数字电子钟实验报告(4)

当H11=1，H13=1即Q3Q2Q1Q0=1010，U2进行置零操作，但观察仿真发现Q3Q2Q1Q0= 0111即置零。我们将H11、H12、H13和LD信号添加到示波器中观察到波形如图5.11所示。

图5.10 添加示波器

图5.11 波形显示

结合数码管显示发现，当数字从7将要变成8时，H13和LD都出现了跳变，H13原本应当从0状态变为1状态并保持一段时间但实际上H13从0变为1后又迅速跳回0，导致电路计数器被置0。

结合这一现象，我们分析原因为，当H13从0状态变成1状态时，H10、H11和H12也同时从1状态变成0，由于电路的延迟，以及计数器采用异步置数，导致跳变现象的产生。因此，我们将原本输入为H11、H13的与非门U18改为输入为H10’、H11、H12’、H13的四输入与非门，然后再进行仿真，发现功能可正常实现。

图5.12 修改后局部电路

②时间校准功能

对电路进行快速时间校准功能的仿真，发现当校时开关下按时，小时数会升高，实现小时校准；当校分开关下按时，分钟数会升高，实现分钟校准，时间校准功能正常。

③正点报时功能

图5.13 音响电路示波器

如图5.13将示波器探针放置在音响电路上，观察当整点来临时，示波器显示的波形情况。图5.14所示是4时来临时，音响发出4声提示音的波形。另外选取其他若干整时数，均能实现正点报时功能。

图5.14 正点报时

④仿广播电台报时功能

图5.15 仿广播电台报时

观察整点即将来临时音响的波形显示，发现在整点前10s开始报时，并从扬声器中听出先报四声低音再报一声高音，更改若干整点数功能均能正常实现。

⑤定时控制

图5.16 定时控制

利用拨码开关设定好定时的小时数和分钟数，仿真发现到达定时时间时扬声器开始发出提示音，声音持续一分钟，更换若干定时时间再次测试，发现定时控制功能都能够正常实现。

⑥电源电路

图5.15 电源电路

3.PCB板的绘制

最终设计完成的PCB版如下：

图5.16 电路整体设计

电路排版的整体设计理念是将电源以及指示灯放在右上角，通电的同时即可检验电路是否能工作以及电源电路是否正常工作，同时，将整块电路中的用户交互界面，即时间显示界面和按钮操作界面分别置于电路板的上下两侧，其中，将时间显示界面放在最上方，方便观察和调试，将按钮操作界面放在电路板的最下方，方面用户操作；至于其他的功能模块，则放在电路板的中间部分，并按功能相关的原则进行排版。

电路布线的整体设计理念是在电路板的一周布上一圈的电源线和地线，当有需要时直接横向延伸进去进行连接；电路的其它部分则采取自动布线然后手动进行调整的方法。

下面，将针对电路中的关键模块进行详细的介绍。