数字时钟完整版课件.docx

1、数字时钟完整版课件设计报告撰写要求1.设计报告，报告中要包括以下几部分内容：（1）封皮：设计题目，姓名、学号，班级，授课教师姓名 【格式见后面附表】（2）写明设计任务（3）写出设计题目的原理框图；（4）完成设计功能所选用的器件，及相应各器件的引脚排列图和功能表；（5）画出综合逻辑电路图；（6）用仿真软件进行调试的调试过程（即：在调试时遇到了哪些实际问题，你是如何解决的）；（7）各人在本次设计中的体会和收获。正文小四号宋体，1.5倍行间距。课 程 设 计 报 告学生姓名:学号：学 院:电气工程学院班 级:电自1116题 目:数字时钟设计指导教师： 张光烈 职称: 2013 年 7月 4 日一设计

2、要求多功能数字钟具有时间显示、闹钟设置、报时功能、校正作用。走时准确、显示直观、精度、稳定等优点。电路装置十分小巧，安装使用也方便。同时在日期中，它以其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜爱。数字钟广泛用于个人家庭，车站， 码头办公室等公共场所，成为人们日常生活中不可少的必需品，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度，远远超过老式钟表， 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电

3、气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。数字钟已成为我们生活中不可缺少的必须品，广泛的应用于家庭以及办公室等公共场所。给我们生活、学习、工作、娱乐带来了极大的方便。本次设计主要是采用555定时器提供定时脉冲，74160集成块作为计时模块，8段数码显示管作为显示工具。应用电子工作平台软件来设计和仿真多功能数字钟设计，并通过硬件实验的调试来相互验证实际结果。 由振荡器输出稳定的高频脉冲信号作为时间基准,经分频振荡器输出标准的秒脉冲,秒计数器满60向分计数器进位,分计数器满60向小时进位,小时计数器按“12翻1”规律计数，计数器经译码器送

4、到显示器；计数出现误差可用校时电路进行校时、校分、校秒。并具有可整点报时与定时闹钟的功能。设计一种多功能数字钟，该数字钟具有基本功能和扩展功能两部分。其中，基本功能部分的有准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间和校时功能。扩展功能部分则具有：定时控制、自动报整点时数和触摸报正点的功能。数字钟的电路也是由主体电路和扩展电路两部分构成，在电路中，基本功能部分由主体电路实现，而扩展功能部电路实现。这两部分都有一个共同特点就是它们都要用到振荡电路提供的1Hz脉冲信号。在计时出现误差时电路还可以进行校时和校分，为了使电路简单所设计的电路不具备校秒的功能。并且要用数码管显示时、分、秒，各位均为两位显示，

5、扩展部分要有相应的响应电路。分则由扩展 能按时钟功能进行小时、分钟、秒计时，能调时调分，能整点报时，使用3个2位数码管显示。总体设计1.时钟显示功能，能够以十进制显示“时”、“分”、“秒”。其中时为24进制，分秒为60进制。2. 其他功能扩展：（1）设计一个电路实现时分秒校准功能。（2）闹钟功能，可按设定的时间闹时。通过1632开关控制。（3）设计一个电路实现整点报时功能等。在59分56秒、57秒、58秒、59秒输出750Hz音频信号，在59分59秒时输出1000Hz信号，音频持续1s，在1000Hz荧屏结束时刻为整点。（4）设计一个星期电路，0代表周日，123456代表周一到周六。 (5)设

6、计一个秒表电路，用以比赛计时。本阶段的任务是根据任务要求进行模块划分，提出方案，并进行比较分析，最终找到较优的方案。该方案的优点是模块内部简单，基本不需要额外的电路，该方案结构简单，模块间关系较明确，模块外不需使用较多门电路，但不利于功能扩充。2.设计功能要求基本功能：（1）时的计时要求为“12翻1”和24翻1，分和秒的计时要求为60进制（2）准确计时，以数字形式显示时，分，秒的时间（3）校正时间扩展功能：（1）定时控制；（2）仿广播电台报时功能；（3）自动报整点时数；（4）触摸报整点时数； (5)秒表电路，用以比赛计时 (6）星期电路用以提示工作日和周末二设计原理及框图多功能数字钟原理分析数

