贵州大学 数字钟Word格式文档下载.docx

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1、六十进制电路的设计…………………………………II

2、十二进制电路的设计………………………………IV

3、时间计数电路的设计………………………………IV

4、分频器的设计……………………………IV

5、振荡器的设计………………………………V

6、译码驱动及显示单元………………………………VI

7、原理框图及主体逻辑电路图………………………………VII

五、报时电路……………………………………VIII

六、校时电路…………………………………VX

七、安装调试分析过程…………………………………………VX

八、所选用的元件列表……………………………………X

九、设计总结与心得……………………………………X

十、参考文献…………………………………………………XI

十一、致谢…………………………………………………XI

十二、附录…………………………………………………XII

摘要

数字电子钟是一种用数字显示秒、分、时的记时装置，与传统的机械时钟相比，它一般具有走时准确，显示直观，无机械传动装置等优点，因而得到了广泛的应用。

小到人们的日常生活中的电子手表、电子闹钟，大到车站、码头、机场等公共场所的大型数字显电子钟。

本课程设计是要通过简单的逻辑芯片实现数字电子钟。

要点在于用555芯片连接输出为一秒的多谐振荡器用于时钟的秒脉冲,用74LS90（10进制计数器）、74LS00（与非门芯片）等连接成60和12进制的计数器,再通过数码管显示，构成简单数字时钟。

关键词

数字时钟、计数器、555芯片、分频器

multi-functiondigitalclock

summary

Digitalelectronicclockisakindofdigitaldisplayseconds,points,whenthetimingdevice，Comparedwiththetraditionalmechanicalclock,itusuallyhasthetraveltimeaccurate,directdisplay,nomechanicaltransmissiondeviceetcdigitalelectronicclockisakindofdigitaldisplayseconds,points,whenthetimingdevice，Andhasbeenwidelyused.SmalltoPeople'

sDailylifeintheelectronicwatch,electronicclock,railwaystations,wharves,airportsandotherpublicplacesinthelargedigitalelectronicclock.Thiscourseisdesignedtothroughthesimplelogicchiptorealizedigitalelectronicclock。

Thepointistouse555chipconnectionoutputforasecondmultivibratorusedforclocksecondpulse,with74ls90（decimalcounter）,74ls00（nandgatechip）connectionintosixtyand12intothesystemofthecounter,andthenthroughthedigitaltubedisplay,asimpledigitalclock.

Keywords

Digitalclock,counter,555chip,frequencydivider

一、前言

数字钟是采用数字电路实现“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。

钟表的数字化在提高报时精度的同时，也大大扩展了它的功能，诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、定时启闭路灯等。

因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

在高度发达信息化的21世纪，人们总是那么忙碌.时间对我们来说总是那么宝贵，在我们的日常工作、学习、生活中，时间概念愈加显得重要。

生活工作中班车要准点，上班要准时，开会要有时间限制；

工业生产中，每一道工序都要有严格的时间限制，这样才能做到井井有条；

严谨的科技研究中，时间更是重中之重。

能够准确的了解并且实时性的知道时间，是我们学习、工作、生活中不可或缺的。

机械式钟表虽然也可以告知人们时间，也可以定时，显示日历。

但是由于受到机械结构、动力和体积的限制，在功能、性能以及造价上都没办法与电子时钟相比。

电子钟是采用电子电路实现对时、分、秒进行数字显示的计时装置，广泛应用于个人家庭，室外广场，汽车站和火车站等公共场所，成为人们日常生活中不可少的必需品。

随着科学技术的发展，电子产品更新速度越来越快，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快，向着功能多样化、体积最小化、功耗最低化的方向迅速发展，电子技术的发展有力的推动社会生产力的发展。

有关专家分析指出，我国电子商务的基础设施将日臻完善，三网合一潮流势不可挡，高速宽带互联网将扮演越来越重要的角色，移动通讯将成为进行电子商务的主要媒介。

而今，我们已进入了数字时代，数字钟的使用将会越来越受欢迎。

数字钟未来将呈现出个性化、专业化的趋势，而且每个网站在资源方面总是有限的，客户的需求又是全方位的，所以不同类型的网站以战略联盟的形式进行相互协作也是必然趋势，数字钟的实现，更体现了这一点。

