数电综合设计实验数字钟

一、实验过程A)理论设计与仿真阶段；B)电路安装与调试阶段；C)撰写实验报告阶段。综合设计性实验多功能数字钟的设计二、应达到的基本要求n独立完成实验的理论设计与仿真；n学会查阅技术手册和文献资料；n进一步熟悉常用集成电路的使用方法和电子仪器的使用方法；n初步掌握电路的调试技能和故障排除方法；n撰写实验报告；三、设计与仿真阶段（1）电路方框图；（2）详细的电路原理图；（3）元器件的引脚图及功能；（4）电路工作原理的说明；（5）元器件清单（必须是实验室已有的元器件）；关于“理论设计”的三种情况：一、自己参考有关资料独立进行设计；二、消化理解参考资料上有关课题的电路原理及详细电路图，并在此基础上有一些自己的改进或增加部分功能电路；三、完全复制资料上或其他同学的电路，不作任何消化理解，对电路工作原理“一问三不知”；不允许出现第三种情况！！！验收时要有调试记录和测试结果。关于“调试方法”：做到：（1）接线正确，可靠；常见错误：接线错误、面板接触不良（2）供电电源大小、极性正确；常见错误：电源大小不对、极性不正确或根本没有供电。（3）采用的集成电路是好的；常见错误：集成电路已坏，引脚连接错误、引脚所加电平不正确等。（4）掌握基本的调试方法、故障查找及排除方法。常见错误：不使用万用表或示波器。四、安装与调试阶段五、综合设计性实验报告的主要内容1.设计任务与要求；2.设计方案和单元电路工作原理；3.电路调试过程及调试记录；4.实验结果讨论与分析；5.完整的电路原理图。六、设计举例：多功能数字钟的设计任务与要求：1．设计一个具有“时”、“分”、“秒”显示的数字钟；2．具有校时功能；3．具有整点报时功能；4．具有定时闹钟功能；5．秒信号产生电路采用石英晶体构成的振荡器实现（4MHz或32768Hz）。秒信号产生电路24进制计数器60进制计数器60进制计数器a~g7CD4511CD4511CD4511CD4511CD4511CD4511QD~QA秒显示00~59秒分显示00~59分小时显示00~23小时显示译码器数码管共阴极数码管与74LS48或CD4511搭配！用2片74LS90（290/390）组成24进制计数器方法:首先将每片74LS90构成十进制计数器；然后级联组成100进制计数器；最后采用“整体反馈清零”方法实现：即用十位的QB和个位的QC送R0(1)和R0(2)，这样，计数范围变为00～23，即24进制计数器012......230000000000000001......00100011(00100100为过渡状态)QDQCQBQAS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPBCPACP74LS90QDQCQBQAS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPBCPACP74LS90用2片74LS90组成24进制计数器100进制计数器,计数范围:00~99。十位个位利用100进制计数器可构成小于100的任意进制计数器。用2片74LS90组成24进制计数器QDQCQBQAS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPBCPA74LS90QDQCQBQAS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPBCPA74LS90CP计数范围为00～23R0（1）、R0（2）同时为1，输出清0方法1：采用6X10:用2片74LS90组成60进制计数器用一片74LS90组成六进制计数器QDQCQBQAS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPBCPACP计数脉冲先接成十进制计数器过渡状态问题：进位信号如何产生?波形如何？方法2：采用整体反馈清零构成60进制计数器：(1)首先将每片74LS90连接成8421BCD码的10进制计数器；(2)然后将低位片的进位信号QD送给高位片的CPA，从而串接成100进制计数器；(3)在此基础上，采用“整体反馈清零”或“整体反馈置数”方法构成小于100的任意进制计数器。问题：能否用2片74LS161分别组成24和60进制计数器？秒脉冲产生电路的设计：（1）采用555定时器构成多谐振荡器：缺点：频率不准确。（2）采用石英晶体振荡器：优点：振荡频率准确，电路结构简单。常用电路形式：两种。输出方波uO的频率=石英晶体的固有谐振频率R1=R2=0.7-2kC1=0.01F耦合电容C2=10pF防止寄生振荡产生。电路形式一：实际应用中，为了改善输出波形和增强带负载能力，通常还在Uo输出端再加一级反相器。石英晶体4MHz11R1R2C1uoAC2分频电路秒脉冲晶体振荡器32768Hz共32768分频2分频电路（共15个）CP1秒222电路形式二：晶体振荡器32768Hz1R110M1uoC220P32768分频电路秒脉冲C15-50P石英晶体32768Hz振荡器中的非门和分频电路通常由一块集成电路CD4060（14位二进制串行计数器）实现。11C2C1石英晶体32768Hz14级计数器振荡器中的非门和分频电路通常由一块集成电路CD4060（14位二进制串行计数器）实现。3脚Q14：输出2Hz111012脚应接地CD406012345678161514131211109Q12Q13Q14Q6Q5Q7Q4VssVDDQ10Q8Q9CLRCP1CP0CP0CD4060其它功能的设计校时功能；整点报时功能；定时闹钟功能。校时功能:其要求为：（1）只进行分、时的校时。（2）在小时校时时不影响分、秒的正常计数；在分校时时不影响小时、秒的正常计数。设计思路：(1)用二选一的数据选择器实现。(2)用集成门电路实现。(3)用单次脉冲产生电路控制。整点报时功能：（1）利用分位60进制计数器的进位信号。单稳态触发器蜂鸣器（4）要求在差10秒为整点时产生每隔1秒鸣叫1次的响声：共叫5次，每次持续1秒，前4声为低音500Hz，后1声为高音1KHz.用集成门可实现。（2）利用比较器或集成门实现。（3）实现“整点为几报几下”。定时闹钟功能：具体要求为：定时时间到时发出闹时信号，持续时间为1分钟或不限或仿广播电台报时（4低音1高音的顺序，高音的结束时刻为正点时刻）。（1）利用多片比较器实现，预置时间为二进制数。（2）利用多片BCD码译码器实现，预置时间为十进制数。（3）谢谢各位!