数字电子钟报告.docx

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数字电子钟报告

数字电子钟报告

课程名称：

多功能数字电子钟

学院：

电气与信息工程学院

专业班级：

通信工程07102班

学生姓名：

李贝贝

指导教师：

李建英

完成时光：

2009年6月24日

申报成就：

评阅看法：

评阅教师日期

多功能数字电子钟的设计

摘要......................................................................................4

Abstract........................................................................5

第一章设计请求...........................................................................6

第二章数字电子钟总体筹划分析.............................................................6

2.1电子钟的重要性.....................................................................6

2.2电子钟的根本设计思惟.............................................................7

2．3数字电子钟的筹划分析..............................................................7

2.3.1基于分立元件的数字电子钟...................................................7

2.3.2基于EDA技巧的数字电子钟.....................................................7

2.3.3基于单片机编程的数字电子钟................................................7

2．4三种筹划的比较....................................................................8

第三章多功能数字电子钟单位电路设计...................................................8

3.1数字钟的构成.......................................................................8

3.2晶体振荡电路.......................................................................9

3.3时光计数电路......................................................................11

3.3.1分、秒的计时电路..............................................................11

3.3.2时的计时电路.................................................................12

3.4译码显示电路..............................................................13

3.5校时电路...................................................................14

第四章数字电子钟的整体设计及道理解释...........................................15

4.1单位电路的级联................................................................16

4.2整体电路图.....................................................................16

4.3道理解释..........................................................................16

第五章数字电子钟的仿真.............................................................16

5.1秒电路的仿真...................................................................17

5.2秒、分电路的仿真................................................................17

5.3秒、分、时电路的仿真.............................................................18

第六章数字电子钟什物的焊接.....................................................18

第七章总结.............................................................................19

第八章元件明细列表......................................................................20

参考文献.................................................................................21

申谢.....................................................................................22

附录A数字电子钟全电路图...............................................................23

附录B数字电子钟什物板..................................................................24

摘要

数字电子钟的应用十分广泛，给人们的生活、进修、工作、娱乐带来极大年夜的便利，已成为人们日常生活中必弗成少的必须品，广泛用于小我家庭以及办公室等公共场合。

因为数字集成电路技巧的成长采取了先辈的石英晶体振荡技巧，采取响应进制的计数器，转化为二进制数，经由译码和显示电路精确地将“时”“分”“秒”用数字的方法显示出来，与传统的机械钟比拟，它具有走时精确、机能稳定、携带便利，显示直不雅，无机械迁移转变，无需人的经常调剂等长处。

是以也被广泛用于电子表、车站、船埠、广场等公共场合的大年夜型远距离时光显示电子钟。

尽管今朝市场上已有现成的数字钟集成电路芯片出售，价格便宜、应用也便利，但鉴于数字钟电路的根本构成包含了数字电路的重要构成部分，是以进行数字钟的设计是须要的。

本次课程设计包含四个部分：

晶振产生电路、时分秒的计数和进位、数码显示、校时电路。

同时应用Protel99SE软件绘制了单位电路以及总体电路图；借助Multisim2001仿真软件对单位电路以及总体电路进行了仿真虚拟实验，并经由过程全能板什物的制造美满的实现了数字电子钟的显示及校时功能。

【关键词】晶振；计数（74LS160）;显示；LED;校时

Abstract

Theapplicationofdigitalelectronicclockisverywidespread.Ithasmadeagreatdealofconveniencetopeople'slife,study,workandentertainmentandhasbecomeessentialdailynecessitybeingwidelyusedinindividualfamilyaswellastheofficeandsoonpublicplace.Asaresultofthedevelopmentofdigitalintegratedcircuittechnologyusingadvancedquartzcrystaloscillatortechnology,usingthecorrespondingcounter-band,ittransformsforthebinarynumber,undergoesthedecodingandthedisplaycircuitaccuratelyof"hour","minute""second"withthewayfiguresdisplayed.Comparedtotraditionalmechanicalbell,ithastheexactpath,stableperformance,easycarry,direct-viewingdisplay,non-mechanicalrotationandnoperson’sfrequentadjustment.Andthereforeitisalsowidelyusedinelectronicwatches,stations,terminals,squaresandotherpublicplacesofthetimedisplayedbythelarge-scalelong-rangeelectronicclock.Althoughtherearemanyready-madeintegratedcircuitchipsofdigitalclockforsaleonthecurrentmarket,cheapandeasyuse,butinviewofthefactthatthedigitalclockelectriccircuit'sbasiccompositionhascontaineddigitalcircuit'skeycomponent.Thereforecarryingonthedigitalclock'sdesignisnecessary.Thiscurriculumdesignincludesfourparts:

