(論文)數(shù)電課程設(shè)計——數(shù)字鐘最新優(yōu)秀畢業(yè)論文資料搜集嘔血奉獻(xiàn)

數(shù)字鐘1 設(shè)計任務(wù)與要求1.1 設(shè)計任務(wù)數(shù)字鐘是一種用數(shù)字顯示秒、分、時的計時裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相比，它具有走時準(zhǔn)確、顯示直觀、無需機(jī)械傳動等優(yōu)點(diǎn)。因而得到了廣泛的應(yīng)用。小到人們?nèi)粘Ｉ钪械碾娮邮直?，大到車站、碼頭、機(jī)場等公共場所的大型數(shù)字電子鐘。本次課程設(shè)計要求以中規(guī)模集成電路為主，利用所學(xué)知識，設(shè)計一個數(shù)字鐘。通過本次課程設(shè)計，進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)字電路綜合應(yīng)用能力，掌握數(shù)字電路的設(shè)計技巧，增強(qiáng)實(shí)踐能力，以及熟練掌握數(shù)字鐘的系統(tǒng)設(shè)計、組裝、調(diào)試及故障排除的方法。1.2 設(shè)計要求數(shù)字鐘采用數(shù)碼管顯示，顯示范圍0時0分00秒23時59分59秒； 提出至少兩種設(shè)計實(shí)現(xiàn)方案，并優(yōu)選方案進(jìn)行設(shè)計； 有校時功能，可以分別對時及分進(jìn)行單獨(dú)校時，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時間；電路具有整點(diǎn)報時功能，報時聲響為四低一高，最后一響正好為整點(diǎn)； 并且要求走時準(zhǔn)確。 畫出電路原理圖（或仿真電路圖）；選擇元器件及參數(shù)，列出有相關(guān)元器件清單；自行裝配和調(diào)試，并能發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。編寫設(shè)計報告，寫出設(shè)計與制作的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會。2 總體概要設(shè)計數(shù)字鐘的電路組成方框圖如圖2.1所示。由圖可見，數(shù)字鐘由晶振分頻、計時、校時、鬧鈴設(shè)置、比較、鬧響延時、顯示選擇、譯碼顯示九個模塊組成，其中計時模塊是整個電路的核心，其他模塊可看作輔助電路，幫助完成增強(qiáng)功能。晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768z的脈沖，可保證數(shù)字鐘的走時準(zhǔn)確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。分頻器電路將32768z的高頻方波信號分頻后得到1Hz的方波信號，可以供秒計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)。同時可得得到2Hz的調(diào)節(jié)脈沖和512和1024Hz的報時脈沖。分頻器實(shí)際上也就是計數(shù)器。 時間計數(shù)電路由秒計數(shù)器、分計數(shù)器及時計數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒計數(shù)器、分計數(shù)器為60進(jìn)制計數(shù)器，時計數(shù)器設(shè)計為12進(jìn)制計數(shù)器或者24進(jìn)制計數(shù)器，我們這里設(shè)計鬧響計數(shù)器為30進(jìn)制計數(shù)器，由秒向的進(jìn)位信號驅(qū)動，即鬧鈴鬧響最長時間為30分鐘。 譯碼顯示電路將計數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。顯示采用LED。比較模塊在鬧鈴時間與時鐘計數(shù)器時間相等時給出一個信號。鬧響延時在收到比較模塊的信號后給出最長一個長達(dá)三十分鐘的選通信號。整點(diǎn)報時在整點(diǎn)時發(fā)出四低一高的報時響聲，并且鬧鈴開啟的情況下到設(shè)置的鬧鈴時間時發(fā)出鈴聲。顯示選擇模塊在設(shè)置鬧鈴時選擇顯示置鬧時間,在平時顯示時鐘時間。