数字电子时钟设计Word格式.docx
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3.3显示电路7
3.4校时电路8
3.5整点报时电路9
3.6闹钟功能电路9
3.6.14位数值比较器74LS859
3.6.2八位数值比较器10
3.6.3完整闹钟电路11
3.7完整电路13
4总结及心得13
5参考文献14
6附录16
附录1:
元器件清单16
摘要:
数字电子钟实际上是一个对标准频率(1Hz)进行计数的计数电路。
由振荡电路形成秒脉冲信号,秒脉冲信号输入计数器进行计数,并把累计结果以“时”、
“分”“秒”的数字显示出来。
秒计数器电路计满
60
后触发分计数器电路,分
计数器电路计满
后触发时计数器电路,当计满
24
小时后又开始下一轮的循环计数。
一般由振荡电路、计数器、数码显示器等几部分组成。
振荡电路:
主要用来产生时间标准信号,由
NE555
组成的多谐振电路产生,但是因为时钟的精度主要取决于时间标准信号的频率及稳定度,所以一般采用石英晶体振荡器。
分频器:
因为振荡器产生的标准信号频率很高,要是要得到“秒”信号,需
一定级数的分频器进行分频。
计数器:
有了“秒”信号,则可以根据
秒为
1
分,
24小时为
天的进制,分别设定“时”“分”“秒”的计数器,分别为
进制,60
进制,24
进制计数器,并输出一分,一小时的进位信号。
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可以对分和时进行校时。
另外,计时过程要具有报时功能,当时间到达整点前
秒开始,蜂鸣器开始鸣叫。
Designofdigitalelectronicclock
ABSTRACT:
Digitalelectronicclockisactuallyastandardfrequency(1Hz)countscountingcircuits.Formedbytheoscillatorpulsesignalandpulsesignalinputcountertocount,andcumulativeresultsto"
time"
and"
points"
second"
numberdisplayed.Secondexpirationofcounter-posttriggercounter,expirationofcounterpostcounterwhenitistriggered,whentheexpirationof24hoursafterstartingthenextroundoftheloopcount.Generallyoscillatorcircuits,counters,digitaldisplaysandotherparts.
Oscillatorcircuits:
mainlyusedforstandardsignals,generatedbyresonantcircuitNE555,butbecausetheclock'
saccuracydependsonthetimestandardsignalfrequencyandstability,sousingquartzcrystaloscillator.
Crossover:
becauseofthehighstandardsignalfrequencyoftheoscillator,ifyouwanttoget"
seconds"
signal,requiredacertainseriesofcrossoverfrequency.
Counter:
"
signal,itcanunder60secondsto1minute,24hour1daybinary,respectively,setthe"
when"
minute"
counter,respectively,m-60,m-60,24binarycounter,andoutput,carryanhoursignal.Asthecountstarttimeisimpossiblewithstandardtime(Beijingtime)isrequiredinthecircuitonthecircuittoaschoolandtoschool.Inaddition,timekeepingtime-keepingfunction,whenthetimereaches1secondbeforethehourbegins,buzzerbegantotweet.
1前言
1.1研究背景及意义
加入世贸组织以后,中国面临激烈的竞争。
这种竞争将是一场科技实力、管理水平和人才素质的较量,风险和机遇共存,同时电子产品的研发日新月异,不仅是在通信技术方面数字化取代于模拟信号,就连我们的日常生活也进于让数字化取缔。
说明数字时代已经到来,而且渗透于我们生活的方方面面。
就拿我们生活的实例来说明一下“数字”给我们带来的便捷。
下面我们就以数字钟为例简单介绍一下。
“数字钟”,我们听到这几个字,第一反应就是我们所说的数字,数字钟就是以数字显示取代模拟表盘的钟表,在显示上它用数字反应出此时的时间,相比模拟钟能给人一种一目了然的感觉,不仅如此它还能同时显示时、分、秒。
而且能对时、分、秒准确校时,这是普通钟所不及的。
与此同时数字钟还能准确定时,在你所规定的时间里准确无误的想你发出报时声音,提醒你在此时所需要去做的事。
与旧式钟表相比它更适用于现代人的生活。
电路的总设计
电路的设计目的
数字电子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。
目前,数字钟的功能越来越强,并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。
本设计采用
74LS160、带有译码器的数码管和适当的门电路构成,可实现对时、分、秒等时间信息的采集和较时功能地实现.
