数字电子钟实验报告(5)

图5.17 电源电路

上图为电源电路，将8~12V的直流电接在JP1上，若电源正常工作，则电源指示灯LED被点亮，同时经过7805输出5V稳压；其中四个电容C11，C12，C13，C14起到滤波的作用，用来稳定稳压器输出的电压。

图5.18 晶振电路

上图为晶振电路，其中32468为频率为32.768KHz的晶体振荡器，U1是14次分频的分频器，晶振的输出信号经过U1产生一个1KHz的信号和一个2Hz的信号，其中2Hz的信号再次经过分频产生1Hz的信号，当作计数器的时钟。

图5.19 数字钟主体部分

上图为数字钟的主体部分从上到下分别是共阴数码管显示器，分压限流电阻，显示译码器和16进制计数器。首先由16进制计数器由1Hz信号进行计数和产生进位，同时将状态传递给显示译码器4511，显示译码器4511将计数器传递来的状态进行译码，输出对应的高电平信号，经电阻分压后，点亮对应的共阴数码管显示器，即可实现电路的主体功能。

图5.20 开关控制电路

上图是我们的开关控制电路，左边四个拨码开关分别对应小时的十位，小时的个位，分钟的10位，分钟的各位，用其对应的二进制代码进行控制。SW2是闹钟控制电路，其中仅开关1闭合，闹钟打开；仅开关2闭合，闹钟关闭；开关1和开关2同时断开，芯片默认高电平，闹钟打开；开关1和开关2同时闭合，则电源和地会短路，所以不能同时闭合。SW1是整点报时控制电路，当开关1闭合时，整点报时功能使能，开关1打开，整点报时功能关闭。S1是小时电路的手动快校时按键，S2为分钟电路的手动快校时按键。

4.电子钟的安装与调试 ①安装电路

按照原理图、PCB图和板子上的元件名称安装、焊接电路，芯片先焊插座，方便出现问题时进行修改。老师告知PCB板可能出现几处错误，因为修改元件时自动布线把过孔取消了，因此几根地线没有连上。我们检查PCB板与AD中的PCB图连线，计划用导线将没连上的线连上，后来发现错误已经被修改。

②电源电路

安装好电路后，在没有装芯片的情况下，测试电源电路是否正常。将直流电源调整为10V，限流在0.6A左右，按下OUTPUT，电源电路的指示LED灯亮，用万用表测量输出端的电压，在5V左右，故电源电路正常工作。

③主体电路的调试

按照原理图首先安装CD4060芯片，测试振荡电路是否正常。示波器探头首先接CD4060的4脚，接地端接电源地，测得1kHz左右的方波信号。在将探头接至5脚，测得500Hz左右的方波信号。在晶振处可以测得32.7KHz左右的信号(很遗憾忘记拍照记录波形)。因此振荡电路正常工作。

安装所有的芯片，接通电源，电源电路指示灯亮，数码管亮，显示小时的两个数码管显示18，显示分钟的两个数码管显示88，显示秒的两个数码管从零开始以1Hz的频率计数。秒数码管的变化说明秒计数正确，分钟和小时则说明了我们在设计中忽略了自启动问题。通过校时、校分按键调节小时和分钟数合适。

当秒到“59”后，两数码管变为0，同时分钟位加1，说明秒到分钟的逻辑正确。 长按校分按钮，可以看到两个分钟的数码管显示按60进制以秒计数，到达59后小时加1，说明分钟模块正常工作。

长按校时按钮，小时以1Hz频率实现1→12计数，小时模块正常工作。 主体电路数字钟正常工作。

在测试按钮短按实现快校时时，发现短按校时按钮，小时显示有可能不变、或有可能乱跳，如从12跳到6跳到2；校分按钮短按时有不变情况，在校分计数超过40后经常直接置零；并且校分按钮会影响到小时的显示；长按时按键按下和松开时也会影响计数变化。这可能与按键开关的抖动有关系；在测试过程中还发现PCB板的抖动也会影响到数码管显示。 开关防抖动与上拉电阻与并联电容组成的RC电路有关，所以通过改变电容电阻的值来增大RC电路的时间常数。我们把104的电容换成220uF的电容，使RC电路的时间常数在100ms左右，焊接时注意电容的正负极。但是改变电容后按键短按校时校分情况并没有明显改变。

