课 程 设 计
课程名称 数字电子技术 课题名称 多功能数字钟
专 业 电气工程及其自动化 班 级 学 号 姓 名 指导教师
2010年 9 月 25 日
湖南工程学院
课程设计任务书
课程名称 数字电子技术 课题名称 多功能数字钟
专 业 电气工程及其自动化 班 级 学 号 姓 名 指导教师
任务书下达日期：2010年 9月25日
设计完成日期：2010年 10月8日
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设计内容与设计要求 一、设计内容： 1、 2、 3、 准确及时，以数字形式显示，时、分、秒的时间； 小时计时要求“24翻1”，分和秒的计时为60进制； 可以手动校正：能进行时、分、秒的时间校正，只要将开关置于手动位置，可对时、分、秒进行手动脉冲输入调整或连续脉冲输入的校正； 4、 整点报时：整点报时电路要求在每个整点前鸣叫5次低音（500HZ），整点在鸣叫1次高音（1000HZ）； 5、 闹铃系统 二、设计要求： 1、 设计思路清晰，给出整体设计框图； 2、 设计各单元电路，给出具体设计思路、电路器件； 3、 总电路设计； 4、 计算机仿真 5、 安装调试电路； 6、 写出设计报告；
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主要设计条件 1. 提供直流稳压电源、示波器； 2 . 提供 TTL集成电路芯片、电阻、电容及插接用面包板、导线等。 说明书格式 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 课程设计封面； 课程设计任务书； 说明书目录； 设计总体思路，基本原理和框图； 单元电路设计（各单元电路图）； 总电路设计（总电路图）； 安装、调试步骤； 故障分析与电路改进； 总结与设计调试体会； 10、 附录（元器件清单）； 11、 参考文献； 12、 课程设计成绩评分表。
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进 度 安 排 第一周 星期一 上午 安排任务、讲课。 星期一 下午 星期二 下午 查资料、设计 星期三开始 1、 2、 3、 4、 计算机仿真 测试元器件 调试单元电路 调试总电路 第二周 星期二——星期四 1、 2、 星期五 答辩 地 点：实验楼四楼 电子综合实验室 参 考 文 献 《电子技术课程设计指导》 彭介华、主编 高等教育出版社 《电子线路设计、实验、测试》 谢自美主编 华中理工出版社。
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调试验收 写课程设计报告书
目 录
目 录 ................................................... 6 一．设计总体思路，基本原理和框图 .......................... 7
1.总电路图设计思路 ..................................... 7 2.系统设计框图 ......................................... 8 二 .单元电路设计 .......................................... 9
1、递增计数器 .......................................... 9 2、秒、分、时计时器 ................................... 13 3. .闹钟系统及其显示 .................................. 14 4. .调时电路 .......................................... 14 三．总电路图 ............................................. 15 四．安装调试步骤 ......................................... 17 五．故障分析与电路改进 ................................... 18 六.总结与调试体会 ........................................ 20 七．附录(元器件清单) ..................................... 22 八．参考文献 ............................................. 22 电气与信息工程系课程设计评分表 ............................... 23
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一．设计总体思路，基本原理和框图
1.总电路图设计思路
多功能数字钟师一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。它由振荡器、分配器、计数器、译码器和显示电路组成。振荡器与分配器组成秒脉冲输出装置，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，分计数器计满60后触发时计数器点路，当计满24小时候又开始下一轮的循环计时。
通过校时电路可以对分和时进行校时。且计时过程具有报时功能，当时间到达整点前5秒蜂鸣器每秒响1次，当到达整点时再响高音一次。
