数字钟数电设计.docx
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数字钟数电设计
电子技术课程设计
课题：
数字钟设计
系别：
电气与电子工程系
专业：
自动化
姓名：
学号：
指导教师：
河南城建学院
2011年6月23日
成绩评定·
一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。
二、评分（按下表要求评定）
评分项目
设计报告评分
答辩评分
平时表现评分
合计
（100分）
任务完成
情况
（20分）
课程设计
报告质量
（40分）
表达情况
（10分）
回答问题
情况
（10分）
工作态度与纪律
（10分）
独立工作
能力
（10分）
得分
课程设计成绩评定
班级姓名学号
成绩：
分（折合等级）
指导教师签字年月日
一、设计目的
通过学习，设计一个数字电子钟电路。
二、设计要求
1.能显示23h59m59s，归0后重新开始；
2.具有校时、校分、校秒功能；
3.具有整点报时功能；
三、原理电路设计
1、方案比较
振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，通常采用石英晶体振荡电路，若精确程度要求不高，可采用由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器，考虑到精确程度要求不高以及经济因素，故确定采用由集成电路定时器555与ＲＣ组成的多谐振荡器。
2、单元电路设计
（1）振荡器
振荡器电路采用集成电路定时器555与RC组成多谐振荡器，产生频率为1KHz。
电路图如图一所示。
图一
（2）分频器
分频器采用三片十进制计数器74160进行级联，则第一片的Qｏ输出端频率为500Hz，第三片的Q３输出端频率为1Hz。
电路图如图二所示。
（3）秒计数电路
秒计数电路为六十进制计数器，有两片74160计数器连接构成，74160为同步十进制同步置数（“0”有效）计数器和74ls00与非门组成60进制计数器。
当计数器记到59即高位片计数器（秒十位）输出为0101,计数器（秒个位）输出为1001，通过高位片的Q２、Q0和低位片的Q3、Q0与非后得到一个“0”信号，分别送给高位片与低位片的LD,使得两片计数器在下一个脉冲到来时均同时置为零，完成00到59的计数。
分计数电路与秒计数电路相同。
电路图如图三所示。
（4）时计数电路
时计数电路为二十四进制计数器，有两片74160计数器连接构成，74160为同步十进制异步置零（“0”有效）计数器和74ls00与非门组成24进制计数器。
当计数器记到23时即高位片计数器（时十位）输出为0010,计数器（时个位）输出为0011，通过高位片的Q1和低位片的Q1、Q0与非后得到一个“0”信号，分别送给高位片与低位片的LD,使得两片计数器在下一个脉冲到来时均同时置零，完成00到２３的计数。
电路图如图四所示。
（５）校准电路
电路图如图五所示。
开关S1、S２、S３为时、分、秒的校准控制开关，校准信号的输出则是时、分、秒对应 的计数脉冲， 不进行校准时，开关S1、S２、S３均处于断开状态，计数器正常工作。
需要进行秒校准时，开关S1闭合，则秒脉冲无法进入到秒计数器中，直到秒计数器显示为正确的时间，分、时校准与对秒校准相同。
（6）显示译码器电路
译码器显示电路如上图，可选用74LS160直接驱动译码显示器。
图为六十进制计数器驱动显示器。
（7）整点报时电路
整点报时电路以仿广播电台整点报时方式进行设计。
其功能要求是：
每当数字钟计时快要到正点时发出声响。
通常按照四低音一高音的顺序发出间断声响，以最后一个高音结束的时刻为整点时刻。
具体设计的电路要求在离每隔一秒鸣叫一整点差10S时，次，每次持续时间为一秒，共响5次，前4次为低音500Hz，最后一次为高音1KHz。
设4次低音分别发生在59分51秒、53秒、55秒、和57秒，最后一次高音发生在59分59秒，它们持续时间均为1秒，如表1所示。
表1秒个位计数器的状态
ＣＰ（秒）
Q３
Q２
Q1
Q０
功能
５０
０
０
０
０
５１
０
０
０
１
鸣低音
５２
０
０
１
０
停
５３
０
０
１
１
鸣低音
５４
０
１
０
０
停
５５
０
１
０
１
鸣低音
５６
０
１
１
０
停
５７
０
１
１
１
鸣低音
５８
１
０
０
０
停
５９
１
０
０
１
鸣高音
００
０
０
０
０
停
由表１可得秒个位的输出
Q３＝０时，500Hz输入音响；Q３=1时，1KHz输入音响；
当“分”十位的状态为Q３Q２Q１Q０＝０１０１，“分”个位的状态为Q３Q２Q１Q０＝１００１时，“秒”十位的状态为Q３Q２Q１Q０＝０１０１以及秒个位的Q０＝１时，用秒个位Q３的状态来控制５００Ｈｚ或１ＫＨｚ的音频输入。
仿整点报时电路如图七所示。
３、元器件的选择
（1）四位同步十进制计数器７４１６０；
（2）５５５定时器；
（3）ＣＤ４０１１四二输入与非门；
（4）ＣＣ４０６９非门；
（5）ＢＳ２０１Ａ半导体数码管；
（6）导线、电容、电阻、开关；
4、整体电路
见附图。
５、工作原理
数字钟的原理方框图如图九所示，该电路系统由秒信号发生器、“时”“分”“秒”计数器、译码器及显示器、校准电路、整点报时电路等组成。
秒信号发生器由振荡器和分频器组成，振荡器产生稳定的高平脉冲信号，作为数字钟的时间基准，再经分频器输出标准的秒脉冲；秒计数器计满６０后向分计数器，分计数器计满６０后向时计数器进位，时计数器用２４进制计数器；计数器的输出经译码器送显示器。
计时出现误差时，可以用校准电路进行校时、校分、校秒。
整点报时电路是根据计时系统的输出状态产生一个脉冲信号，然后去触发音频器实现报时。
图九
四、实验困难及解决措施
１、利用５５５定时器获得１ＫＨｚ后，如何由１ＫＨｚ得到５００Ｈｚ和１Ｈｚ信号？
解决方案：
利用三片７４１６０同步十进制计数器级联构成１０００进制计数器，则第一片的Qｏ输出端频率为500Hz，第三片的Q３输出端频率为1Hz。
２、如何在整点时准确进行报时？
解决方案：
采用仿电台整点报时方式进行电路设计，在整点前十秒内，每隔一秒发出声音，每次一秒；共五次，前四次为低音５００Ｈｚ，最后一次为高音１ＫＨｚ。
3、学习心得
课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。
同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在次我们表示感谢！
同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！
五、参考文献
1、《电子技术基础实验与综合实践教程》，施金鸿、陈光明编著，北京航空航天大学出版社，２００６年７月；
2、《电子技术实验及课程设计》，李桂安主编，东南大学出版社，２００８年８月；
3、《数字电子技术基础》，阎石主编，高等教育出版社，第五版；
4、《模拟电子技术基础》，童诗白主编，高等教育出版社，第五版；
附图：
整体电路
整体电路2
报时电路
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