设计一个数字计时器,可以完成
00:
00
到
23:
59:
59
的计时功能,并在控制电路的作用下具有快速校时、快速校分功能。
能进行正常的时分秒计时功能。
分另由六个数码管实现时分秒的计时。
同时实现报时和闹钟的功能。
通过
Multisim
软件平台,设计含小时,分钟,秒钟显示功能的数字时钟。
电路的组成原理
数字电子钟主要分为数码显示器、60
进制和
进制计数器、频率振荡器和校时这几个部分。
数字电子钟要完成显示需要
6
个数码管,八段的数码管需要译码器械才能显示,然后要实现时、分、秒的计时需要
进制计数器和
进制计数器,在仿真软件中发生信号可以用函数发生器仿真,频率可以随意调整。
进制可能由
10
进制的计数器串联而成,而小时的
进制可以采用
74LS160
置数端触发实现。
频率振荡器可以由晶体振荡器分频来提供,也可以由
555
定时器来产生脉冲并分频为1HZ。
主体思路图:
图2.2.1
2.3电路设计要求
具体要求:
实现24小时的时钟显示、校准、整点报时等功能。
(1)显示功能:
具有“时”、“分”、“秒”的数字显示(“时”从0~23,分0~59,秒0~59)。
(2)校时功能:
当刚接通电源或数字时钟有偏差时,可以通过手动的方式去校时。
(3)整点报时:
当时钟计时到整点时,能进行整点报时。
(4)复位功能:
当数字时钟有偏差时,可以通过手动的方式使其恢复初始零状态。
电路设计计算及分析
3.1振荡电路:
多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器,也称矩形波发生器。
“多谐”指矩形波中除了基波成分外,还含有丰富的高次谐波成分。
多谐振荡器没有稳态,只有两个暂稳态。
在工作时,电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换,由此产生矩形波脉冲信号,常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。
用555定时器构成的多谐振荡器电路如图3.1.1,图中电容C、电阻R1和R2作为振荡器的定时元件,决定着输出矩形波正、负脉冲的宽度。
定时器的触发输入端(2脚)和阀值输入端(6脚)与电容相连;
集电极开路输出端(7脚)接R1、R2相连处,用以控制电容C的充、放电;
外界控制输入端(5脚)通过0.01uF电容接地。
图3.1.1
通过仿真,示波器XSC1输出图3.1.2所示波形。
3.2时间计数电路
3.2.1十进制计数器
74160
计数器是对CP
脉冲进行计数的时序逻辑电路。
如果组成计数器中的各个触发器的CP
不是同一信号,这样的计数器称异步计数器。
本次设计采用6片十进制同步计数器74160组成两个六十进制的计数器(分、秒)和一个二十四进制计数器(时)。
74160如图③所示。
74160是中规模集成的同步十进制加法计数器,有着同步预置数、异步置零和保持的功能。
其功能表如表①所示。
图3.2.1
表3.2.174160N功能表
CP
EP
ET
工作状态
×
置0
↑
1
预置数
保持(C的状态)
保持(C=0)
计数
3.2.2六十进制计数器和二十四进制计数器的连接
电子时钟的“分”和“秒”由六十进制计数器实现,“时”由二十四进制计数器实现。
因此,就需要用74160接成两个六十进制和一个二十四进制计数器。
多片计数器组合,各级之间的连接方式分串行进位方式、并行进位方式。
本次设计采用串行进位的方式。
在串行进位方式中,以低位片的进位输出信号作为高位片的时钟输入信号。
两片74160的EP和ET恒为1,都工作在计数状态,第一片每计到9(1001)时,C端输出变为高电平,经反相器后使第二片的CLK端为低电平。
下一个计数输入脉冲到达后,第一片记成0(0000)状态,C端跳回低电平,经反相器后使第二片的输入端产生跳变,于是,第二片计入1。
从而,将两片十进制计数器74160串联成一个百进制计数器。
得到百进制计数器后,应用整体置零的方法接成六十进制和二十四进制计数器。
当计数器从全0状态开始计数,计入60个脉冲时,经与非门产生低电平信号,立即将两片74160同时置零,于是便得到一个六十进制计数器,如图④。
同理,当计入24个脉冲时,经与非门产生的低电平信号立即将两片74160同时置零,得到二十四进制计数器,如图⑤
3.2.3完整的电子时钟计时电路
按“秒”、“分”、“时”的顺序,将两片六十进制计数器和一片二十四进制计数器串联,便得到完整的电子时钟计时电路,如图⑤
3.3显示电路
数码管按照其发光二极管的