譯碼顯示分頻器晶體振蕩器整點(diǎn)報時校時顯示選擇計時比較鬧響延時鬧鈴設(shè)置 1Hz2Hz512Hz1024Hz 圖2.1 總體電路設(shè)計方框圖3 單元模塊電路設(shè)計分析與方案論證3.1 時鐘驅(qū)動脈沖產(chǎn)生模塊時鐘驅(qū)動脈沖產(chǎn)生模塊是構(gòu)成數(shù)字式時鐘的核心，它產(chǎn)生一個矩形波時間基準(zhǔn)源信號，其穩(wěn)定性和頻率精確度決定了計時的準(zhǔn)確度，振蕩頻率愈高，計時精度也就愈高。分頻器采用計數(shù)器實(shí)現(xiàn)，以得到1s（即頻率為1Hz）的標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖。方案一：該部分電路可以用555定時器構(gòu)成，如圖3.1.1所示，是一個由555 定時器構(gòu)成的1Hz脈沖發(fā)生電路，脈沖信號從3號引腳輸出，通過改變電路中的電阻和電容可以得到不同頻率的脈沖。其計算方法是：tpl=R2Cln2；tph=（R2+R2）Cln2。圖3.1.1 秒脈沖發(fā)生器 方案二：圖3.1.2所示電路通過與CD4060的非門構(gòu)成的輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩電路，這個電路中，非門U1與晶體、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路，U2實(shí)現(xiàn)整形功能，將振蕩器輸出的近似于正弦波的波形轉(zhuǎn)換為較理想的方波。輸出反饋電 阻為非門提供偏置，使電路工作于放大區(qū)域，即非門的功能近似于一個高增益的反相放大器。電容1、2與晶體構(gòu)成一個諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對振蕩頻率的控制功能，同時提供了一個度相移，從而和非門構(gòu)成一個正反饋網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)性及準(zhǔn)確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。圖3.1.2 晶體振蕩電路晶體XTAL的頻率選為32768HZ。該元件專為數(shù)字鐘電路而設(shè)計，其頻率較低，有利于減少分頻器級數(shù)。其中C1、C2 為22pF，當(dāng)要求頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度更高時，還可接入校正電容并采取溫度補(bǔ)償措施。由于CMOS電路的輸入阻抗極高，因此反饋電阻R1可選為20M。較高的反饋電阻有利于提高振蕩頻率的穩(wěn)定性。 555定時器和晶體振蕩器構(gòu)成的脈沖發(fā)生器相比，由于電阻電容及其自身的精度的影響，其精度相對差一些，穩(wěn)定度不讓晶振且電路要復(fù)雜些，所以本次設(shè)計采用晶體振蕩器。分頻器電路 通常，數(shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了得到z的秒信號輸入，需要對振蕩器的輸出信號進(jìn)行分頻。通常實(shí)現(xiàn)分頻器的電路是計數(shù)器電路，一般采用多級2進(jìn)制計數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。例如，將32767z的振蕩信號分頻為1Hz的分頻倍數(shù)為32767（215），即實(shí)現(xiàn)該分頻功能的計數(shù)器相當(dāng)于15級2進(jìn)制計數(shù)器。計數(shù)器可用多種方法構(gòu)成，在下面的計時部分還會講到。本設(shè)計中采用CD4060來構(gòu)成分頻電路。CD4060在數(shù)字集成電路中可實(shí)現(xiàn)的分頻次數(shù)最高，而且CD4060還包含振蕩電路所需的非門，使用起來很方便，并且可以從它的3、4、5號引腳分別得到2Hz、512Hz、1024Hz的調(diào)整信號和蜂鳴器驅(qū)動信號。CD4060計數(shù)為最高為級進(jìn)制計數(shù)器，可以將32767Z的信號分頻為2HZ，再經(jīng)過D觸發(fā)器74LS74可以將它分為1HZ的信號。如圖3.1.3所示，可以直接實(shí)現(xiàn)振蕩和分頻的功能。（注：11、10號引腳接晶振） 圖3.1.3 分頻電路3.2 時間計數(shù)模塊 時間計數(shù)模塊有時計數(shù)、分計數(shù)和秒計數(shù)等幾個部分。