一、實驗目的
1、學會綜合運用常用電路單元設計數字系統
2、學會組裝除錯技術
3、完成數字鐘的基本功能及擴充套件電路的設計任務
二、實驗原理
數字鐘是乙個將「 時」，「分」，「秒」顯示於人的視覺器官的計時裝置。它的計時週期為12小時，顯示滿刻度為12時59分59秒，外加pm/am功能。因此，數字鐘電路主要由解碼顯示器、「時」，「分」，「秒」計數器、時段轉換電路。
幹電路系統由秒訊號發生器、「時、分、秒」計數器、解碼器及顯示器、時段轉換電路組成。秒訊號產生器是整個系統的時基訊號，它直接決定計時系統的精度，一般用石英晶體振盪器加分頻器來實現、本實驗用實驗裝置產生基訊號。將標準秒訊號送入「秒計數器」，「秒計數器」採用60進製計數器，每累計60秒發現乙個「分脈衝」訊號，該訊號將作為「分計數器」的時鐘脈衝。
「分計數器」也採用60進製計數器，每累計60分鐘，發出乙個「時脈衝」訊號，該訊號將被送到「時計數器」。「時計數器」採用12進製計時器，可實現對12小時的累計。解碼顯示電路將「時」、「分」、「秒」計數器的輸出狀態菁七段顯示解碼器解碼，通過六位led七段顯示器顯示出來。
1、振盪器
振盪器的作用是產生時間標準訊號。數字鐘的精度就是主要取決於時間標準信的頻率和穩定度，試驗中使用模板訊號發生器。
2、計數器
根據計數週期分別組成兩個60進製（秒、分）和乙個12進製（時）的計數器。把它們適當連線可以構成秒、分、時的計數，實現計時功能。
3、解碼和數碼顯示電路
解碼和數碼顯示電路是將數字鐘的計時狀態直觀清晰地反映出來。可被人們的視覺器官所接受。顯示器件選用led七段數碼管。在解碼顯示電路輸出訊號的驅動下，顯示出清晰直觀的數字符號。
4、原理框圖
數字鐘的工作原理
1)晶體振盪器電路
晶體振盪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.圖3-2所示電路通過cmos非門構成的輸出為方波的數字式晶體振盪電路,這個電路中,cmos非門u1與晶體,電容和電阻構成晶體振盪器電路,u2實現整形功能,將振盪器輸出的近似於正弦波的波形轉換為較理想的方波.輸出反饋電阻r1為非門提供偏置,使電路工作於放大區域,即非門的功能近似於乙個高增益的反相放大器.
電容c1,c2與晶體構成乙個諧振型網路,完成對振盪頻率的控制功能,同時提供了乙個180度相移,從而和非門構成乙個正反饋網路,實現了振盪器的功能.由於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,有利於減少分頻器級數.
從有關手冊中,可查得c1,c2均為30pf.當要求頻率準確度和穩定度更高時,還可接入校正電容並採取溫度補償措施.
由於cmos電路的輸入阻抗極高,因此反饋電阻r1可選為10mω.較高的反饋電阻有利於提高振盪頻率的穩定性.
2)分頻器電路
通常,數字鐘的晶體振盪器輸出頻率較高,為了得到1hz的秒訊號輸入,需要對振盪器的輸出訊號進行分頻.
通常實現分頻器的電路是計數器電路,一般採用多級2進製計數器來實現.例如,將32768hz的振盪訊號分頻為1hz的分頻倍數為32768(215),即實現該分頻功能的計數器相當於15極2進製計數器.常用的2進製計數器有74hc393等.
3)時間計數單元
時間計數單元有時計數,分計數和秒計數等幾個部分.
時計數單元一般為12進製計數器計數器,其輸出為兩位8421bcd碼形式;分計數和秒計數單元為60進製計數器,其輸出也為8421bcd碼.
