一、设计目的
数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。
数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。
因此，我们此次设计与制做数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟。而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路。通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。
二、设计要求
（1）设计指标
①时间以12小时为一个周期；
②显示时、分、秒；
③具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间；
④计时过程具有报时功能，当时间到达整点前10秒进行蜂鸣报时；
⑤为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。
（2）设计要求
①画出电路原理图（或仿真电路图）；
②元器件及参数选择；
③电路仿真与调试；
④pcb文件生成与打印输出。
（3）制作要求自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。
（4）编写设计报告写出设计与制作的全过程，附上有关
三、原理框图
1．数字钟的构成
数字钟实际上是一个对标准频率（1hz）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1hz时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。
（a）数字钟组成框图
2．晶体振荡器电路
晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768hz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。一般输出为方波的数字式晶体振荡器电路通常有两类，一类是用ttl门电路构成；另一类是通过cmos非门构成的电路，本次设计采用了后一种。如图（b）所示，由cmos非门u1与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，u2实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电阻r1为非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容c1、c2与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个180度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。
（b）cmos晶体振荡器（仿真电路）
3．时间记数电路
一般采用10进制计数器如74hc290、74hc390等来实现时间计数单元的计数功能。本次设计中选择74hc390。由其内部逻辑框图可知，其为双2—5—10异步计数器，并每一计数器均有一个异步清零端（高电平有效）。
秒个位计数单元为10进制计数器，无需进制转换，只需将qa与cpb（下降沿有效）相连即可。cpa（下降没效）与1hz秒输入信号相连，q3可作为向上的进位信号与十位计数单元的cpa相连。
秒十位计数单元为6进制计数器，需要进制转换。将10进制计数器转换为6进制计数器的电路连接方法如图2。4所示，其中q2可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的cpa相连。
十进制—六进制转换电路
分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同，只不过分个位计数单元的q3作为向上的进位信号应与分十位计数单元的cpa相连，分十位计数单元的q2作为向上的进位信号应与时个位计数单元的cpa相连。
时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同，但是要求，整个时计数单元应为12进制计数器，不是10的整数倍，因此需将个位和十位计数单元合并为一个整体才能进行12进制转换。利用1片74hc390实现12进制计数功能的电路如图（d）所示。
（d）十二进制电路
另外，图（d）所示电路中，尚余－2进制计数单元，正好可作为分频器2hz输出信号转化为1hz信号之用。
4．译码驱动及显示单元电路
选择cd4511作为显示译码电路；选择led数码管作为显示单元电路。由cd4511把输进来的二进制信号翻译成十进制数字，再由数码管显示出来。这里的led数码管是采用共阴的方法连接的。
计数器实现了对时间的累计并以8421bcd码的形式输送到cd4511芯片，再由4511芯片把bcd码转变为十进制数码送到数码管中显示出来。
5．校时电路
数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断分个位和时个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。即为用coms与或非门实现的时或分校时电路，in1端与低位的进位信号相连；in2端与校正信号相连，校正信号可直接取自分频器产生的1hz或2hz（不可太高或太低）信号；输出端则与分或时个位计时输入端相连。当开关打向下时，因为校正信号和0相与的输出为0，而开关的.另一端接高电平，正常输入信号可以顺利通过与或门，故校时电路处于正常计时状态；当开关打向上时，情况正好与上述相反，这时校时电路处于校时状态。
实际使用时，因为电路开关存在抖动问题，所以一般会接一个rs触发器构成开关消抖动电路，所以整个较时电路就如图（f）。
（f）带有消抖电路的校正电路
6．整点报时电路
电路应在整点前10秒钟内开始整点报时，即当时间在59分50秒到59分59秒期间时，报时电路报时控制信号。
