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摘要：目前市面上各种多功能数字钟的专用集成电路产品很多，本文只阐述最基本数字钟电路的设计、制作与检测。目的是通过数字钟电路的制作，使初学者掌握数字电路的基本理论、基本分析和设计方法，能熟练查找学习资料和运用常用集成芯片，具备小型数字系统设计、组装和调试的方法。
关键词：数字钟电路 设计 制作 检测
1007-9416（2013）04-0180-01
数字钟用途广泛，且以其结构小，低，精度高，功能多等优点而倍受喜爱。目前市面上的各种多功能数字钟大多数由专用集成电路制作，对初学者来说很难理解和掌握其原理及结构。通过用集成计数器、译码器、555定时器等构成的最基本的数字钟电路的设计、制作与检测，能将数字电路的基本理论、基本分析和设计方法贯穿起来，可以提高熟练查找学习资料和运用常用集成芯片的能力，掌握小型数字系统的设计方法、组装和调试技术。
其中秒脉冲信号发生器由555定时器构成50HZ多谐振荡器，用74LS90构成50分频电路，产生秒脉冲信号；计数电路分别由两片74LS160构成60进制计数器，作为秒、分计数电路，再由两片74LS160构成24进制计数器，作为时计数电路，再把秒、分、时电路级联；译码显示电路分别用两位数码管显示，每组都由两片74LS247和两个共阳极数码管构成；分时校正电路可以利用74LS00与非门电路的控制作用构成，也可以采用74LS153双4选1数据选择器来构成。本电路所选元器件见表1。
（2）焊接：按电路连线图进行焊接，一般步骤为：①预热：将烙铁头与电路板成左右，对元器件和焊盘同时加热，约2～3秒钟。②送锡：加热到一定温度时，将焊锡丝送入并接触烙铁头，使其熔化。③撤锡：当焊锡熔化到焊盘上时，立即停止送锡，避免焊锡过量。④移开烙铁：烙铁持续加热，使滚到电路板上的焊锡再次熔化，焊锡围着引脚流动，沾满整个焊盘后，将烙铁头沿着器件引脚向上轻轻地迅速带起。此外，个别比较难焊的焊点，可加锡补焊；如有管脚虚焊，可用吸锡吸干净后再重新焊接。
通电后观察现象，通常还存在一些问题，采取分模块排查。查找方法：①断开故障模块输出端负载，判断故障来自模块本身还是负载。②数码管显示不正常或不显示，可从集成块的引脚开始，用万用表逐步检查，对照正常时的电压，看与其相连的电路是否有问题。③数码管只显示9，怎么按都没反应，应检查3、8脚是否接高电平。④数码管显示暗，且不稳定，用手在焊点上大面积摸一下，数字就会乱变，应检查是否有引脚悬空。⑤数码管显示有某几个数不正常，其它的都正常，复位后0显示不正常，这时要看它是否能锁定与解锁，要是正常，就查显示电路的连线是否接反。⑥数字显示不能锁定，要检查反相器、或门、与非门、复位开关电路是否工作正常，如正常，就查是不是某一引脚与高电平连接。要能锁定与解锁，但显示不稳定，一会儿就会跳显9，检查3、8脚是否接触不良（如虚焊等）。⑦数码管只显示0，查是否有集成块不工作；如有按钮按下后，数码管不显示，复位后又能显示0，就检查是否有集成块引脚短接，复位后任显一数字，且只显示这一数字，只要信号输入后即恢复为0，或者只能显示个别数字，这时从集成块开始查找分析，看其输入与输出是否正常，以判断集成块是否出了问题。
（2）调试：确认电路安装无误后，接通电源，逐级调试：①将秒脉冲送入秒计数器，调试秒个位、十位按10秒、60秒进位。采用同样方法调试分和时计数器。②调试好时、分、秒计数器后，通过校时开关依次校准秒、分、时。数字钟正常走时。③利用校时开关加快数字钟走时，调试整点报时电路。
通过本数字钟的制作与调试，能使初学者加深理解数字系统的概念，提高电子产品生产实践能力、创新能力和综合设计能力。
参考文献
《两种数字钟电路设计比较》刘飞 戴华，《湖北师范学院学报（自然科学版）》2003年02期.