thecrystaloscillatorcircuit；hour，minuteandsecond’scountingandcarrying；digitaldisplayandtimingcircuit.MeanwhilesoftwarehasdrawnuptheunitelectriccircuitaswellastheoverallcircuitdiagramusingProtel99SEandMultisim2001withcircuitsimulationsoftwareontheunitaswellastheoverallcircuitsimulationvirtualexperiment.Byjointingthecomponentontheuniversalsurfaceplatehascompletelyfinishedthedigitalelectronicclock'sdisplayandthetimingfunction.

Keywords:

crystaloscillator;counter（74LS160）;displaycircuit;LED;timingcircuit

第一章数字电子钟设计请求

1.1设计指标

1、时光以24小时为一个周期；

2、显示时、分、秒；

3、具有校时功能，可以分别对时及分进行零丁校时，使其校订到标准时光；

4、为了包管计时的稳定及精确须由晶体振荡器供给时光基准旌旗灯号。

1.2设计请求

1、画出电路道理图（或仿真电路图）；

2、元器件及参数选择；

3、电路仿真与调试；

4、PCB文件生成与打印输出。

1.3制造请求

自行装配和调试，并能发明问题和解决问题。

1.4编写设计申报

写出设计与制造的全过程，附上有关材料和图纸，有心得领会。

第二章数字电子钟总体筹划论证

跟着电子技巧的成长，在数字电子技巧范畴中，实现数字电子钟的办法和手段有很多种，本设计对个中的几种筹划进行了设计与分析。

2.1数字电子钟的重要性

数字集成电路的成长和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远跨越老式钟表,钟表的数字化给人们临盆生活带来了极大年夜的便利，并且大年夜大年夜地扩大了钟表本来的报时功能。

诸如准时主动报警、按时主动打铃、时光法度榜样主动控制、准时广播、主动开启和封闭路灯、准时开关烘箱、通断动力设备、甚至各类准时电气的主动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基本的。

是以，研究数字钟及扩大年夜其应用，有着异常实际的意义。

2.2数字电子钟的根本设计思惟

石英晶体振荡器产生的时脉冲送到分频器，分频电路将时标旌旗灯号分成每秒一次的方波基准旌旗灯号。

秒脉冲产生器产生频率稳定很高的秒脉冲，秒脉冲被送到一个六十进制秒计数器计数，将计数成果送至秒个位和十位译码器，译码成果分别由两只七段半导体数码管以十进制数情势显示来。

当秒六十进制计数器累计到第59秒时，若再来一个秒脉冲，秒计数器的进位输出就产生进位脉冲（分计数脉冲），同时，秒计数器的十位和个位都复位到零。

分计数脉冲又被送到分六十进制计数器计数，经译码电路译码后数码管显示响应的分数。

当计满59分59秒时，若再来一个秒脉冲，则分计数器便向时计数器送出时计数脉冲，同时，分、秒计数器均复位到零。

时计数器是一个二十四进制计数器，当计数显示23时59分59秒时，若再来一个秒脉冲，则时、分、秒计数器都应回到零，并显示（000000）表示已达到午夜零点，第二天开端持续计数。