時計數(shù)模塊一般為24進(jìn)制計數(shù)器計數(shù)器，其輸出為兩位8421BCD碼形式；分計數(shù)和秒計數(shù)模塊為60進(jìn)制計數(shù)器，其輸出也為8421BCD碼?？梢杂煤芏喾N方法構(gòu)成計數(shù)器，如可預(yù)置BCD異步清除計數(shù)器74xx161、可預(yù)置四位二進(jìn)制異步清除計數(shù)器74xx160等，可用清零法或者置數(shù)法來實(shí)現(xiàn)。 如圖3.2.1所示，本設(shè)計采用了74LS90 用兩塊芯片進(jìn)行級聯(lián)來產(chǎn)生60進(jìn)制、24進(jìn)制計數(shù)器和30進(jìn)制計數(shù)器。74LS90為二-五-十進(jìn)制計數(shù)器，只需將CKB與Q0相連，便可構(gòu)成十進(jìn)制計數(shù)器，而秒個位計數(shù)單元為10進(jìn)制計數(shù)器，所以無需進(jìn)制轉(zhuǎn)換，只需將0與CKB（下降沿有效）相連即可。0（下降沒效）與z秒輸入信號相連，3在其計數(shù)為8時跳變?yōu)楦唠娖?，?到0 的瞬間跳變?yōu)榈碗娖?，產(chǎn)生一個下降沿，可作為向上的進(jìn)位信號與十位計數(shù)單元的CKA相連，無需其他輔助邏輯門，這是選擇7490的原因之一。圖3.2.1 秒60進(jìn)制計數(shù)器 秒十位計數(shù)單元為進(jìn)制計數(shù)器，需要進(jìn)制轉(zhuǎn)換。7490的清零端有兩個，分別為，它們同時為高電平時有效，所以可將1、2分別接到R0（1）、R0（2）將進(jìn)制計數(shù)器轉(zhuǎn)換為進(jìn)制計數(shù)器，其中2可作為向上的進(jìn)位信號與分個位的計數(shù)單元的CKA相連。分個位和分十位計數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)分別與秒個位和秒十位計數(shù)單元基本同，也是分個位計數(shù)單元的3作為向上的進(jìn)位信號應(yīng)與分十位計數(shù)單元的CKA相連。不同的是，分個位計數(shù)單元的3、0和分十位計數(shù)單元的2、0相與后作為向上的進(jìn)位信號。這是為了在分校時時不向小時進(jìn)位，在校時部分還會提到。時個位計數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)仍與秒或個位計數(shù)單元相同，但是根據(jù)任務(wù)要求，整個時計數(shù)單元應(yīng)為24進(jìn)制計數(shù)器，所以要在兩塊74LS90構(gòu)成的100進(jìn)制中截取24，就得在24的時候進(jìn)行異步清零。24進(jìn)制計數(shù)功能的電路如圖3.2.2所示。圖3.2.2 時24進(jìn)制計數(shù)器3.3 譯碼顯示模塊計數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對時間的累計以8421BCD碼形式輸出，選用顯示譯碼電路將計數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流本設(shè)計，選用74XX4511作為顯示譯碼電路，選用七段共陰LED數(shù)碼管作為顯示單元電路，圖3.3.1所示為秒部分的譯碼顯示單元，其他部分的譯碼顯示單元與之完全相同。其中電阻取值為300歐姆，起限流作用。這部分電路可以用7448、7447加共陰或共陽數(shù)碼管組成，電路也差不多，方案選擇可以隨意。圖3.3.1 秒譯碼顯示電路3.4 校時模塊 當(dāng)重新接通電源或走時出現(xiàn)誤差時都需要對時間進(jìn)行校正。通常，校正時間的方法是：首先截斷正常的計數(shù)通路，然后再進(jìn)行人工出觸發(fā)計數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號加到需要校正的計數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉(zhuǎn)入正常計時狀態(tài)即可。根據(jù)要求，數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時校正功能，因此，應(yīng)截斷分個位和時個位的直接計數(shù)通路，并采用正常計時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中，而且在校正分鐘時應(yīng)截斷分向時的進(jìn)位信號，以免在校分的時候影響小時的狀態(tài)，從而引起對小時不必要的重新校正。