数字电子钟数电课程设计.docx
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数字电子钟数电课程设计
河北联合大学
课程设计说明书
设计题目数字电子钟
专业
姓名
学号
指导教师
2012年1月6日
时间
2011年12月30日
地点
河北联合大学
课程设计内容
1、设计目的
将学生课堂上所学习的知识运用到实际应用当中，熟悉各种芯片的功能，学习布线排版，并体验到实验中会出现到各种各样的故障，学会如何去解决，以提升个人的动手动脑的综合能力。
2、设计要求及技术指标
设计一个数字电子计时器，其技术指标如下：
①具有时（显示00～23）、分（显示00～59）、秒（显示00～59）显示。
②具有校时功能。
③具有整点报时功能。
3、设计相关提示：
1、为了保证计时的稳定及准确，须由晶体振荡器提供时间基准信号；
2、数字钟由振荡器、计数器、译码器和显示器电路所组成；
3、振荡器产生的时钟信号经过分频器形成1秒信号，秒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。
4、数字电子钟简介
高精度的计时仪器多数采用石英晶体振荡器，由于电子钟表采用了石英技术，因而具有走时准确，稳定性好，使用方便且不需经常调校等优点。
数字电子钟表是采用液品显示器（LCD）或发光二极管（LED）直接显示时、分、秒，具有直观性。
除此之外还具有整点报时，按作息时间自动报时等功能，所以得到了广泛应用。
5、主要元器件介绍
1、数字电子钟整体思路
2、74LS47译码器
74LS47管脚图和功能表如图
图5-374LS47管脚图
74LS47是驱动共阳极LED数码管的译码驱动器。
为了直接驱动指示灯，74LS47的输出端是低电平作用的，即输出为0是，对应的字段点亮；输出为1时，对应的字段熄灭。
3、时间计数单元
如图为74LS90D的内部逻辑框图，时间计数单元有时计数、分计数和秒计数等几个部分。
时计数单元一般为12进制计数器计数器，其输出为两位8421BCD码形式；分计数和秒计数单元为60进制计数器，其输出也为9421BCD码。
一般采用10进制计数器74LS90来实现时间计数单元的计数功能。
为减少器件使用数量，可选74LS90，其内部逻辑框图如图所示。
该器件为双2—5－10异步计数器，并且每一计数器均提供一个异步清零端（高电平有效）。
4、74LS00与非门
74LS00管脚图如图5-8所示：
图5-874LS00管脚图
5、设计电路
1、带有去抖动的时间校正电路
当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正。
通常，校正时间的方法是：
首先截断正常的计数通路，然后再进行人工出触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端，校正好后，再转入正常计时状态即可。
根据要求，数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断分个位和时个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。
TH（6）
TR
（2）
R（4）
OUT（3）
T管
D（7）
×
×
L
L
导通
L
＞2/3UDD
×
H
L
导通
L
＜2/3UDD
＞1/3UDD
H
不变
不变
不变
＜2/3UDD
＜1/3UDD
H
H
截止
H
2、555定时器组成的秒脉冲发生器
集成555定时器的内部结构图和功能表如图
脉冲发生器如图：
脉冲发生电路依然由NE555组成。
由NE555组成的振荡电路产生任意频率可调的脉冲信号。
脉冲发生器输出信号与计数器输出的信号相与，用于控蜂鸣器的频率，不同的频率可以由电阻及电容值的变化来控制。
3、数码管
中小型的荧光数码管和发光二极管显示器多采用七段形式显示。
荧光数码管是一种真空管，其外形引脚如上图所示，灯丝兼作阴极，阳极由涂发光物质的材料制成，其形状为a、b、c、d、e、f、g，七个笔画段构成的8字，也可增加一个点状显示灯表示小数点。
阳极与阴极之间设有栅极，当灯丝加热时发射电子，经加20V电压的栅极加速后撞击到阳极，如该阳极接有20V高压则发出荧光；若该阳极未接高压则不发荧光，由此显示相应的字形。
七段发光二极管显示器的原理与荧光显示器相似，用七个发光二极管构成a、b、c、d、e、f、g七个笔画段，并分为共阳极和共阴极两种连接方法。
共阳极是将七个发光二极管的阳极接在一起并接在正电源上，阴极接到译码器的各输出端，当哪个发光二极管的阴极为低电平时对应的那个发光二极管就导通发光。
共阴极则是将七个发光二极管的阴极联在一起并接地，阳极译码器的各输出端，哪一个阳极为高电平时对应的那个二极管就发光。
我们在实验中用到的是共阳极的数码管，在连接电路的时候将3、8两个管脚都接到正电源上。
4、整点报时电路
一般时钟都应具备整点报时电路功能，即在时间出现整点前数秒内，数字钟会自动报时，以示提醒。
其作用方式是发出连续的或有节奏的音频声波，较复杂的也可以是实时语音提示。
根据要求，电路应在整点前10秒钟内开始整点报时，每2秒响一次蜂鸣，即当时间在59分50秒到59分59秒期间时，报时电路报时控制信号。
报时电路选74LS30，选蜂鸣器为电声器件。
5、总电子钟电路
PCB板图
课程设计收获
在此次的数字钟设计过程中，让我们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。
通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。
同时也使我们懂得小心谨慎的重要性。
即使只有一根线接错，也会搞的你焦头烂额，心情沮丧。
但是，我们一定不能气馁。
一定要振作，调整好心态。
要对自己有信心，只要这样才有可能找出错误，达到成功的彼岸。
做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。
而且还可以记住很多东西。
比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，主要是因为没有动手实践过吧！
故一个小小的课程设计，对我们的作用是如此之大。
学生：
（签名）
年月日
成绩评定
优秀
良好
中等
及格
不及格
指导教师：
2012年1月10日
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