数字时钟课程设计详细内容.docx
《数字时钟课程设计详细内容.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字时钟课程设计详细内容.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
数字时钟课程设计详细内容
数字电子技术设计专题
实
训
报
告
姓名：
--------
班级：
09212班
学号：
13号
指导老师：
邱仕卉
设计题目：
多功能数字钟
1、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，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40160BD-5V、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.通过本设计熟悉掌握多个集成电路的功能，并学会Multisim软件的使用;掌握数字电子钟的设计方法；掌握常用数字集成电路的功能和使用。
二、设计任务与要求：
数字钟一般是由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器等几部分组成。
这些都是数字电路中应用最广泛的基本电路，本设计直接采用由CB555定时器设计的多谐振荡器产生振动周期为1s的脉冲。
并将信号送入计数器进行计算，并把累加的结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。
“秒”的显示由两级计数器和译码器组成的六十进制计数电路实现；“分”的显示电路“秒”相同，“时”的显示由两级计数器和译码器组成的二十四进制电路来实现。
要求：
1．设计一个数字计时器，可以完成00:
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。
2．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。
3．具有整点报时功能。
三、电路的基本原理及设计（画框图，介绍单元电路的工作原理及整体电路工作原理，）
原理框图：
总体电路图:
（开关W,Q,K为快速自动校时开关。
）
数字电子钟需要显示“时”、“分”、“秒”，它的周期为24小时，“时”采用二十四进制，“分”采用六十进制，“秒”采用六十进制。
另外系统具有整点报时功能，当“分”“秒”变为59时，通过与非门控制蜂鸣器，进行整点报时。
由555定时器构成的多谐振荡电路，为“秒”计时器的个位提供周期为1s的方波脉冲，“秒”计时器通过串联进位方式与“分”位、“时”位进行连接，计时器。
频率发生器介绍：
由时钟振荡器和分频器组成，它是由一个555定时器和外围电阻，电容组成的多谐振荡电器产生平率为1000HZ的信号，1000HZ信号经3片十进制计数器40160BD-5V级联组成分频电路。
经三分频后输出1HZ标准脉冲，提供秒进位信号。
频率发生器电路图：
555定时器构成的多谐振荡器（时间信号电路）
由一片555加上适当电容及电阻实现，主要用来产生时间基准信号（脉冲信号）。
因为时钟的循环，对频率的要求不高，只要能产生高低电平就可以了，且脉冲信号的频率可调，所以采用555定时器组成的振荡器，其输出的脉冲作为下一级的时钟信号，这里电容取：
、
，电阻取：
时钟信号频率为：
它是数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度决定于数字钟的质量。
多谐振荡器电路如上图所示。
多谐振荡器为计数器提供计数脉冲和为计数器提供校时脉冲。
本电路产生振荡信号的周期为1s。
其中IO2输出1Hz信号，提供秒脉冲信号。
IO1OOO输出1000Hz信号，可以提供快速自动校时脉冲信号。
555定时器的功能表
输入
输出
阀值输入
触发值
复位
输出
放电管T
×
×
0
0
导通
<（2/3）
<（1/3）
1
1
截止
>（2/3）
>（1/3）
1
0
导通
<（2/3）
>（1/3）
1
不变
不变
下面介绍校时方法：
本次电路分别设有快速校时和慢速校时，快速校时是通过开关W和Q控制1000Hz的信号直接输入时和分计时器的CP端，达到自动快速校准时间的目的。
慢校时介绍：
手动校分电路图：