闹钟电路通过设置目标时间，与计时电路进行比较，相同则输出电信号发出报警。
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2.系统设计框图 如下所示：
显示器 显示器 显示器 24进制计数器 60进制计数器 60进制计数器 1HZ 时校 分校 秒校 单次或连续脉冲 晶体振荡器 分频器 图
1.1 电路的系统框图
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二 .单元电路设计
1、递增计数器
（1）递增计数器的设计
这一部分电路采用中规模集成电路74ls290实现加法的计数， 由课题得知需要60进制以及24进制计数器。由74290功能得知，将CP0和Q3 相连，计数脉冲由CP1输入得到8421BCD码十进制计数功能。
如要得到60进制加数器，需要将一个74290接成7进制组成十位，一个74290接成10进制组成个位并且将个位的Q3端接到十位的CP0。下图为6进制接法
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（2）60进制递增计数器的电路图 其图如下：
图2、加法计数器
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其中，74LS290的引脚图如图3所示
图3、74LS290的引脚图
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74LS290的功能表如表1所示
表1 74LS290功能表
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2、秒、分、时计时器
（1）秒、分、时计时器的设计
这一部分电路采用中规模集成电路74ls290组成的加数器实现秒、分、时的计数，其中秒、分、时为六十进制，时为二十四进制。从图二可以看出秒、分两组六十进制计数电路完全相同。当计数到59时，再来一个脉冲变成00，然后再重新开始计数。利用异步清零反馈到CR端而实现个位十进制，十位六进制的功能。
时计数器分为二十四进制，当开始计数时，各位按十进制计数，当计到23时，这时再来一个脉冲，应该回到0。所以这里必须使个位既能完成十进制计数，又能在高低位满足23这一数字后，时计数器清0，图中使用了十位的2和个位的4相与非后再清0 （2）其电路图如下所示
图4、秒、分、时计数器
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3.闹钟系统及其显示
（1）.闹钟系统及其显示原理
闹钟由可调时、分显示器，4个74290芯片，3个4077芯片和两个7421芯片的电路构出时钟的多功能部分。其中，四个74290和四个显示器构成定时闹钟的显示部分（调时部分可以由开关3、4直接控制电路与振荡器的连接来实现）；4077芯片的作用是比较实际时钟部分与闹钟部分的输出数据是否一致，再由两个7421芯片校验作最后校验，当全部输出对比为真时，则发光二极管亮起来，实现定时闹钟功能
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（2）其电路图如下所示：
图5、闹钟电路图
4.调时、调分电路
如电路图（全图），将时、分电路的计数器直接接到振荡器，再分别由开关“1”及“2”控制电路的接通与断开，实现调时、调分。
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三．总电路图
总电路图设计如图所示：
图6、总电路图
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四．安装调试步骤
1. 先观察面包板和实验箱的相关器件是否完善，仪器的好坏直接决定了实习的功败垂成。然后再观察它们的构造，因为比较熟悉其构造和功能，才能使以后的操作更加迅捷。
2. 检测各个芯片及导线，只有好的芯片和导线才有可能实现其功能。如果是坏的芯片或导线，设计的再好的电路也不可能实现功能，所以不要小看这个步骤，这是最基本的一步。
3. 把各芯片安到面包板上，合理布局芯片。合理的布局会为以后的接线带来很大的方便。
4. 现在就可以接线了。按照已经设计好的电路图接线，由于线路比较复杂，所以接线也要合理，美观。这样对以后的线路检查也会带来方便。
5. 检测电路故障，找出电路故障所在并解决，而且不断地调试电路，直到电路达到所要求的功能。
6. 如果时间还有允许，而且自己还有兴趣，那么就可以再搞一些功能扩展。
7. 最后再验收一下电路，检查下功能是否完善。如果完善，那么电路就算完成了！
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五．故障分析与电路改进
在接线过程中遇到不少的故障，主要有以下几处: 故障一：通电后导线发热并冒烟
分析：该故障比较严重要及时断电防止烧坏芯片与元件，最有可能是出现短路，重点检查接地是否良好，还有可能是所加电压太大 故障二：芯片不能正常工作
分析：[1]芯片本身就是坏的；[2]未给芯片通电，接电源和接地处的导线出现断路； [3]芯片未插好，在安装芯片过程中将管脚折断或扭曲；[4]接线错误，如将输入端和输出端接反 故障三: 数码管灯不亮