在秒的计数电路里经由过程控制电路的CP脉冲对秒电路进行，在分、时的电路里经由过程控制进位输出实现校时功能。

2.3数字电子钟的筹划分析

2.3.1基于分立元件的数字电子钟

采取实不时钟芯片采取集成逻辑电路设计具有能实现，时、分、秒计时功能和校时功能，计时数据的更新每秒主动进行一次，不需法度榜样干涉。

计算时光，法度榜样简单。

2.3.2基于EDA技巧的数字电子钟

采取EDA作为主控制器控制外围电路进行电压，时钟控制、键盘和LED控制。

此筹划逻辑电路复杂，且灵活性较低，晦气于各类功能的扩大，在对电路进行检测比较艰苦；

2.3.3基于单片机编程的数字电子钟

在按键较少的情况下，采取自力式4个按键，经软件设计指定的I/O口（P1.0~~P1.3）送出逻辑电平，控制数码管显示。

根据数字电子钟的设计请求与道理以及特点，体系采取单片机AT89C52串口输出的情势来设计电路，使功能及后果更完美。

2.4三种筹划的比较

在设计过程中，筹划的选择必须与实际情况接洽起来，要从各个方面推敲设计的可行性，即不仅要推敲其先辈性也要推敲其实际性，从多方面综合寻求最佳筹划。

在筹划的实施中，计整洁简洁、灵活、可扩大性好，能完全达到设计请求；筹划二逻辑电路复杂，灵活性比较的低，并且晦气于调试；筹划三的设计理念跨越我们如今所学的内容，是以暂不推敲。

综上分析，我们选择第一种筹划作为本次课程设计的最佳筹划。

第三章多功能数字电子钟单位电路设计

3.1数字钟的构成

数字钟是一个将“时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装配。

它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，别的有校时功能和一些显示礼拜、报时、停电查看时光等附加功能。

是以，一个根本的数字钟电路重要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”，“礼拜”计数器、校时电路、报时电路和振荡器构成。

干电路体系由秒旌旗灯号产生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路。

秒旌旗灯号产生器是全部体系的时基旌旗灯号，它直接决定计时体系的精度，一般用石英晶体振荡器加分频器来实现。

将标准秒旌旗灯号送入“秒计数器”，“秒计数器”采取60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”旌旗灯号，该旌旗灯号将作为“分计数器”的时钟脉冲。

“分计数器”也采取60进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”旌旗灯号，该旌旗灯号将被送到“时计数器”。

“时计数器”采取24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。

译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状况送到七段显示译码器译码，经由过程七位LED七段显示器显示出来。

校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校订调剂的。

图1所示为数字钟的一般构成框图。

图1数字电子钟的构成框图

3.2晶体振荡电路

不管是指针式的电子钟照样数字显示的电子钟都应用了晶体振荡器电路，晶体振荡器电路给数字钟供给一个频率稳定精确的32768Hz的方波旌旗灯号，是数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量。

本设计采取的是石英晶体振荡器产生的脉冲，经由整形、分频获得1Hz的秒脉冲，典范电路如下图2所示：

图2晶振秒脉冲电路

4060是14位的二进制计数器。

它内部有14级二分频，有两个反相器。

CIN（11脚）、

（10脚）分别为时钟输入、输出端。

图中R7为反馈电阻（10～100Mom），目标是为CMOS反相器供给偏置，使其工作在放大年夜状况。

C1为温度特点校订电容，一般取20～50Pf;C2是频率微调电容，取5～30pF。

石英晶振采取32768Hz晶振，若要获得1Hz的脉冲，则须要经由15级的二分频器完成（32768Hz/215=1Hz）。

因为CD4060只能完成14级分频，故须要外加一级分频，采取74LS74双D触发器完成二分频，最终获得数字钟的脉冲输入1Hz旌旗灯号。

下图为CD4060引脚图：

图3CD4060引脚图

3.3时光计数电路

时光计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器、时个位和时十位计数器构成，个中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，时个位和时十位计数器为24进制计数器。

实现这两种模数的计数器采取中范围计数器74LS160，分两级构成。

3.3.1分、秒的计时电路

由74LS160构成的60进制计数器如下图4所示：

图460进制计数器

将一片74LS160设置为10进制加法计数器，另一片设置为6进制加法计数器。

因为6的二进制表示是0110且74LS160是低电平清零，是以在反馈清零的时刻，将十位的Q1和Q2经由过程74LS00与非门后接入十位的清零端。

两片74LS160按照反馈清零法串联。

个位的进位输出端级联十位的脉冲输入端。

秒计数的十位和个位，输出脉冲除用作自身清零外，同时还作为分计数器的输入脉冲。

74LS160十进制计数器的清零功能（特点：

不耗时钟脉冲），在上级160控制下级160时刻经由过程组合电路（重要应用与非门）实现，在连接电路的时刻要留意并且强调使能端的连接，其将影响到整一个电路的是否工作。