当时间在59分50秒到59分59秒期间时，分十位、分个位和秒十位均保持不变，分别为5、9和5，因此可将分计数器十位的qc和qa、个位的qd和qa及秒计数器十位的qc和qa相与，从而产生报时控制信号。
报时电路可选74hc30来构成。74hc30为8输入与非门。
四、元器件
1．四连面包板1块（编号a45）
2．镊子1把
3．剪刀1把
4．共阴八段数码管6个
5．网络线2米/人
6．cd4511集成块6块
7．cd4060集成块1块
8．74hc390集成块3块
9．74hc51集成块1块
10．74hc00集成块4块
11．74hc30集成块1块
12．10mω电阻5个
13．500ω电阻14个
14．30p电容2个
15．32。768k时钟晶体1个
16．蜂鸣器10个（每班）
1）芯片连接图
1）74hc00d2）cd4511
3）74hc390d4）74hc51d
2．面包板的介绍
面包板一块总共由五部分组成，一竖四横，面包板本身就是一种免焊电板。
面包板的样式是：
面包板的注意事项：
1．面包板旁一般附有香蕉插座，用来输入电压、信号及接地。
2．上图中连着的黑线表示插孔是相通的。
3．拉线时，尽量将线紧贴面包板，把线成直角，避免交叉，也不要跨越元件。
4．面包板使用久后，有时插孔间连接铜线会发生脱落现象，此时要将此排插孔做记号。并不再使用。
五、各功能块电路图
数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，可以由许多中小规模集成电路组成，所以可以分成许多独立的电路。
（一）六进制电路
由74hc390、7400、数码管与4511组成，电路如图一。
（二）十进制电路
由74hc390、7400、数码管与4511组成，电路如图二。
（三）六十进制电路
由两个数码管、两4511、一个74hc390与一个7400芯片组成，电路如图三。
（四）双六十进制电路
由2个六十进制连接而成，把分个位的输入信号与秒十位的qc相连，使其产生进位，电路图如图四。
（五）时间计数电路
由1个十二进制电路、2个六十进制电路组成，因上面已有一个双六十电路，只要把它与十二进制电路相连即可，详细电路见图五。
（六）校正电路
由74ch51d、74hc00d与电阻组成，校正电路有分校正和时校正两部分，电路如图六。
（七）晶体振荡电路
由晶体与2个30pf电容、1个4060、一个10兆的电阻组成，芯片3脚输出2hz的方波信号，电路如图七。
（八）整点报时电路
由74hc30d和蜂鸣器组成，当时间在59：50到59：59时，蜂鸣报时，电路如图八。
六、总接线元件布局简图
整个数字钟由时间计数电路、晶体振荡电路、校正电路、整点报时电路组成。
其中以校正电路代替时间计数电路中的时、分、秒之间的进位，当校时电路处于正常输入信号时，时间计数电路正常计时，但当分校正时，其不会产生向时进位，而分与时的校位是分开的，而校正电路也是一个独立的电路。
电路的信号输入由晶振电路产生，并输入各电路。
简图如图九。
七、芯片连接总图
因仿真与实际元件上的差异，所以在原有的简图的基础上，又按实际布局画了这张按实际芯片布局的接线图，如图十。
八、总结
1．实验过程中遇到的问题及解决方法
①面包板测试
测试面包板各触点是否接通。
②七段显示器与七段译码器的测量
把显示器与cd4511相连，第一次接时，数码管完全没有显示数字，检查后发现是数码管未接地而造成的，接地后发现还是无法正确显示数字，用万用表检测后，发现是因芯片引脚有些接触不良而造成的，所以确认芯片是否接触良好是非常重要的一件事。
③时间计数电路的连接与测试
六进制、十进制都没有什么大的问题，只是芯片引脚的老问题，只要重新插过芯片就可以解决了。但在六十进制时，按图接线后发现，显示器上的数字总是100进制的，而不是六十进制，检测后发现无论是线路的连通还是芯片的接触都没有问题。最后，在重对连线时发现是线路接错引脚造成的，改过之后，显示就正常了。
④校正电路
因上面程因引脚接错而造成错误，所以校正电路是完全按照仿真图所连的，在测试时，开始进行时校时时，没有出现问题，但当进行到分校时时，发现计数电路的秒电路开始乱跳出错。因此，电路一定是有地方出错了，在反复对照后，发现是因为在接入校正电路时忘了把秒十位和分个位之间的连线拿掉而造成的，因此，在接线时一定要注意把不要的多余的线拿掉。
2．设计体会
通过这次对数字钟的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于数字钟的原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真仿真成功之后才实际接线的。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。
通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。
3．对设计的建议
我希望老师在我们动手制作之前应先告诉我们一些关于所做电路的资料、原理，以及如何检测电路的方法，还有关于检测芯片的方法。这样会有助于我们进一步的进入状况，完成设计。
【1】机械原理课程设计心得体会
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关~~~~~~~方面的知识，在设计过程 中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因 所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和
过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领 悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于 游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想 到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功 的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收 获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可! 课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是 一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时， 设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我掌握了 ~~~~~的识别和测试;熟悉了~~~~~~~;了解了~~~~~~~方法;以及如何提高~~~~~~ 的性能等等，掌握了~~~~~的方法和技术，通过查询资料，也了解了~~~~~~~原理。
