多功能数字钟的设计.docx

1、多功能数字钟的设计电子技术课程设计题目名称： 多功能数字钟的设计 班 级： 自动化 1 学 号： 20110 姓 名： 指导教师： 日 期： 二一三年六月二十三日多功能数字钟的设计内容摘要：数字钟是一个将“时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒。一个基本的数字钟电路主要由秒信号发生器、“时、分、秒、”计数器、译码器及显示器组成。由于采用纯数字硬件设计制作，与传统的机械表相比，它具有走时准，显示直观，无机械传动装置等特点。本设计中的数字时钟采用数字电路实现对“时” 、“分”、“秒”的显示和调整。通过采用各种集成数字芯片搭建电路来实

2、现相应的功能。具体用到了555震荡器，74LS162及与非，异或等门集成芯片等。该电路具有计时和校时的功能。在对整个模块进行分析和画出总体电路图后，对各模块进行仿真并记录仿真所观察到的结果。实验证明该设计电路基本上能够大致符合设计要求！关键词：振荡器、计数器、译码显示器、数码管一 设计任务和要求1、 设计任务设计一个多功能的数字钟。2、 要求a以数字形式显示时、分、秒的时间。b小时的计时要求为24进制，分钟和秒的计时要求为60进制。c能手动快速校时、校分。d具有整点报时功能。e. 具有秒表计数功能。 f. 具有闹钟功能。g. 电路中所需的直流电源需自行设计。二 整体设计原理及框图1、设计原理由

3、下图可以看出，振荡器产生的信号经过分频器作为产生秒脉冲，秒脉冲送入计数器，计数结果经过“时”、“分”、“秒”，译码器，显示器显示时间。其中振荡器和分频器组成标准秒脉冲信号发生器，由不同进制的计数器，译码器和显示电路组成计时系统。秒信号送入计数器进行计数，把累计的结果以“时”，“分”、“秒”的数字显示出来。“时”显示由二十四进制计数器，译码器，显示器构成；“分”、“秒”显示分别由六十进制的计数器，译码器，显示器构成；校时电路实现对时，分的校准。数字时钟基本原理的逻辑框图如下所示：2、框图三 各模块设计原理1、电源电路电路中要有5v的电源供电，所以要有5v的直流稳压电源，这里是将220v、50Hz

4、的家庭用电转换成5v的直流稳压电源。 2、振荡器秒发生电路-振荡器是计时器的核心，振荡器的稳定度和频率的精确度决定了计时器的准确度。一般来说，振荡器的频率越高，计时精度就越高，但耗电量将越大。所以，在设计电路时要根据需要而设计出最佳电路。在本设计中，采用的是精度不高的，由集成电路555与RC组成的多谐振荡器。其具体电路如下图所示；接通电源后，电容C1被充电，vC上升，当vC上升到大于2/3VCC时，触发器被复位，放电管T导通，此时v0为低电平，电容C1通过R2和T放电，使vC下降。当vC下降到小于1/3VCC时，触发器被置位，v0翻转为高电平。电容器C1放电结束,所需的时间为： 当C1放电结束

5、时，T截止，VCC将通过R1、R2向电容器C1充电，vC由1/3VCC上升到2/3VCC所需的时为：当vC上升到2/3VCC时，触发器又被复位发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波，其频率为 。 本设计中，由电路图和f的公式可以算出，微调R3=60k左右，其输出的频率为f=1000Hz.3、分频器分频器的功能主要有两个：一个是产生标准秒脉冲信号；二是提供功能扩展电路所需要的信号，如仿电台报时用的1000Hz的高音频信号和500Hz的低音频信号等。本设计中，由于振荡器产生的信号频率太高，要得到标准的秒信号，就需要对所得的信号进行分频。这里所采用的分频电路是由3个总规模计数器74L

6、S90来构成的3级1/10分频。由振荡器的1000Hz高频信号从U1的14端输入，经过3片74LS90的三级1/10分频，就能从U3的11端输出得到标准的秒脉冲信号。相应的如果输入的是100KHz时，就需要5片进行5级分频，电路图画法和下图一样，同理依次类推。4、二十四进制计数器与六十进制计数器“秒”计数器电路与“分”计数器电路都是六十进制，它由一级十进制计数器和一级六进制计数器连接构成，如图所示，是采用两片中规模集成电路74LS162串接起来构成的“秒”，“分”计数器。注：图太大了，显示不清楚5、校时电路 当刚接通电源或计时出现误时，都需要对时间进行校正。校正电路如下 四 电路仿真由上面介绍

7、的电路各个部分的子电路构成的各个部分的功能，再由开始的数字时钟的系统原理框图，可以清楚的知道了总体的电路情况。下面结合上面设计出总体电路。各部分的仿真结果如下：1. 电源部分2. 555产生的波形3. 分频电路输出波形4. 24小时（没有加自己做的频率和电源）五 设计收获及体会通过本次设计，使我对已学过的电路、数电、模电等电子技术的知识有了更深一步的了解，锻炼和培养了自己利用已学知识来分析和解决实际问题的能力。对自己以后的学习和工作有很大的帮助。刚开始做这个设计的时候感觉自己什么都不知道怎么下手，脑子里比较浮躁和零乱。但通过一段时间的努力，通过重温数电，模电等电子技术的书籍，还有通过查看相关的

8、设计技术以及一些参考文献，再加之在周围同学的帮助下，使我对自己的设计有了一个大致的模型。在这一周的设计中，我也发现了自己许多的不足，在开始设计时不能很好的运用已经学过的知识，理论不能和实际相结合。但是我通过自己的努力，用自己的双手来完成各个环节，不断的在在Internt查看相关资料和期刊文献，在其中也收获了很多新鲜的东西。这次设计更让我熟悉了一些常用集成逻辑电路和其相应芯片的使用。虽然，在本设计中所用的方案不是最好的，但我想其中的原理是最基本的；虽然其中可能出现的误差会计较大些，但是是最经济的和实用的参考文献1陆坤. 电子技术设计. 电子科技大学出版社.2002.2康华光.电子技术基础模拟部分

9、.第五版.高等教育出版社.20063康华光.电子技术基础数字部分.第五版.高等教育出版社.20064吴建国，张彦.数字电子技术.华中科技大学出版社.2010附录1RefDes电路图区段区段名称系列值C1设计1CAPACITOR10nFC2设计1CAPACITOR10nFR1设计1RESISTOR10kR2设计1RESISTOR5.1kR3设计1POTENTIOMETER100k Key=AU1设计174LS74LS162DU2设计1HEX_DISPLAYDCD_HEX_GREENU3设计174LS74LS162DU4设计1HEX_DISPLAYDCD_HEX_GREENU5设计174LS74L

10、S162DU6设计1HEX_DISPLAYDCD_HEX_GREENU7设计174LS74LS162DU8设计1HEX_DISPLAYDCD_HEX_GREENU9设计174LS74LS162DU10设计1HEX_DISPLAYDCD_HEX_GREENU11设计174LS74LS162DU12设计1HEX_DISPLAYDCD_HEX_GREENU13设计1AA74LS74LS10DU14设计1RATED_VIRTUAL555_TIMER_RATEDU15设计174LS74LS90DU19设计1AB74LS74LS10DU19设计1AC74LS74LS10DU20设计1AA74LS74LS04DU20设计1AB74LS74LS04DVCC设计1POWER_SOURCES5V地线设计1POWER_SOURCES地线设计1POWER_SOURCES地线设计1POWER_SOURCES 附录2