圖3.4.1所示為本設(shè)計的校時電路。圖3.4.1 校時電路該電路采用2-3/2-2輸入端雙與或非門74LS51和其他輔助器件構(gòu)成，用2Hz脈沖信號作為校正信號在沒有按下校正按鈕時，封鎖2Hz校正信號，選通秒向分和分向時的進(jìn)位信號，當(dāng)按下時按鈕，進(jìn)位信號被封鎖，調(diào)整信號被選通，如果一直按著按鈕，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)。在調(diào)分的時候，必須保證分向小時的進(jìn)位信號1h為低電平，否則當(dāng)點(diǎn)動調(diào)分按鈕TMS時，小時計數(shù)部分會跟隨TMS產(chǎn)生的脈沖下降沿加計數(shù)，所以在上面的時間計數(shù)模塊里，分向時的進(jìn)位信號設(shè)置為分個位計數(shù)單元的3、0和分十位計數(shù)單元的2、0的相與，這樣就只有在分為59時，1h為高電平。非門U16：A和U16：B保證了電路為下降沿觸發(fā)。圖中的按鈕開關(guān)處可加入消抖電路，消抖電路可以由RS鎖存器夠成，也可以用D觸發(fā)器構(gòu)成。由于在本設(shè)計中校時電路要求不高，加上為盡量減小電路大小，以便能在一塊面包板上做出實(shí)物，所以沒有加消抖電路沒有。消抖電路模型入圖3.4.2所示。圖3.4.2 校時去抖電路3.5 整點(diǎn)報時一般時鐘都應(yīng)具備整點(diǎn)報時電路功能，即在時間出現(xiàn)整點(diǎn)前數(shù)秒內(nèi)，數(shù)字鐘會自動報時，以示提醒。其作用方式是發(fā)出連續(xù)的或有節(jié)奏的音頻聲波，較復(fù)雜的也可以是實(shí)時語音提示。根據(jù)要求，電路應(yīng)在整點(diǎn)前5秒鐘內(nèi)開始整點(diǎn)報時，即當(dāng)時間在59分55秒到59分59秒期間時，報時電路給報時控制信號。報時電路選如圖3.5.1所示，選蜂鳴器為電聲器件。圖3.5.1 整點(diǎn)報時電路整點(diǎn)報時電路中蜂鳴器發(fā)出聲音的條件是時間在59分55秒到59分59秒期間，55到58秒每秒一次低音，59秒時為一次高音。而在這段時間內(nèi)，分不變，秒的十位也不變，因此可作為一個選通信號，在圖中，U40：A、B生產(chǎn)該信號，當(dāng)時間在59分55秒到59分58秒期間，由U43，74LS151產(chǎn)生低音信號蜂鳴器以512Hz發(fā)聲，當(dāng)時間為59分59秒時U41：A給出高音信號，蜂鳴器以1024Hz發(fā)聲。該電路還作為鬧鈴的發(fā)聲部分。該部分電路功能可完全由邏輯門構(gòu)成，其原理相同，其只有整點(diǎn)報時部分的電路如圖3.5.2所示，由圖可知，這個電路很復(fù)雜，元件繁多，在本設(shè)計中放棄不用。圖3.5.2 由邏輯門構(gòu)成的整點(diǎn)報時電路還有一種實(shí)現(xiàn)整點(diǎn)報時功能的方案，其基本思路如下：當(dāng)時間在59分55秒時，產(chǎn)生一個信號時使RS觸發(fā)器置1,蜂鳴器開始發(fā)出低音，當(dāng)時間在59分59秒時，再產(chǎn)生一個信號時使另一個RS觸發(fā)器置1，蜂鳴器開始發(fā)出高音，同時清零第一個RS觸發(fā)器，過后關(guān)閉蜂鳴器。這種用法在鬧鈴延時模塊用到，這里不給出具體實(shí)現(xiàn)方案的電路。3.6 置鬧模塊數(shù)字鐘在指定的時刻發(fā)出信號，或驅(qū)動音響電路“鬧時”；或?qū)δ逞b置的電源進(jìn)行接通或斷開“控制”。不管是鬧時還是控制，都要求時間準(zhǔn)確，即信號的開始時刻與持續(xù)時間必須滿足規(guī)定要求。本設(shè)計中設(shè)計一個鬧鈴，能在指定的時刻鬧響，并在無人干預(yù)的情況下持續(xù)半小時，期間可以關(guān)斷。同樣采用74LS90構(gòu)成置鬧電路的分鐘和小時的M60和M24的計數(shù)電路，其構(gòu)成與時鐘計時部分完全相同，在這里主要介紹其控部分電路如圖3.6.1所示。圖3.6.1 置鬧的控制電路圖 當(dāng)按下鬧鈴設(shè)置使能按鈕ASE時可以設(shè)置鬧響時間，此時信號ase為高電平，作用于顯示選擇模塊，使顯示模塊顯示置鬧時間，AHS為鬧鈴小時設(shè)置，AMS為鬧鈴分鐘設(shè)置。