低频与数字电路课程设计.docx
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低频与数字电路课程设计
大庆石油学院
课程设计
课程低频与数字电路课程设计
题目数字电子钟的设计
院系电子科学学院
专业班级
学生姓名
学生学号
指导教师
年月日
大庆石油学院课程设计任务书
课程低频与数字电路课程设计
题目数字电子钟的设计
专业姓名学号
主要内容、基本要求、主要参考资料等
主要内容：
设计一个数字电子钟，能显示小时、分钟和秒；能进行24小时和12小时转换；具有小时和分钟的校时功能。
基本要求：
1.画出数字电子钟的结构框图。
2.画出系统原理电路图。
3.用EWB进行仿真实验。
4.按要求完成课程设计报告，交激光打印报告和电子文档。
主要参考资料：
[1]阎石.数字电子技术基础[M].北京：
高等教育出版社，2001.
[2]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：
高等教育出版社，1997.
[3]孙梅生.电子技术基础课程设计[M].北京：
高等教育出版社，1998.
[4]高吉祥.电子技术基础实验与课程设计[M].北京：
电子工业出版社，2002.
完成期限
指导教师
专业负责人
年月日
一、任务技术指标
设计一个数字电子钟
（1）能显示小时、分钟和秒；
（2）能进行24小时和12小时转换；
（3）具有小时和分钟的校时功能。
二、总体设计思想
1.基本原理
该数字钟由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器和校时电路等六部分组成。
振荡器产生的钟标信号送到分频器，分频电路将时标信号分成每秒一次的方波秒信号。
秒信号送入计数器进行计数，累计60次送入一个分信号，分信号累计60次送入一个时信号，并把累计的结果以“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”的显示电路与“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计数电路来实现。
所有计时结果由六位LED七段显示器显示出来。
校时电路对“时”和“分”进行校时。
电路通过一个选通开关可进行二十四小时和十二小时的转换。
2.系统框图
如图：
振荡器产生的钟标信号送到分频器，分频电路将时标信号送至计数器。
计数器通过译码显示把累计的结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。
整个过程中可选择用校时电路进行校时。
分频器
振荡器
60进制
秒计数器
时计数器
60进制
分计数器
24进制
时计数器
译码器
显示器
译码器
显示器
译码器
显示器
系统框图
三、具体设计
（1）振荡器的设计
在教材中，我们学过用555集成电路组成的多谐振荡器。
它的振荡周期为T=T1+T2=（R1+2R2）Cln2
振荡频率为f=1/T=1/（R1+2R2）Cln2
根据电路需要设f=1KHZ,估算出R1=5.1K,R2=4.7K,C=0.1uF
T=（5.1+2*4.7）*0.1*0.693*0.001=1.00485ms
则f=1/T=0.995KHZ约等于1KHZ。
电路图如下:
仿真结果T=1.005ms和理论数据符合。
（2）分频器的设计
对于分频器的设计，我查了很多资料，最后选定了74LS90集成芯片。
74LS90本身就是一个2分频和5分频的十进制计数器，自身可连成一个十个频的分频器。
控制端接地，电路进入计数状态。
将3片7490串接就可将振荡器的1KHZ转变为1HZ.分频电路的仿真图如下：
振荡器连接分频电路
（3） 分计数器和秒计数器的设计
分计数器和秒计数器相同都是六十进制计数器。
我选用了教材中介绍过的中规模集成74LS160十进制计数器。
我的接法是将两片74160进行串行进位方式的连接，并采用置数法。
将电路连接好后
进行仿真，仿真结果为六十进制，证明电路连接正确。
如图:
（4） 时计数器的设计及安装
时计数器是24进制计数器。
实现这个计数器我仍采用两片中规模集成计数器74LS160。
集成芯片的连接我仍按串行进位方式进行，并采用清零法。
任务要求能进行二十四进制和十二进制转换，所以用一个选通电路进行切换，电路连好后进行仿真，仿真结果如下图。
切换至十二进制
切换至二十四进制
（5）、译码显示电路
译码电路的功能是将“秒”“分”“时”计数器的输出代码进行编译，变成相应的数字。
用于驱动LED七段译码器常用的有74LS48.74LS48是BCD-7段译码器/驱动器，专用于驱动LED七段共阳极显示数码管。
由74LS48和LED七段共阳数码管组成一位数码显示电路。
将“秒”“分”“时”计数器的每位输出分别接到相应七段译码器的输入端，便可进行不同数字显示。
（6）校时电路
当时钟指示不准或停摆时，就需要校准时间。
如图，分计时器的校时电路由5个与非门构成，其中U4和U5构成了一个最简单的RS触发器。
U2的另一端接入秒的进位信号，U3的另一端接入秒信号也就是时标信号。
当S1接高电位，S2接地时，U4输出低电位，秒的进位信号有校，电路正常工作。
当S1接地S2接电源时U5输出低电位，秒信号有效，分的计数器进入快速计时状态，此时校分。
时计时器的校时同分计时器的校时相同。
四、结论
这次的课程设计，我认真的思考，认真地做，收获颇多而且过得充实。
我觉得数字钟的设计相对于其他的类似函数发生器的设计较为复杂，但是原理简单易懂，采用老师说的模块化设计使整个设计思路清晰明了。
在制作过程中难免会遇到困难，但遇到不会的地方，我就翻阅教材或资料，把不清楚的问题弄懂。
整个过程下来，我感觉自己学会了好多东西。
填补了学习过程中的漏洞。
设计振荡器、计数器的时候我回顾了以前学过的旧知识，并成功的应用到了我的电路上。
在做分频器的时候，我接触了不熟悉的集成芯片74LS90，学了新的知识而且锻炼了自学能力。
通过这次对数字钟的设计与制作，我了解了设计数字电路的程序，在设计电路的连接图中出过错误，后来查找发现是接错了导线，并且及时的改正过来。
通过这次的设计学习，我能更加熟练的应用Protel了，而且对刚接触的EWB仿真软件也达到了基本的操作和掌握，设计这次的电子钟，让我很有成就感，尤其在仿真成功后更是感到高兴。
真正体会到了收获的乐趣.此外，我学会了写课程设计报告，锻炼了总结和归纳的能力。
总之，这次的课程设计让我收获多多！
五、附录
1.原理图
2.仿真图
3.元件清单
74LS60，6个，
74LS48译码器6个，
数码管6个，
74LS903个
555定时器1个，
与非门14个，
反向器5个，
单刀双掷开关5个
电阻2个，
小电容2个。
大庆石油学院课程设计成绩评价表
课程名称
题目名称
学生姓名
学号
指导教师姓名
职称
序号
评价项目
指标
满分
评分
1
工作量、工作态度和出勤率
按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。
20
2
课程设计质量
课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。
45
3
创新
工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。
5
4
答辩
能正确回答指导教师所提出的问题。
30
总分
评语：
指导教师：
年月日
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