电路的控制道理如下：

秒钟由个位向十位进位：

0000—0001—0010—0011—0100—0101—0110—0111—1000—1001实现个位的计数

由秒区向分区的显示控制：

基来源基本理同上，在秒区十位向时区个位显示的时：

0000—0001—0010—0011—0100—0101产生了六个脉冲的时刻向下级输出一个时钟脉冲，应用的照样与非门，目标仍是实现精确的计时显示。

3.3.2时的计时电路

时电路的设计如下：

图5时电路图

由分计数器送来的进位脉冲送入时个位计数器，电路在分进位脉冲的感化下按二进制天然序依次递增1，当计数到24，这时小时个位计数状况是Q3Q2Q1Q0=0100（也就是4）,小时十位计数器的状况Q3Q2Q1Q0=0010（也就是2）时，小时十位计数器只有Q1端有输出，小时个位计数器只有Q2端有输出，将Q1、Q2端接一个二输入与非门，与非门输出一路送入十位计数器的清零端，另一路送入小时个位计数器的清零端。

每时的个位10小时向小时十位计数器送进位脉冲，当十位输出为二，小时个位输出为四时，将全部电路清零，从而构成24进制计数器。

3.4译码显示电路

本次译码显示的电路如下：

图6译码显示电路

译码显示电路的功能是将“秒”、“分”、“时”计数器的输出代码进行翻译，变成响应的数字。

用于驱动LED七段数码管的译码器常用的有74LS48。

74LS48是BCD-7段译码器/驱动器，输出高电平有效，专用于驱动LED七段共阴极显示数码管，上图既是由74LS48和LED七段共阴极数码管构成的一位数码显示电路。

若将“秒”、“分”、“时”计数器的每一位输出分别送到响应七段译码器的输入端便可进行不合数字的显示。

下面简介74LS48的功能：

BI：

当BI=0时，不管其它输入端状况若何，七段数码管均处于熄灭状况，不显示数字。

LT：

当BI=1，LT=0时，不管输入DCBA状况若何，七段均发亮，显示“8”。

它重要用来检测数码管是否破坏。

RBI：

使能控制端，当RBI=1时，许可译码输出。

DCBA：

为8421BCD码输入端。

abcdefg：

为译码输出，输出为高电平。

74LS48的BI、LT、RBI端接高电平，输入端D、C、B、A接74LS160的输出端Q3、Q2、Q1、Q0，其输出端a~f接数码管。

当数字钟的计数器在CP脉冲感化下，按60秒为1分、60分为1小时、24小时为1天的计数规律计数时，就应将其状况显示成清楚的数字符号。

这就须要将计数器的状况进行译码并将其显示出来。

我们选用的计数器全部是十进制集成片，“秒”、“分”、“时”的个位和十位的状况分别由集成片中的四个触发器的输出状况来反应的。

每组（四个）．输出的计数状况都按BCD代码以高低电平来表示。

是以，需经译码电路将计数器输出的BCD代码变成能驱动七段数码显示器的工作旌旗灯号。

3．5校时电路

校时电路是数字钟弗成少的部分，每当数字钟显示与现及时光不相相符的时刻，须要根据标准时光进行校时。

本次设计的校时电路如下图所示。

该电路的针对秒计时脉冲、分计时脉冲和时计时脉冲进行控制，达到校时的目标。

对于下图的秒校时电路，将按键S1按下，此时U2A与非门被封锁，1Hz的秒旌旗灯号进入不到“秒计数器”中，此时暂停秒计时。

但数字钟的秒计时与实际的时光雷同时，急速松开S1，数字钟的秒显示与标准的时光同步进行，完成秒的校时。

分的校时电路和时的校时电路比较的类似，如今列举分的校时电