AON為鬧鈴開啟/關(guān)閉開關(guān)，當(dāng)AON閉合時鬧鈴開啟，發(fā)光二極管亮，只要時鐘時間和鬧鈴時間相等，鬧鈴就可以鬧響，并且如果沒有人手動關(guān)閉，即彈起開關(guān)AON，鬧鈴將連續(xù)叫30分鐘。3.7 顯示選擇模塊LED顯示器不但要顯示時間，設(shè)置鬧鈴的時候還要顯示鬧鈴，所以顯示是選擇顯示，需要顯示選擇模塊。該模塊可用二選一數(shù)據(jù)選擇器74LS157、4/2線使能輸入三態(tài)輸出六同相線驅(qū)動器74LS367等器件構(gòu)成。方案一：采用74LS367，其構(gòu)成如圖3.7.1所示。信號ase為鬧鈴設(shè)置使能信號，鬧鈴設(shè)置時為高電平，選通置鬧模塊的計數(shù)器信號進(jìn)行顯示。平時ase為低電平，U36、37、38輸出位高阻，U33、34、35被使能選通時鐘計時模塊的實(shí)時信號，顯示模塊顯示實(shí)際時間。方案二：采用74LS157，其構(gòu)成如圖3.7.2所示。信號ase接到74XX157的一號引腳上，平時為低電平，選通157的信號A，即時鐘計時模塊的時間信號。當(dāng)鬧鈴設(shè)置時為高電平，選通置鬧模塊的計數(shù)器值。比較圖3.7.2和圖3.7.1，可以明顯看出，用74157構(gòu)成的顯示選擇模塊要比用367構(gòu)成的簡單，少用器件，而功能完全相同所以在本設(shè)計中采用方案二。圖3.7.1 用367構(gòu)成的顯示選擇模塊圖3.7.2 用157構(gòu)成的顯示選擇模塊3.8 比較模塊鬧鈴要響的充要條件是時間與鬧鈴時間相同（只要時和分都相同就行，所以需要比較四位分別為時高低位、分高低位），要知道時間與鬧鈴時間是否相同，就需要一個比較模塊來比較它們，所以鬧響的關(guān)鍵是比較模塊。這部分的電路如圖3.8.1所示。圖3.8.1 比較電路該電路由四片四位比較器74LS85組成，分別對鬧鈴和時鐘的時和分的個位和十位進(jìn)行比較，當(dāng)它們都相等時，四塊7485的QA=B輸出均為高電平，這時比較相等信號ateq為高，可用來驅(qū)動鬧響延時電路。該電路中的四輸入與非門如果用另一片7485代替，便可以得到時鐘時間與鬧鈴時間的大小，但在本設(shè)計中，無需該信號，所以直接用7421就行了。3.9 鬧響延時模塊在上面的比較模塊中，時鐘時間與鬧鈴時間相等的信號ateq為高電平的時間只能維持1s，如果直接用該信號驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲，那鬧鈴鬧響就只能維持1s，為了讓鬧響時間延長，設(shè)計了這個模塊，這個模塊中用到了在整點(diǎn)報時模塊中提到的RS觸發(fā)器的使用，具體電路如圖3.9.1所示。圖3.9.1 鬧響延時模塊由圖可知，該電路采用了兩片74LS 90構(gòu)成了一個30進(jìn)制計數(shù)器，用秒向分的進(jìn)位信號作為驅(qū)動信號，即每分鐘計數(shù)一次，計數(shù)到30時計數(shù)器清零。D觸發(fā)器的輸入端D接Q非，構(gòu)成T觸發(fā)器，輸出Q在其時鐘信號的上升沿發(fā)生翻轉(zhuǎn)。輸入信號ateq為比較模塊的輸出信號，當(dāng)鬧鈴時間與時鐘時間相等時為高電平。aon信號為置鬧模塊的一個輸出信號，當(dāng)鬧鈴開啟時為高電平。D觸發(fā)器輸出信號ab為鬧響開始信號，該信號接到整點(diǎn)報時模塊，作用于蜂鳴器，使之以512Hz發(fā)出聲音。在鬧鈴沒有開啟時，aon信號為低電平，清零計數(shù)器和D觸發(fā)器，輸出信號ab為低電平，蜂鳴器不鳴叫，計數(shù)器驅(qū)動信號1min0無效，計數(shù)器保持為0。當(dāng)鬧鈴開啟后，鬧鈴時間與時鐘時間不相等時，即ateq信號為低電平，D觸發(fā)器的時鐘信號沒有上升沿，也就是說沒有驅(qū)動信號，所以Q即ab信號保持為低電平aon信號為高電平，有因?yàn)閍b信號仍為低電平，所以計數(shù)器仍為清零狀態(tài)。當(dāng)鬧鈴時間與時鐘時間相等時，D觸發(fā)器的時鐘信號產(chǎn)生一個上升沿，輸出ab翻轉(zhuǎn)為高電平，蜂鳴器開始鳴叫，計數(shù)器驅(qū)動脈沖開啟，一分鐘過后，鬧鈴時間與時鐘時間不再相等，D觸發(fā)器的觸發(fā)脈沖變?yōu)榈碗娖剑a(chǎn)生一個下降沿，不過不影響其輸出信號ab，每分鐘加1，如果有在計數(shù)器加到30以前有人關(guān)閉鬧鈴，即彈起按鈕AON，則信號aon變?yōu)榈碗娖?