我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它 能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是 日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、 再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为 乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可 以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。
回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得 是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识， 而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实 际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结 合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独 立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得 到了解决。
实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后 一起体会喜悦的心情。果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最 终完美的结果。 此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查 询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。第二章心得体会课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践 能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日 新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域， 在生活中可以说得是无 处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。
回顾起此次单片机课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到 实践， 在整整两星期的日子里， 可以说得是苦多于甜， 但是可以学到很多很多的的东西， 同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知 识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远 不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社 会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题， 可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计 的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢 固，比如说三极管 PNP 管脚不懂怎么放置，不懂分得二极管的正负极，对单片机汇编 语言掌握得不好……通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最后在梁强老师的 辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在梁强老师的身上我学得到很多实用的知识，在次 我表示感谢!同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢!第三章心得体会做了两周的课程设计，有很多的心得体会，有关于单片机方面的，更多的是关于人 与人之间关系方面的。
我们组一共有三个人，但其他两个人是真的神龙见首不见尾，除了在最后答辩的时 候他们一起坐在了我旁边，冠冕堂皇的指着我画了几遍的图说了几嘴，我想可能他们自 己都不知道自己在说怎么，虽然有的东西他们也答出来了。我佩服他们的勇气，羡慕他 们的运气(我见到的很多做了 10 天的人最后的成绩都有不如他们的)，但是鄙视他们 的做法。 所幸的是，我得到了很多同学的帮助。我想没有他们我可能都要放弃了，因为我本 人对单片机也并不是很熟悉，学的东西好像它是它，我是我似的，理论联系不了实际。
以前的汇编语言没学好，一开始的程序这块儿就要令我抓狂了。后来请教我们班的一个 男生，每次跟他一起到试验室调试程序(他们组也只有他一个人动手)，看他边做边给 我讲解。最后在开发机上做出来的时候，虽然不是我自己写的，但看他那么高兴，我也 有一种分享到的成就感。后来我们组就用了他写的程序，他自己又抽空做了些拓展。