开关A断开时，电路处于正常计时状态；开关A闭合，电路处于校分状态，此时通过控制开关M可以进行手动校分，每按一下M,分钟加一，数字在0—59之间循环。
手动校时电路图：
开关S断开时，电路处于正常计时状态；开关S闭合，电路处于校分状态，此时通过控制开关N可以进行手动校分，每按一下N,时钟加一，数字在0—23之间循环。
60进制秒计数电路：
60进制分计时器电路图：
六十进制计数器，它由两块中规模集成十进制计数器40160BD-5V构成，一块组成十进制，另一块组成六进制。
组合起来就构成六十进制计数器，如上图所示六十进制计数器。
一、24进制计数器电路图：
二十四进制计数器。
它由两块中规模集成十进制计数器40160BD-5V构成。
当高位出现0010状态，低位为0100状态，即计到第24个来自“分”计数器的进位信号时，产生反馈清零信号，如图2-5所示为二十四进制计数器。
整点报时电路图：
整点报时功能是通过四路与非门将“分”计时器和“秒”计时器的个位与十位连接在一起，当个位变为9并且十位变为5时，将计时器中为高电平的信号引入四路与非门的输入端，四路与非门输出低电平信号，再通过非门变为高电平信号，非门连接在NPN型三极管的基极，当基极为高电平时三极管导通，蜂鸣器工作。
在其他时刻三极管处于截止状态，蜂鸣器不工作。
整点报时电路图如上图所示。
四、安装、调试出现的问题和解决措施。
在刚刚接触Multisim这个软件的时候，很多元件都不知道在哪里找，听老师讲了之后还是有些找不到方向，当刚开始设计555振荡器的时候，发生了很多错误，和555振荡器连接的电阻值没有设定正确，导致不能产生1Hz的信号，检查电路图后把电阻值更改过来，再次检查输出端时，就有1Hz的信号了。
在进行电路连接的时候，在确保一切都连接无误之后，时钟显示还是有问题，不能正常进位，经过同学的一起检查和不断改正，还是出现这样、那样的问题，不过我都坚持了下来，仔细测试电路，才明白应该把进位信号通过校时电路连接入电路。
还有时钟电路达到24要清零的时候，个位清零时钟不是那么容易，后来请教了同学才明白需要经过一个与门电路，顿时茅塞顿开。
成功就是在不断摸索中前进实现的，遇到问题我们不能灰心、烦躁，甚至放弃，而要静下心来仔细思考，分部检查，找出最终的原因进行改正，这样才会有进步，才会取得自己所要追求的成功。
五、心得体会
通过本次实验对输电知识有了更深入的了解，将其运用到了实际中来，明白了学习电子技术基础的意义，也达到了其培养的目的。
在实验中，我也遇到了很多挫折，不过我都和同伴一一克服了，大家齐心协力解决了问题，使我明白了和他人共同合作的重要性。
在以后的道路上我们也必须深刻认识到团队合作的精神，投入今后的发展之中。
我们学习了数字电子电路和模拟电子电路，对电子技术有了一些初步了解，但那都是一些理论的东西。
通过这次数字电子钟的课程设计，我们才把学到的知识与实践相结合。
从而对我们学的知识有了更进一步的理解，使我们进一步加深了对所学知识的记忆。
在此次的数字钟设计过程中，我更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。
也锻炼了自己独立思考问题的能力和通过查看相关资料来解决问题的习惯。
虽然这只是一次简单的课程设计，但通过这次课程设计我们了解了课程设计的一般步骤，和设计中应注意的问题，同时我们也掌握了做设计的基本流程，为我们以后进行更复杂的设计奠定了坚实的基础。
设计本身并不是有很重要的意义，而是同学们对待问题时的态度和处理事情的能力。
至于设计的成绩无须看的太过于重要，而是设计的过程，设计的思想和设计电路中的每一个环节，电路中各个部分的功能是如何实现的。
各个芯片能够完成什么样的功能，使用芯片时应该注意那些要点。
同一个电路可以用那些芯片实现，各个芯片实现同一个功能的区别。
另外，我们设计要从市场需求出发，既要有强大的功能，又要在价格方面比同等档次的便宜。
同时对普通计数器如何构成n进制计数器有了更深的了解和掌握，对自我的实际操作能力也有了很高的提升。
在这次设计过程中，我也对word、Multisim等软件有了更进一步的了解，这使我在以后的工作中更加得心应手。
六．元件清单
元件名称
型号
数量（个）
备注
555定时器
LM555CM
1
电阻
2
电容
2
C=10nF
十进制计数器
4O160BD-5V
9
与非门
4011BD-5V
3
显示器
DCD-HEX
6
三极管
2N2102
1
升级会员 