在不久的将来，数字钟肯定会逐渐被人们接受，很快会走进千家万户，给人们带来方便。

二、设计任务分析

1、设计目的

（1）了解数字钟的原理，掌握数字钟的设计、组装与调试方法。

（2）了解、熟悉各种在制作中用到的中小规模集成电路即芯片的各

引脚的功能、作用及其使用使用方法，熟悉集成电路的使用方

法。

2、设计任务与要求

基本功能：

（1）时钟显示功能，能够以十进制数字显示“时”、“分”。

（2）具有校准时、分的功能。

（3）整点自动报时，在整点时，便自动发出鸣叫声。

三、设计方案实现

数字钟电路系统由主体电路和扩展电路两大部分所组成。

振荡器产生的稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准，再经分频器输出标准秒脉冲。

秒计数器计满60后向分计数器进位，分计数器计满60后向小时计数器进位，小时计数器按照“12翻1”规律计数。

计数器的输出经译码器送显示器。

计时出现误差时可以用校时电路进行校时、校分、校秒。

扩展电路必须在主体电路正常运行的情况下才能进行功能扩展。

主体电路是由功能部件或单元电路组成的。

在设计这些电路或选择部件时，尽量选用同类型的器件。

整个系统所用的器件种类和数量应尽可能少。

下面介绍各功能部件与单元电路的设计。

4、设计原理及框图

1、六十进制电路的设计

（1）六进制电路的设计

74LS90集成芯片是异步清零二—五—十进制计数器。

所以采用反馈清零法将CKB接Q0；

Q1接R0

（1）；

Q2接R0

（2）；

R9

（1）、R9

（2）接地（低电平）；

CKA作为脉冲输入；

Q0、Q1、Q2、Q3作为输出就可构成六进制计数器。

接线图如下

图一

（2）十进制电路的设计

将74LS90的Q0和CP1相连接，时钟脉冲从CP0输入，P9

（1）或R9

（2）和R0

（1）或R0

（2）和有任一端接地即可，Q1、Q2、Q3和Q4为输出端。

则构成8421BCD码十进制计数器。

接线图如图所示。

图二

（3）六十进制电路

用74LS90构成十进制作为个位，用74LS90构成六进制作为十位，接法如前面所示，将六进制的CP0和十进制的Q3相连，即可构成六十进制计数器。

图三

2、十二进制电路的设计

“12翻1”小时计数器是按照“01--02--03--……--11--12--01--02……”规律计数的，这与日常生活中的计时规律相同。

3、时间计数电路的设计

用6片74LS90构成的两个六十进制和十二进制计数器。

将秒位六十计数器十位的Q2接分位六十计数器个位的CKA，分位六十计数器十位的Q2接时位十二计数器个位的CKA即可构成时间计数电路。

CD4511BE译码器的输入A、B、C、D接各计数器的输出Q0、Q1、Q2、Q3；

输出QA、QB、QC、QD、QE、QF、QG接七段数码显示器的a、b、c、d、e、f、g。

4、分频器的设计

分频器的功能主要有两个：

（1）、产生标准秒脉冲信号；

（2）、提供功能扩展电路所需要的信号。

振荡器使用集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器，振荡频率fo=1KHz，则选用3片中规模集成电路计数器74LS90可以完成上述功能。

因每片为1/10分频，3片级联则可获得所需要的频率信号，即第1片的QA端输出频率为500Hz，第2片的QD端输出为10Hz，第3片的QD端输出为1Hz。

电路如下图所示。

图四

5、振荡器的设计

振荡器是数字钟的核心。

振荡器振荡频率的精确度与稳定度基本上决定数字钟计时的准确度。

集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器，如果精度要求不高也可以采用由集成逻辑门与RC组成的时钟源振荡器或由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器。