，計?shù)器清零，D觸發(fā)器也清零。如果沒人關(guān)閉鬧鈴，則計數(shù)器一直計數(shù)，直到計到30時，由與非門U17:B產(chǎn)生一個低電平，也使D觸發(fā)器清零，信號ab變?yōu)榈碗娖?，封鎖計數(shù)器驅(qū)動脈沖從而實(shí)現(xiàn)鬧鈴在半小時后自動關(guān)閉。4 組裝調(diào)試4.1 使用的主要儀器及儀表由于條件艱苦，在整個調(diào)試過程中使用的調(diào)試工具只有一塊萬用表和5V電源一個。4.2 調(diào)試電路的方法和技巧進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，要達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，取得滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，不僅取決于電路原理和測試方法的正確性，而且還與電路安裝的合理性緊密相關(guān)。本設(shè)計選擇在面包板上調(diào)試，由于使用時，可將元器件簡單地在插件電路板上插入或拔出，可快速地改變電路布局，元器件可長期重復(fù)使用。安裝與調(diào)試過程應(yīng)按照先局部后整機(jī)的原則，根據(jù)信號的流向逐塊調(diào)試，使各功能塊都要達(dá)到各自技術(shù)指標(biāo)的要求，然后把它們連接起來進(jìn)行統(tǒng)調(diào)和系統(tǒng)測試。調(diào)試包括調(diào)整與測試兩部分，調(diào)整主要是調(diào)節(jié)電路中可變元器件或更換器件，使之達(dá)到性能的改善。測試是采用電子儀器測量相關(guān)點(diǎn)的數(shù)據(jù)與波形，以便準(zhǔn)確判斷設(shè)計電路的性能。 在裝配前必須對元器件進(jìn)行性能參數(shù)測試，測試完后再在面包板上安裝。 要熟悉邏輯電路及其芯片各引腳的功能，那么在電路出錯時便能準(zhǔn)確地找出錯誤所在并及時糾正了。 在沒有示波器的情況下可用法光二極管粗略測試管腳輸出脈沖，從而根據(jù)理論判斷電路是否正常工作。 通電后不要急于測量電氣指標(biāo)，而要觀察電路有無異?，F(xiàn)象，例如有無冒煙現(xiàn)象，有無異常氣味，手摸集成電路外封裝，是否發(fā)燙等。如果出現(xiàn)異常現(xiàn)象，應(yīng)立即關(guān)斷電源，待排除故障后再通電。注意器件管腳的連接，“懸空端”、“清零端”、“置1端”要正確處理。下面有幾種故障排除法：1)信號尋跡法尋找電路故障時，一般可以按信號的流程逐級進(jìn)行。在電路的輸入端加入適當(dāng)?shù)男盘枺檬静ㄆ骰螂妷罕淼葍x器逐級檢查信號在電路內(nèi)各部分傳輸?shù)那闆r，根據(jù)電路的工作原理分析電路的功能是否正常，如果有問題，應(yīng)及時處理。調(diào)試電路時也可以從輸出級向輸入級倒推進(jìn)行，信號從電路最后一級的輸入端加入，觀察輸出端是否正常，然后逐級將適當(dāng)信號加入前面一級電路輸入端，繼續(xù)進(jìn)行檢查。這里所指的“適當(dāng)信號”是指頻率、電壓幅值等參數(shù)應(yīng)滿足電路要求，這樣才能使調(diào)試順利進(jìn)行。2)對分法把有故障的電路分為兩部分，先檢查這兩部分中究竟是哪部分有故障，然后再對有故障的部分對分檢測，一直到找出故障為止。采用“對分法”可減少調(diào)試工作量。3)對比法將有問題的電路狀態(tài)、參數(shù)與相同的正常電路進(jìn)行逐項(xiàng)對比。此方法可以較快從異常的參數(shù)中分析出故障。4)替代法把已調(diào)試好的相同的單元電路代替有故障或有疑問的單元電路（注意共地）。這樣可以很快判斷故障部位。有時元器件的故障不很明顯，如電容漏電、電阻變質(zhì)、晶體管和集成電路性能下降等。這時用相同規(guī)格的優(yōu)質(zhì)元器件逐一替代實(shí)驗(yàn)，就可以具體地判斷故障點(diǎn)，加快查找故障點(diǎn)的速度，提高調(diào)試效率。5)靜態(tài)測試法故障部位找到后，要確定是哪一個或哪幾個元件有問題，最常用的是靜態(tài)測試法和動態(tài)測試法。