最后我们决定将按键开关换成拨码开关来得到电平，通过1Hz信号来校时。换成拨码开关后，打开拨码开关后小时、分钟能够正常计数。但是拨码开关与底座有些接触不良，拨动开关时也有可能有抖动，因此拨动拨码开关时需要小心，固定电路板和拨码开关拨动开关可以正常工作。

在调节校时、校分时曾经在板子后方接一个电容，并接过示波器，这个过程中分钟数码管曾突然不显示，按校时、校分按钮并不能使其恢复正常。后发现电路板上分钟电路用到的74LS390非常烫，可能已被烧坏。拆下74LS390后用万用表测试插座上各个管脚的电压，发现电压并没有异常情况，接地脚与电源地直接的电压为0V左右。检查电路板电路没有发现问题。猜测可能背后接电容和示波器测波形时可能有短路等情况发生导致74LS390烧坏。更换74LS390后，电路正常工作，390有稍微发热但不会发烫，390接地脚电压与电源地相同，可以正常使用。

④调节闹钟功能。

闹钟电路通过拨码开关设置闹钟时间。

首先确定电路板上从左到右四个开关顺序按照小时的十位、个位，分钟的十位、个位排列，之后按照当前时间设置拨码开关的数值。此处输入分别为数码管上显示数字的二进制编码，打开闹钟开关后发现喇叭并没有响。检查原理图和电路板，发现每个拨码开关的高位到低位是从右向左的，重新调整拨码开关的拨码后，喇叭持续发出1kHz的声音。关闭闹钟电路的控制开关后声音停止，在同一分钟内，再次打开控制开关，仍然发出声音，当分钟改变时，声音停止。说明闹钟电路正常工作。

调试过程中，应该注意控制开关的作用。由于设计电路的原因，控制开关有两个拨码开关接入状态，左数第一个与电源相接，第二个与地相接，当第二个开关未接通（0）时不论第一个拨码开关接通与否输入都为高电平（1），闹钟电路工作；当状态为01时，闹钟电路控制开关处于打开状态，相当于闹钟电路不工作。但是如果同时使两个开关状态处于“ON”状态，电源直接与地相接，整个电路都被短路，停止工作。因此调试时应小心不能同时拨开两个开关。

⑤调节仿广播台报时功能

首先通过校分按钮使分钟显示为59分，当秒数达到50后，每逢奇数秒数会响一低音声音，持续一秒钟，到达59分响一高音。实现来四声低音一声高音的仿广播电台报时功能。该电路能够正常工作。

⑥调节仿广播台报时功能

打开该电路模块的控制开关后，发现喇叭一直发出一秒一响的声音。电路存在问题。 找到该模块的电路，与原理图对照的过程中发现有一网络名写错，在最后版本的原理图中没有改正过来。我们将电路板上相连的LD线用小刀刮断，通过导线将正确的两个相连的管脚连接后，接通电源，在非整点时喇叭不再发声。

因为该电路是在小时数变化时工作，所以我们只需要通过校时开关改变小时数，而不需要将数字钟调至整点来测试电路。

测试过程中，首先我们将时间调至整点，此时仿广播电台报时与整点报时接连工作，我们在数整点报小时数时发现少一声认为可能两功能报时在整点处重叠。

之后再改变校时按钮后，听报小时数是正常的。但多次测试后，发现报小时数的声音普遍比当前的小时数少一声。并且在12→1过程中，小时数报了12声。这说明该电路中存在竞争冒险现象，置数信号LD1比置数要先到达减法计数器导致电路报了之前的小时数，我们通过接入电容来增加LD1所在电 …… 此处隐藏：2021字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……