接下来就是做硬件方面的焊接工作了。没想到这项看起来不需要多少技术的工作却 是非常的劳心劳力。很多次是早上起来带瓶水带些吃的到实训中心，一泡就是一天。我 看到有很多人跟我一样，不同的是他们是三三两两，而我大部分时间都是一个人做。在 这个时候也有很多人帮助我，或是热心的帮我带饭，或是在我打盹儿的时候帮我做点焊 接。大家都鼓励我，即使最后出不来东西，但是一定要坚持把它做完。当我想放弃的时 候，我也这么对自己说，即使你做出来的是次品甚至不合格品，但是你一定要拿出来一 件成品。
在要验收前，终于做了一件成品出来，不幸的是它真的是一件不合格品。帮我的那 个男生做的已经出来了，所以最后应该还是我的焊接方面的问题。有一点灰心，想再重 做来不及了，单是检查线路却也查不出来什么问题。那么就准备答辩吧。我对着电路图 再看课本，发现以前很多觉得很难记的东西现在记起来容易多了，因为整天都在同它们 打交道。51 的引脚及其功能，A/D 转换器的，驱动器的，所有我用到的我都一再的看书 了解，同时请教同学我看书过程当中的疑惑。在这个过程中又发现了以前焊接当中出的 一些问题，能改的就改，不能改的，咳，要是时间再多一些，或者我能早点做好，要是 不只是我一个人动手……算了吧，不要想那些如果，还是准备我自己的，做好我现在能 做的吧。
还好，验收还算成功，得了 3 分，不是很高，但是我觉得对我来说已经很好，代表 了我真实的水平， 我觉得我对单片机的一些知识在这个动手的过程中真的是从无到有增 长的。
同时我也尽量不去想别人得了多少分， 没有什么不平衡的， 有些人付出的是努力， 有些人付出的是风险代价，其实这也没有什么不一样，这一点我早就了解。
最后，我发现自己对单片机竟然也有了一点兴趣，想暑假回家以后自己去买一些东 西来做，再补一补汇编语言。有什么问题请教下以前的那些老同学好了，他们好厉害， 在高中劳动课就成功的做出过调频收音机，大一暑假的时候参加了学校的电子竞赛培训 接着比赛，不过后来怎么样我就不知道了。汗。看来要多保持联络，这次回家就好好找 他们叙叙旧。
三 1 前言 通过一个学期的学习， 我认为要学好 C 语言程序这门课程， 不仅要认真阅读课本知 识，更重要的是要通过上机实践才能增强和巩固我的知识。特别是作为高职生，更要注 重实践这一环节，只有这样我们才能成为合格的计算机人材。
整个设计通过了软件和硬件上的调试。我想这对于自己以后的学习和工作都会有很 大的帮助。在这次设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上理论 性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，而 且要不断地更正以前的错误思维。一切问题必须要靠自己一点一滴的解决，而在解决的 过程当中你会发现自己在飞速的提升。对于教材管理系统，其程序是比较简单的，主要 是解决程序设计中的问题，而程序设计是一个很灵活的东西，它反映了你解决问题的逻 辑思维和创新能力，它才是一个设计的灵魂所在。因此在整个设计过程中大部分时间是 用在程序上面的。很多子程序是可以借鉴书本上的，但怎样衔接各个子程序才是关键的 问题所在，这需要对系统的结构很熟悉。因此可以说系统的设计是软件和硬件的结合， 二者是密不可分的。通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论 上已经掌握， 但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑， 经过一番努力才得以解决。
这也激发了我今后努力学习的兴趣，我想这将对我以后的学习产生积极的影响。其 次，这次课程设计让我充分认识到团队合作的重要性，只有分工协作才能保证整个项目 的有条不絮。另外在课程设计的过程中，当我们碰到不明白的问题时，指导老师总是耐 心的讲解，给我们的设计以极大的帮助，使我们获益匪浅。因此非常感谢老师的教导。
一、设计目的
数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。
数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。
因此，我们此次设计与制做数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟.而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法.且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路.通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法.
二、设计要求
（1）设计指标
①时间以12小时为一个周期；
②显示时、分、秒；
③具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间；
④计时过程具有报时功能，当时间到达整点前10秒进行蜂鸣报时；
⑤为了保证计时的.稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。
（2）设计要求
①画出电路原理图（或仿真电路图）；
②元器件及参数选择；
③电路仿真与调试；
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④pcb文件生成与打印输出。
（3）制作要求自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。
（4）编写设计报告写出设计与制作的全过程，附上有关
三、原理框图
1．数字钟的构成
数字钟实际上是一个对标准频率（1hz）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1hz时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。
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2．晶体振荡器电路 （b）cmos晶体振荡器（仿真电路）
3．时间记数电路 秒个位计数单元为10进制计数器，无需进制转换，只需将qa与cpb（下降沿有效）相连即可。cpa（下降没效）与1hz秒输入信号相连，q3可作为向上的进位信号与十位计数单元的cpa相连。 内容来自
