遵循以下幾個原則：
1、 布局合理，元件布局合理規劃，盡量做到用線最少
2、 導線緊靠麵包板
3、 交叉線路盡可能少
5.2電路除錯
5.2.1除錯步驟及結果 5.2.2故障分析及處理
1、 麵包板測試
我們是將麵包板上的電源插孔的上面部分接高，下面部分接地，在用蜂鳴器除錯的過程中，發現只有接到第二排的電源插孔時蜂鳴器不響，於是我們分析可能是麵包板中間負極連線沒有連好，我們換了一根導線重連後恢復正常。
2、 數碼管和48的測試
接通電源後發現只有乙個數碼管全部不亮，由於已經排除電源沒電的可能，所以我們主要檢查數碼管和48本身，我們將48插緊後數碼管亮了。其中有乙個數碼管的亮度相較於其他三個明顯偏暗，檢查之後沒有發現有任何的問題，我們估計可能是元件本身的問題，在實驗室換了乙個數碼管後恢復正常，至此在48和數碼管的除錯結束。
3、 時間計數電路的測試
採用校時電路除錯的方法，將秒訊號直接接到分電路上，顯示確實是到59後歸零並進製。再將秒訊號直接接到小時電路上顯示到23時歸零。最後將時間調到23:
59分，用秒訊號直接輸出，等待一分鐘後全部歸零，至此時間計數電路的除錯完成，沒有發現任何的錯誤。
4、 鬧鐘電路的測試
在檢查之前的步驟中並沒有連線蜂鳴器，因為每次連線都會發出聲響，比較吵。連線蜂鳴器後，在我們設定的12時時並沒有發出聲響，並且整個過程只有接通的瞬間才會發出聲響，這讓我們匪夷所思，我們先檢查電路連線有沒有錯誤，確認沒有後驗證元件有沒有插緊，發現都沒問題依然是同樣的情況，我們請別組的同學幫我們看看，發現我們乙個138的兩個接地的拐角沒有接地，接地後還是如此，我們就換了乙個138試試，再測試問題解除。（在除錯的過程中因為蜂鳴器一直比較吵，所以我們在後面的除錯過程中一直採用發光二級管代替蜂鳴器，直到問題解除
5、 其他問題
當基本的問題都解決後，我們開始對整個電路做稍微的修改看看會有什麼情況，我們將秒訊號發生器那邊的2.4千歐的併聯乙個小電阻後發現，訊號頻率變快，將220μf的電拆除後發現訊號跳的飛快。
6、 未解決的問題
如果將麵包板的電源線直接接到電源上，並多次開啟關閉電源，發現數碼管一直顯示從00:00開始計數，並且蜂鳴器不響，如果是將電源一直開啟使用麵包板上的電源線一直觸碰的話，數碼管上就會以隨機的數字出現，並且在接通的瞬間蜂鳴器會響。還有就是用校時電路去校時時在接通或斷開的瞬間，數字有時會亂跳。
第六部分課程設計總結
通過本次實驗對輸電知識有了更深入的了解，將其運用到了實際中來，明白了學習電子技術基礎的意義，也達到了其培養的目的。在實驗中，我也遇到了很多挫折，不過我都和同伴一一克服了，大家齊心協力解決了問題，使我明白了和他人共同合作的重要性。在以後的道路上我們也必須深刻認識到團隊合作的精神，投入今後的發展之中。
成功就是在不斷摸索中前進實現的，遇到問題我們不能灰心、煩躁，甚至放棄，而要靜下心來仔細思考，分部檢查，找出最終的原因進行改正，這樣才會有進步，才會一步步向自己的目標靠近，才會取得自己所要追求的成功。
在課程設計過程中，收穫知識，提高能力的同時，我也學到了很多人生的哲理，懂得怎麼樣去制定計畫，怎麼樣去實現這個計畫。因此在以後的生活和學習的過程中，我一定會把課程設計的精神帶到生活中，不畏艱難，勇往直前。
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