《数字电子钟的设计--数字电路设计性实验》http：///p-41870702
关键词：数字钟电路 设计 制作 检测
1007-9416（2013）04-0180-01
数字钟用途广泛，且以其结构小，低，精度高，功能多等优点而倍受喜爱。目前市面上的各种多功能数字钟大多数由专用集成电路制作，对初学者来说很难理解和掌握其原理及结构。通过用集成计数器、译码器、555定时器等构成的最基本的数字钟电路的设计、制作与检测，能将数字电路的基本理论、基本分析和设计方法贯穿起来，可以提高熟练查找学习资料和运用常用集成芯片的能力，掌握小型数字系统的设计方法、组装和调试技术。
1 设计方案
最基本的数字钟电路主要由秒脉冲信号发生器、计数电路、译码显示电路、分时校正电路四部分构成，其电路结构框图如下：其中秒脉冲信号发生器由555定时器构成50HZ多谐振荡器，用74LS90构成50分频电路，产生秒脉冲信号；计数电路分别由两片74LS160构成60进制计数器，作为秒、分计数电路，再由两片74LS160构成24进制计数器，作为时计数电路，再把秒、分、时电路级联；译码显示电路分别用两位数码管显示，每组都由两片74LS247和两个共阳极数码管构成；分时校正电路可以利用74LS00与非门电路的控制作用构成，也可以采用74LS153双4选1数据选择器来构成。本电路所选元器件见表1。
2 电路的制作、检测与调试
2.1 组装
总体布局最好能成标准几何图形，具有正确性、实用性和美观性；装配时，根据电路结构框图，先确定好核心器件，比如说集成块等大器件，然后再考虑其它元器件，并按要求对元器件管脚进行整形。2.2 焊接
（1）焊接工艺要求：①走线要平行整齐，短距离可直接用趟锡焊；长距离可用细导线连接后再加锡焊。②飞线要少、短，并且要整齐美观。③电源线必须红色接“+”，黑色接“-”。④焊点要圆润、有光泽，且没有碰焊，增加美观度。（2）焊接：按电路连线图进行焊接，一般步骤为：①预热：将烙铁头与电路板成左右，对元器件和焊盘同时加热，约2～3秒钟。②送锡：加热到一定温度时，将焊锡丝送入并接触烙铁头，使其熔化。③撤锡：当焊锡熔化到焊盘上时，立即停止送锡，避免焊锡过量。④移开烙铁：烙铁持续加热，使滚到电路板上的焊锡再次熔化，焊锡围着引脚流动，沾满整个焊盘后，将烙铁头沿着器件引脚向上轻轻地迅速带起。此外，个别比较难焊的焊点，可加锡补焊；如有管脚虚焊，可用吸锡吸干净后再重新焊接。
2.3 检测与调试
（1）检测：第一次通电前，要用万用表检查正负极是否短路。若存在短路，检查安装电路与原理是否一致，包括连线、元件参数、集成电路的安装位置是否正确等，然后再检查每个焊接点的正面和反面是否导通，以及两个焊接点之间有连线的是否导通，检查完后，通电前一定要再次确认正负极没有短路后方可接上5V电源。通电后观察现象，通常还存在一些问题，采取分模块排查。查找方法：①断开故障模块输出端负载，判断故障来自模块本身还是负载。②数码管显示不正常或不显示，可从集成块的引脚开始，用万用表逐步检查，对照正常时的电压，看与其相连的电路是否有问题。③数码管只显示9，怎么按都没反应，应检查3、8脚是否接高电平。④数码管显示暗，且不稳定，用手在焊点上大面积摸一下，数字就会乱变，应检查是否有引脚悬空。⑤数码管显示有某几个数不正常，其它的都正常，复位后0显示不正常，这时要看它是否能锁定与解锁，要是正常，就查显示电路的连线是否接反。⑥数字显示不能锁定，要检查反相器、或门、与非门、复位开关电路是否工作正常，如正常，就查是不是某一引脚与高电平连接。要能锁定与解锁，但显示不稳定，一会儿就会跳显9，检查3、8脚是否接触不良（如虚焊等）。⑦数码管只显示0，查是否有集成块不工作；如有按钮按下后，数码管不显示，复位后又能显示0，就检查是否有集成块引脚短接，复位后任显一数字，且只显示这一数字，只要信号输入后即恢复为0，或者只能显示个别数字，这时从集成块开始查找分析，看其输入与输出是否正常，以判断集成块是否出了问题。
（2）调试：确认电路安装无误后，接通电源，逐级调试：①将秒脉冲送入秒计数器，调试秒个位、十位按10秒、60秒进位。采用同样方法调试分和时计数器。②调试好时、分、秒计数器后，通过校时开关依次校准秒、分、时。数字钟正常走时。③利用校时开关加快数字钟走时，调试整点报时电路。
通过本数字钟的制作与调试，能使初学者加深理解数字系统的概念，提高电子产品生产实践能力、创新能力和综合设计能力。
参考文献
《两种数字钟电路设计比较》刘飞 戴华，《湖北师范学院学报（自然科学版）》2003年02期.
《数字电子钟的设计--数字电路设计性实验》http：///p-41870702
1.html.
[3]《数字电子技术及应用》王萍.-北京，电子工业出版社，2011.08.摘自：毕业论文格式www.udooo.com