5、實現方案
自行選擇晶元，例如74ls90、74ls192、74ls160、74ls161等常用數位電路積體電路，來完成電路的設計與除錯，並最終完成設計。
三、實驗裝置與器件
數位電路實驗裝置， cc40192、74ls00、74ls20、74ls74等常用數位電路積體電路，常用儀器等。
四、實驗內容
1、自選常用數字積體電路設計數字電子鐘。要求實現基本功能：
① 準確計時，以數字形式顯示時、分、秒的時間
② 小時的計時要求為「12 翻 1」，分和秒的計時要求為 60 進製
2、在實現基本功能進行功能擴充套件 ：
① am/pm切換
五、實驗報告
1、設計數字電子鐘基本走時電路
本實驗用到實驗4計數器及其應用中的「特殊12進製」、「60進製」電路接法，按照實驗4中接法得到2個60進製和1個特殊12進製電路模板，然後分別構造秒、分進製訊號，即將「秒模組」的、，、通過與非門，得到秒的進製訊號端,接到「分模組」的；同樣，將「分模組」的、，、通過與非門，得到秒的進製訊號端,接到「時模組」的。通過構造進製端連線得到的電路即為乙個能夠正常走時的電路模組。
2、構造am/pm切換電路模組
用74ls74構造乙個觸發器,為上公升沿有效觸發器，將「時模組」高片和低片通過乙個與非門，接至觸發器的cp端，將q和端接到顯示邏輯電平顯示，即得到了am/pm顯示結果。
六、實驗心得
設計過程中遇到的問題及其解決方法.
在檢測cd4511驅動電路的過程中發現數碼管不能正常顯示的狀況,經檢驗發現主要是由於接觸不良的問題,其中包括線的接觸不良和晶元的接觸不良,在實驗過程中,數碼管有幾段二極體時隱時現,有時會消失.用5v電源對數碼管進行檢測,一端接地,另一端接觸每一段二極體,發現二極體能正常顯示的,在檢測過程中發現有幾根線有時能接通,有時不能接通,把接觸不好的線重新接過後發現能正常顯示了.其次是由於晶元接觸不良的問題,而檢測的導線狀況良好,其解決方法為把cd4511的晶元拔出,根據麵包板孔的的狀況重新調整其引腳,使其正對於孔,再用力均勻地將晶元插入麵包板中,此後發現能正常顯示,本次實驗中還發現一塊壞的led數碼管和兩塊壞的cd4511,經更換後均能正常顯示.
在連線六進製制的過程中,發現電路只能4,5的跳動,後經發現是由於接到與非門的引腳接錯一根所至,經糾正後能正常顯示.對該設計的建議：
此次的數字鐘設計重在於**和接線,雖然能把電路圖接出來,並能正常顯示,但對於電路本身的原理並不是十分熟悉.總的來說,通過這次的設計實驗更進一步地增強了實驗的動手能力.
數字電子時鐘開題報告
參考文獻 1 林凌,李剛,丁茹,李小霞.新型微控制器介面器件與技術 m 西安 西安電子科技大學出版社,2005年.2 高偉.at89微控制器原理及應用 m 北京 國防工業出版社，2008年.3 蔡朝陽.微控制器控制實習與專題製作 m 北京 北京航空航天大學出版社,2006年.4 楊凌霄.微型計算機原...
數電電子時鐘設計報告
電子技術課程設計 數字電子時鐘 學院 計算機學院 專業 電子資訊科學技術 成員 姚俊 2012142219 曹勤2012142216 指導教師 陳明 設計乙個能校準時 分的數字電子時鐘，要求 1 時鐘的 時 分 秒 要求各用兩位顯示 2 顯示採用六隻led數碼管分別顯示時分秒 3 時間的小時 分鐘可...
arm實驗8電子時鐘實驗
一 實驗目的 1 了解嵌入式作業系統的構架以及具體的 cos ii 的組成 2 掌握如何在 cos ii 作業系統下編寫多工應用程式 3 了解作業系統的移植方法 4 熟練掌握基於 cos ii 作業系統的編寫格式。二 實驗裝置 1 硬體 pc機 seaarm5.0 2 軟體 ads1.2 h jta...