这里设振荡频率fo=1KHz

图五

6、译码驱动及显示单元

译码电路的功能是将秒、分、时计数器的输出代码进行翻译，变成相应的数字。

用与驱动LED七段数码管的译码器是CD4511BE。

。

若将秒、分、时计数器的每位输出分别送到相应七段译吗管的输入端，便可以进行不同数字的显示。

图六

7、原理框图及主体逻辑电路图

（1）方案的整机原理框图

图七

（2）主体逻辑电路图

图八

五、报时电路

报时电路的功能要求是：

每当数字钟计时快要到正点时发出声响；

分十位的Q2M2Q0M2=11

分个位的Q3M1Q0M1=11

秒十位的Q2S2Q0S2=11

秒个位的Q0S1=1时音响电路才能工作

图九

六、校时电路

当数字钟接通电源或者计时出现误差时，需要校正时间。

校时

是数字钟应具备的基本功能。

一般电子手表都具有时、分、秒等校时功能。

这里只进行分和小时的校时。

对校时电路的要求是：

在小时校正时不影响分和秒的正常计数；

在分校正时不影响秒和小时的正常计数。

校时方式有“快校时”和“慢校时”两种：

“快校时”时，通过开关控制，使计数器对1Hz的校时脉冲计数；

“慢校时”时，通过开关控制，使计数器对2Hz的校时脉冲计数；

在该实验中校时电路实现对“分”“时”的校准。

并且在小时校正时不影响分和秒的正常计数，在分校正时不影响秒和小时的正常计数。

校时电路是由与非门构成的组合逻辑电路，当开关开或关时，可能会产生抖动，因此可以接入一个由RS触发器组成的防抖动电路来控制。

图十

七、安装调试分析过程

这次调试过程中出现了不少问题，通过对数码管、数字钟计时、振荡器的连线；

计数器的电源引脚、接地引脚的接线情况等进行检查。

排除故障后，数字钟的显示器开始计时。

然而在对分校时时，发现电路不能正常工作，在经过一番检查后，终于发现是计数器的接线出现了问题，在改正接线情况后电路终于正常计时。

八、所选用的元件列表

1、计数器74LS90七个；

2、七段数码显示器四个；

3、译码器CD4511BE四个；

4、555定时器一个；

5、74LS00芯片二片；

6、电容一个；

7、电阻两个；

8、面包板一块、导线、镊子、万用表、剥线钳、剪刀等。

九、设计总结与心得

通过这次数字电子钟的课程设计，我们把在数字电路和模拟电路中学到的理论知识与实践相结合。

我们从中学到了很多东西，对所学的知识有了更进一步的理解。

理论要联系实践，当然实践也离不开理论，由于对课本的内容还不是很熟悉，所以在做这个课程设计前，我先把课本的重点知识复习了一遍，时序逻辑电路、组合逻辑电路等，然后就是查找相应的资料。

理论上的知识搞定了，接下来就是开始设计了。

multisim仿真，很多电路都能在上面先进行仿真，不过在仿真与实际中的芯片管脚会有些差别，所以需要特别注意。

这次课程设计也再次让我看到理论与实践的差别和联系，理论固然重要，然而我们要在实践中发现错误，并解决错误，也提高了自己的动手能力和实际解决问题的能力。

同时也要有认真、严谨的学习态度。

这就是我的另一个收获，不仅仅是做课程设计，无论是做什么研究，都必须要有一种认真严谨的学习态度。

独立思考独立完成，认真接线，仔细检查等，这些都是对我们自身能力的一种培养，在以后的学习甚至工作中，很多东西都只能靠自己去独立思考完成，因此我们也藉此学会了一种独立思考的学习态度。

无论最后的结果是怎样，参与了就肯定有收获。

在这几天忙碌的课程设计过程中，我也收获了许多，我仍然记得将课程设计做出来的时候，那种喜悦的心情，是难以形容的。

我相信，天下无难事，只怕有心人。

在以后的生活和工作中，要坚持不骄不躁的心态，踏实做事的风格，让自己成为一个各方便都优秀的人才！

十、参考文献

[1]康华光.电子技术基础-数字部分（第五版）.高等教育出版社,2006

[2]电子技术《实验指导书》贵州科技出版社2004

十一、致谢

通过学校安排的这次课程设计，我们对于平时在书本上学到的理论知识有了感性的认识，我深刻地认识到只有理论与实践相结合才能拓宽自己的视野，在此特别感谢老师们的指导，为我们以后的专业学习奠定了有力的基础。

这次课程设计使我受益颇丰，我相信，通过这次课程设计，我们会在分析问题、解决问题的实际工作能力中有所提升。

十二、附录

555多谐振荡器管教排列74LS90引脚排列

74ls00管脚排列CD4511BE管脚排列