南昌大学信息工程学院。
班级：中兴091班。
姓名：曹为斯。
学号：6100209047
2010年12月。
一、实验目的及要求：
目的：1、综合应用数字电路知识；
2、学习使用protel进行电子电路的原理图设计、印制电路板设计。
3、学习电路板制作、安装、调试技能。
要求：1、通过查阅资料，在指导下自主设计出需要功能的电路；
2、使用protel进行电子电路的原理图设计、印制电路板设计；
3、确认后的pcb在开放实验室完成制作后，调试符合功能要求。
二、设计任务。
设计并制作一数字钟，该数字钟具有准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间，校时功能等功能。
三、实验基本原理：
通过在数字电路逻辑设计课程中学习的知识，设计一个带预置功能的秒计时电路和分钟计时电路，以及可以设定为12小时或者24小时工作的带预置功能的小时计时电路，组合成一个完整功能的数字显示的时钟。使用脉冲电路或中规模数字集成电路组成计时基准源，给秒计时电路提供计数时钟基准。完整的设计均需要提供时分秒的显示，显示方案可以自主选择。
其中计时电路主要涉及时序电路部分的内容， led显示方案时主要涉及组合逻辑电路的内容，计时基准源涉及脉冲电路或包含脉冲电路的中规模或大规模数字集成电路。计时调节和预置功能可以由组合电路或时序电路甚至是脉冲电路电路来实现。
四、主要仪器设备及实验耗材：
主要仪器设备。
1、计算机，2、protel软件（或相同功能的软件），3、万用表，4、台钻（多种规格的钻头），5、pcb腐蚀工作台，6、直流电源。
7、烙铁。实验耗材。
通用220输入8vdc电源，4.7u/25v，ne555，74ls160，74ls20，74ls00，74ls48，7-led共阴极数码管
覆铜板15cm*20cm，电阻、电容、导线若干，三氯化铁，砂纸，热转印纸，助焊剂，焊锡。
五、实验电路设计。
1、设计方案。
根据设计要求首先建立了一个数字钟电路系统的组成框图，框图如图1所示。
振荡器产生的脉冲信号作为数字钟的振源，输出标准秒脉冲。秒计数器计满60后向分计数器个位进位，分计数器计满60后向小时计数器个位进位并且小时计数器按照“24归零”的规律计数。计数器的输出经译码器送显示器。
计时出现误差时电路进行校时、校分。
图12、单元模块化设计。
在本次设计，电路是由许多单元电路组成的，因此首先必须对各个单元电路进行设计。
1）振荡电路。
振荡电路直接由555电路产生1hz振荡信号，作为秒钟的脉冲信号，进行计时。设计电路如下图：
其中c用4.7μf电容，r1采用100kω电阻，r2采用100kω可调电阻，产生周期：
t=0.7*c*(r1+ 2r2)=0.987s
2）60进制计数器。
如下图所示：
电路中，一片74ls160作为十位计数器，在电路中采用六进制计数；另一片74ls160作为个位计数器在电路中采用十进制计数。采用异步进位。个位计数器记满10后向十位计数器，作为时钟进行进位。
十位计数器记满6后向更高位，作为时钟进行进位。进位端由74ls00与非门处理信号，其中十位六进制，采用置数端进行清零。
3）24进制计数器。
如下图所示：
电路中，一片74ls160作为十位计数器，另一片74ls160作为个位计数器在电路中采用十进制计数。采用异步进位。个位计数器记满10后向十位计数器，作为时钟进行进位。
同时采用同步置数清零。当十位计数器为2，个位计数器为3时，通过个位时钟信号同步进行置数端清零。清零和进位信号通过74ls00和74ls20与非门进行处理。
4）数码显示电路。
如下图所示：
直接将74ls160的输出二进制信号输入74ls48七段译码器中进行译码，然后通过 330ω进行限流后接到共阴极数码管上进行显示。
5）调时电路。
如下图所示：
采用双刀双掷开关选择是否是调时还是正常计时，按键开关加电容，防止因电源频率不稳定而产生的误差。调时信号作为计数器时钟信号经由74ls00（74ls20）与非门进入。
六、实验内容或步骤：
1、分模块进行电路设计。
2、电路图的绘制与pcb图的绘制；此处增加提供的电源电路到图档中；
3、印制板制作；
4、电路功能调试；
七、实验成果。
1、所用元件清单：
2、实物图：
正面图。背面焊接图。
八、总结。实验过程主要是先在protel软件上设计好原理图，然后在实验室用通用实验设备搭出自己不确定部分的电路，以验证其功能。再在pcb上进行元件布局和布线，最后进行热转印，腐蚀，焊接。
做出来后，接电源进行调试。
调试过程中主要出现了不进位现象，最后发现是设计时接线出了错误，用飞线进行修改后，能正常走也能正常进位。还有就是小时区，如正常走则可正常由23跳为00，但由调时来调则会出现由23跳为03，即个位没有清零，检查接线没有错误，在实验箱上做则不会出现这种情况，解决不了。调时部分有些不稳定。
通过这次设计，使我更加熟悉掌握了数字电路的设计制作方法，同时熟悉了用protel设计制作电路，以及单面板制作的基本流程。
同时，通过此次设计，也发现理论与实际差别挺大的。有些上不可能出现的现象，在实际**现了，而且焊点的焊接好坏也会影响到最后的数字钟显示工作的结果。
附录。一共两份，分别为设计的原理图即pcb图。