电子技术综合设计报告 数字电子钟设计

电子技术综合设计报告 01 设计一个数字电子钟

一、设计要求：

设计一个数字电子钟电路，能用六个数码管分别显示小时（24小时制）、分钟、秒，能预置初始时间。

二、设计方案：

1、设计原理及设计方案选择：

此设计共需要六个LED数码管，所以选择六个芯片分别单独控制每一个数码管，时钟脉冲电源只对最低位芯片，既秒钟的个位芯片输出信号，到数码管走到9时，由于芯片的QD，QA端均为高电位，由所以由与非门控制信号向前一个芯片进位，并对本身芯片回零，当秒钟十位走到6时也向前进位，依次类推。在实现二十四进制时，由于十位部分与个位部分的输出端显示为“0010”,“0100”所以，由十位部分的QB端与个位部分的QC端连接一个与非门同时输入给芯片的异步清零端实现清零。预置初始时间功能由开关实现，在实现此功能时将各个芯片之间的联系断开，并将时钟脉冲分别接到每一个芯片上，由开关控制，每按一下开关输入一个脉冲，从而达到置数功能。 2、元器件选择及参数计算：

元器件有6个LED数码管，6个74LS161N型芯片，5个与非门，2个与门，5个非门，6个单刀单掷开关，7个单刀双掷开关，一个时钟脉冲电压源。

7个单刀双掷开关中第一个开关为控制置数功能，键盘控制为A，当按下A时，时钟停止 运行，可以实现置数，其余六个开关分别控制6个数码管 ，键盘控制为5,6,7,8,9,0，每按两下则数码管显示加1，再按A键则按照以预置好的时间继续运行。 三、设计电路

四、设计总结：

1、调试中遇到的问题： （1）、显示小时的两个数码管在低位走到九后没有向前进位。连接电路图如下图所示。

（2）、理论上能实现的置数在模拟时不能实现。如下图为秒钟显示部分。

2 、第一个问题分析:

在练好电路后，运行时不论怎么样，时钟十位部分均显示为零，寻找问题时我首先从十位部分的信号输入找起，如上图所示，十位部分信号由各位部分芯片提供，在个位数字置九后，由一个与非门和一个非门输出一个高电平信号，这部分没有问题。接着我检查了十位部分芯片回零端，结果发现了问题所在。如上图所示，由于此处是24进制，所以我采用的回“0”方法是，当十位显示“2”，个位显示“4”时，也就是十位部分的QB与个位部分的QC均为高电平时，通过一个与非门产生低电位，同时输入给两个74LS161N的异步清零端，从而实现清零。但问题出现在这里。因为个位部分清零端不光有24进制清零一个输入，还有其自身的十进制清零输入，这样就使个位部分的十进制清零信号同时输入给了十位部分的异步清零端，这样在运行时，当个位走到“10”，向前发出一个进位信号，同时这也是自身的清零信号，所以这时十位部分芯片接受到了一个进位信号，但同时异步清零端也变成了低电位，由于异步清零端有着最高优先级，所以被清零。 解决问题方法：

由以上分析可以看出，解决此问题的方法就是使个位单独回零的输入线与满24回零的输入线不直接相连，而同时又不影响两种回零功能，所以这里我采用将两条线接在一个与门上，这样两条线的信号就不相互影响，但不论哪一条线输入低电位信号，个位部分芯片均能实现清零功能。修改后电路图如下

3、第二个问题分析

在秒钟显示部分，秒钟的个位数字能实现制数，但十位部分不能实现此功能，所以我首先将十位部分电路单独取出运行，发现能实现置数功能，而两部分的置数原理相同，所以接下来我开始寻找两部分电路的不同上。最终我发现两部分电路的不同在于，个位部分电路不论是“运行阶段”还是“置数阶段”，均是由时钟脉冲电源提供信号，而十位部分在“运行阶段”由个位部分的进位提供信号，而“置数阶段”则改为由时钟脉冲电源提供信号。针对这不同，我将电路中个位端向十位端输入信号的导线先行断开，然后再进行置数则此时能实现置数功能。所以我认为当不断开此线时，由个位端输出的信号会对时钟脉冲电源信号产

生影响，故不能实现置数。 解决问题方法：

此问题解决的关键在与在置数时将前一位的进位输出信号断开，所以这里我采用最简单的办法既在进位输出这条导线上加上一个开关，而由于此开关要实现的是进位功能，所以它要和置数功能按钮同时开闭，在这里我将这些开关均用键盘上的A键控制，初始时这些开关均开启，能实现置数功能。在置数完毕后按下A键则可以按照所置的数正常运行电路。修改后电路如下图所示，