靜態(tài)測試法是用萬用表測試電阻值、電容漏電、電路是否斷路或短路，晶體管和集成電路各引腳電壓是否正常等。這種測試是在電路不加信號時進(jìn)行的，所以叫靜態(tài)測試。通過這種測試可發(fā)現(xiàn)元器件的故障。6)動態(tài)測試法當(dāng)靜態(tài)測試法還不能發(fā)現(xiàn)故障原因時，可以采用動態(tài)測試法。測試時在電路的輸入端加上適當(dāng)?shù)男盘栐贉y試元器件的工作情況，觀察電路的工作狀況，分析、判斷故障原因。4.3 調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法經(jīng)過兩天的認(rèn)真設(shè)計與仿真調(diào)試，一個完整的數(shù)字鐘方案順利產(chǎn)生，為了驗(yàn)證自己的方案是否可行，開始了電路的安裝于調(diào)試。拿到元器件后，對各元器件進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)有一個數(shù)碼管有兩段式壞的，換成另外一個，其余的符合要求。 1)起初數(shù)碼管未接限流電阻，其他組的同學(xué)有出現(xiàn)燒毀數(shù)碼管的情況，于是在在制作過程中又補(bǔ)接限流電阻，但由于面包板空間有限，因此便用錫焊將限流電阻與導(dǎo)線直接焊在一起，于是焊接點(diǎn)便裸漏在外面，導(dǎo)致焊點(diǎn)會互相接觸，使數(shù)碼管經(jīng)常不能正常顯示。因此在上電后要注意不能使焊點(diǎn)相互觸碰。2）在制作完成后，發(fā)現(xiàn)整板電路都不能正常工作，上電后電源很快就會發(fā)燙，電源指示燈變暗，馬上斷開電源，用萬用表測得正負(fù)極電源輸入端電阻為零，判斷為短路，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是因?yàn)槊姘迳嫌袔着挪蹇资窍嗤ǖ模瑢?dǎo)致在接線時直接把電源和接地的線連在一起，造成了短路。迅速改正了這個低級錯誤。3）改正2）中的錯誤后，發(fā)現(xiàn)秒不能向分進(jìn)位，直接用1Hz的脈沖信號接入分計數(shù)器的驅(qū)動脈沖輸入端，計數(shù)器正常工作，判定為校時電路出了問題，經(jīng)仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)74ls51接錯了一根導(dǎo)線，立即更正。4）電路工作時數(shù)碼管顯示會以很快的速度亂跳，估計為某幾條導(dǎo)線連接不牢，經(jīng)用觸碰不同地方的方法仔細(xì)檢查后，的確發(fā)現(xiàn)有幾條導(dǎo)線連接不牢，換上新的導(dǎo)線后問題得以解決。經(jīng)過不斷調(diào)試后，電路運(yùn)行的很好，達(dá)到了預(yù)期。只是由于面包板太小，鬧鈴部分不能接上去，算是一個小遺憾 5 設(shè)計總結(jié)及改進(jìn)展望 經(jīng)過為期兩周的日夜奮戰(zhàn)，我們成功的完成了老師布置的任務(wù)。我們的數(shù)字鐘能完成以下功能：走時準(zhǔn)確；采用數(shù)碼管顯示，能顯示范圍0時0分00秒23時59分59秒； 具有校時功能，可以分別對時及分進(jìn)行單獨(dú)校時，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時間；電路具有整點(diǎn)報時功能，報時在59分55秒開始，聲響為四低一高，最后一響正好為整點(diǎn)；電路還具有設(shè)計要求以外的鬧鈴功能，可以方便地設(shè)置鬧鈴時間，鬧響后可以手動關(guān)閉，在沒人關(guān)閉的情況下，最多鬧30分鐘，30分鐘后自動停止。其實(shí)在開始的時候，我是準(zhǔn)備在完成以上功能后，再增加以下功能;鬧鈴的“打盹”功能，也就是在設(shè)置為“打盹”模式下，鬧鈴會在鬧一定時間后停一段時間，然后再鬧一段時間，讓主人有一段打盹的時間。時鐘的秒表功能，在按下某個鍵后可以當(dāng)秒表使用，用完后恢復(fù)時鐘功能，并且不需要重新校時。由于在課程設(shè)計期間還有考試等，時間有限，不能將上述功能實(shí)現(xiàn)，總的來說，這次課程設(shè)計是非常成功的，我們也從中學(xué)到了不少東西。