分析：[1]数码管原本就是坏的；[2]通电情况不好，电源未接通，接地未接好； [3]接线错误，接线过程中出现短路、断路 故障四：数码管能显示但输入脉冲后不能倒计时
分析：[1]连接脉冲输入的导线出现断路；[2]脉冲未接在芯片74290的11号管脚；
故障五：数码管能正常工作但出现乱跳现象
分析:[1]芯片74290输出端Q0Q1Q2Q3未接好，导线接触不良;[2]重点检查芯片74290的4号、5号、8号、9号管脚的连线是否正确；[3]芯片74LS04的管脚是否连接正确 故障六：不能正常进位
分析：[1]没给进位/借位信号；[3]连接在74290输入端的连线接触不良
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电路改进：主要是将导线束理清楚，接电源线尽量统一用红线，地线统一用黑线；在接显示管的四个输入端时导线依次用红橙黄绿，以便排查故障时方便检查；导线尽量不要交叉，尽量用短线；同类芯片在安装时要接在电路板的同一行防止出错。
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六.总结与调试体会
终于，这快两周说长不长说短也不短的课程设计还是落下了帷幕，这次课程设计或多或少给我们每个人都带来了收获。现在回想起来还历历在目，可以说这课程设计是一种对自己的所学知识的一种综合性测试。要在平时我可能就平平凡凡的度过了，但这十几天的实习却给了我许多很不一样的感受、体会，觉的很充实，虽然有时会有点困惑，遇一些难免会遇到的困难，但更多的是收获成功的那种无法抑制的喜悦与成就感。
我们这组做的课题是多功能数字钟电路。要求利用所学知识设计制作一个数字钟系统，具有计数，报时，调整，闹铃功能。开始设计时我感觉很多问题都弄不太懂，也无从下手，需要用到什么芯片，怎么实现这些功能？接下来的两天我在图书馆以及网上查找了相关资料和复习以前所学的相关内容，跟同组的同学认真的思考跟讨论。最终确定了方案，我们将设计分成了两个模块，选择了74290为主要芯片，先从设计秒分时电路起。后来我们再把报时以及闹铃系统在秒分时的基础上设计了出来。其中也遇到了不少的麻烦，比如说怎么让报时电路在准确的时间进行启动报时，我们想了好久，怎么设计都达不到理想的效果。后来查阅了相关的资料，并通过许多人的帮助，最终达到了目的。在这个过程中我学了不少的知识，扫除了以前的许多知识盲点，现在弄懂了好多。心里成就感油然而生！
接下来的一周主要是电路的安装与调试。原本以为会比设计电路简单很多，没想到会这么麻烦，面包板上的孔密密麻麻的，一不小心
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就会接错。我们把所有的线路仔细接好后，原本以为没什么大问题了，结果通电一试电路不能工作。弄得我们十分气馁。因为线实在是太多了，根本不好检查。后来我们把线拆了重新接，就这样接了又接拆了又拆，不知道接了多少次，慢慢的我们找到了诀窍，先从计数电路检查接线，然后再检查其他的附属功能。我们检查了很久，线路都没问题，后来换了个插板，线路就能正常的工作了。接下来的线路接的十分辛苦，但我们却依然没放弃而是一步步的接线，最终在十几次失败之后我们终于成功的接好了线。
通过这次课程设计我学到了很多知识，也锻炼了自己在遇到事情的处理能力及耐心，更从中取得了自信。同时也明白了自己知识的欠缺，以及理论跟实践的不同，在今后的学习中要注重对重点知识的掌握，把理论跟实践结合起来。相信只要自己努力，遇事积极思考，没什么事情做不好。我们在做电路设计仿真图的时候，有几次实在是不懂了就去问黄老师，老师给我们讲解后，让我们茅塞顿开，使我们少走了不少弯路。当然还要感谢我的组员他们，没有他们我一个人肯定是不能完成的，这次课程设计也教了我要学会团队合作，几个人的力量肯定比一个人的力量大。总之，这次课程设计真的让我受益匪浅。
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七．附录(元器件清单)
器件型号 74LS290 4077 74LS00 74LS21 74LS08 用途介绍 计数器 四异或门 数量 10 6 4 2 4 2输入与非门 4输入端双与门 2输入与门
八．参考文献
高等教育出版社
1、《电子技术课程设计指导》 彭介华、主编
2、《电子线路设计、实验、测试》 谢自美主编 华中理工出版社 3、《电子线路设计、实验、测试》（第二版）华中理工大学出版社 谢自美主编
4《数字电路与可编程技术实验教程》 武俊鹏 哈尔滨工业大学出版社
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电气与信息工程系课程设计评分表
评 价 项 目 优 设计方案的合理性与创造性 软件设计完成情况 硬件调试完成情况 设计说明书与设计图纸质量 答辩情况 独立工作能力 完成任务情况 出勤情况 综 合 评 分
指导教师签名：________________
良 中 及格 差 日 期：________________
注：①表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；
②此表装订在课程设计说明书的最后一页。课程设计说明书装订顺序：封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。
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