6元器件清單工具器件：萬用表一塊鑷子一把面包板一塊導(dǎo)線若干電源一個元件清單：Category,Reference,ValueResistors,R1,1kResistors,R2,1kResistors,R3,1kResistors,R4,1kResistors,R5,1kResistors,R6,1kResistors,R7,510Resistors,R14,300Resistors,R15,300Resistors,R16,300Resistors,R17,300Resistors,R18,300Resistors,R19,300Resistors,R20,300Resistors,R21,300Resistors,R22,300Resistors,R23,300Resistors,R24,300Resistors,R25,300Resistors,R26,300Resistors,R27,300Resistors,R28,300Resistors,R29,300Resistors,R30,300Resistors,R31,300Resistors,R32,300Resistors,R33,300Resistors,R34,300Resistors,R35,300Resistors,R36,300Resistors,R37,300Resistors,R38,300Resistors,R39,300Resistors,R40,300Resistors,R41,300Resistors,R42,300Resistors,R43,300Resistors,R44,300Resistors,R45,300Resistors,R46,300Resistors,R47,300Resistors,R48,300Resistors,R49,300Resistors,R50,300Resistors,R51,300Resistors,R52,300Resistors,R53,300Resistors,R54,300Resistors,R55,300Integrated Circuits,U1,74LS90Integrated Circuits,U2,74LS90Integrated Circuits,U3,74LS90Integrated Circuits,U4,74LS90Integrated Circuits,U5,74LS90Integrated Circuits,U6,74LS90Integrated Circuits,U22,74LS90Integrated Circuits,U24,74LS90Integrated Circuits,U29,74LS90Integrated Circuits,U30,74LS90Integrated Circuits,U31,74LS90Integrated Circuits,U32,74LS90Integrated Circuits,U7,74HC4511Integrated Circuits,U8,74HC4511Integrated Circuits,U9,74HC4511Integrated Circuits,U10,74HC4511Integrated Circuits,U11,74HC4511Integrated Circuits,U12,74HC4511Integrated Circuits,U13,4060Integrated Circuits,U14,74LS74Integrated Circuits,U15,74LS51Integrated Circuits,U16,74LS04Integrated Circuits,U21,74LS04Integrated Circuits,U17,74LS00Integrated Circuits,U18,74LS11Integrated Circuits,U19,74LS32Integrated Circuits,U44,74LS32Integrated Circuits,U20,74LS21Integrated Circuits,U40,74LS21Integrated Circuits,U42,74LS21Integrated Circuits,U23,74LS85Integrated Circuits,U25,74LS85Integrated Circuits,U26,74LS85Integrated Circuits,U27,74LS85Integrated Circuits,U28,74LS157Integrated Circuits,U46,74LS157Integrated Circuits,U47,74LS157Integrated Circuits,U49,74LS157Integrated Circuits,U41,74LS08Integrated Circuits,U45,74LS08I