7、字电子钟主干电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器电路组成。秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”可以选择12或24进制计时器，可实现12或24 小时的累计。通过六个LED显示器显示出来，计数出现误差可用校时电路进行校时、校分、校秒。本次所设计的多功能数字钟用到了555定时器、74160递增集成计数器、EW

8、B软件。555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件，74160是4位十进制同步加计数器多功能数字钟原理框架如图1-1所示，电路包括以下几个部分：标准秒信号发生器、显示电路、时分秒计数器、校时电路。根据设计要求首先建立了一个多功能 数字钟电路系统的组成框图，框图如图1所示。主体电路 扩展电路图1由图1可知，电路的工作原理是：多功能数字钟电路由主体电路和扩展电路两大部分组成。其中主体电路完成数字钟的基本功能，扩展电路完成数字钟的扩展功能。振荡器产生的高脉冲信号作为数字钟的振源，再经分频器输出标准秒脉冲。秒计数器计满60后向分计数器个位进位，分计数器计满60后向小时计数器个位进位并且小

9、时计数器按照“12翻1”的规律计数。计数器的输出经译码器送显示器。计时出现误差时电路进行校时、校分、校秒。扩展电路必须在主体电路正常运行的情况下才能进行扩展功能。实现同步60进制计数，可调整电源5v 时钟信号输入接1Hz的信号源进位输入接秒的进位信号，实现秒功能时，接低电平。进位输出秒模块接分模块，分模块接时模块显示输出接到译码器输入，能闪烁闹钟比较信号输出接到闹钟，秒模块悬空整点报时信号输出接到响铃，实现响停交替5次响铃调整使能端入0有效，有效时，显示信号输出，同时屏蔽进位输入和进位输出，允许调整信号输入。显示使能端入1有效调整信号输入器件说明555定时器的介绍555 定时器是一种模拟和数字

10、功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。 555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。 555定时器的构成及原理555定时器的集成电路引脚如2-1图所

11、示1脚为接地端（GND）、2脚为低触发端（）、3脚为输出端 （OUT）、4脚为复位端（）、5脚为控制电压端（CO）、6脚为高触发端（TH）、7脚为放电端（D）、8脚为电源端（VCC）。555定时器由分压器、比较器、基本RS触发器和放电三极管等部分组成，其内部电路图如图2-2所示。分压器由三个5的等值电阻串联而成。分压器为比较器、提供参考电压，比较器的参考电压为，加在同相输入端，比较器的参考电压为，加在反相输入端。比较器由两个结构相同的集成运放、组成。高电平触发信号加在的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器端的输入信号；低电平触发信号加在的同相输入端，与反相输入端的

12、参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器端的输入信号。基本RS触发器的输出状态受比较器、的输出端控制。是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接VCC。CO是控制电压端（5脚），平时输出作为比较器的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01uf的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。VT为放电管，当VT导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。555定时器的功能当复位控制端（TH）的电压大于时，写为VTH=1,当复位控制端（TH）的电压小于时，写为VTH=0。当置位控制

13、端（）的电压大于时，写为VTR=1,当置位控制端（）的电压小于时，写为VTR=0。555定时器有“低触发”、“高触发”和“保持”三种基本状态。（1）当低触发端输入电压小于且高触发端输入电压小于时，VTR=0，VTH=0，比较器输出为低电平，输出为高电平，基本RS触发器的输入端=0、=0，使Q=1， =0，经输出反相缓冲期后，OUT=1，T截止。这时称555定时器“低触发”。（2）若低触发端输入电压大于且高触发端输入电压小于，则VTR=1，VTH=0， =1，基本RS触发器保持，OUT和T状态不变，这时称555定时器“保持”。（3）若高触发端输入电压大于则VTH=1，比较器输出为低电平，无论输出

14、何种电平，基本RS触发器因=0，使=1，经输出反相缓冲器后OUT=0、T导通。这时称555定时器“高触发”。CO为控制电压端，在OUT端加入电压，可改变两比较器、的参考电压。正常工作时，要在CO和地之间接0.01 uF (电容量标记为103)电容。放电管T的输出端为集电极开路输出。以上原理综合分析见下表2-1。表2-1 555定时器的功能表输入中间状态输出放电管状态高触发端低触发端直接复位Q00导通1010导通111保持保持不变1101截止 555定时器基本功能测试按图2-3所示连接实验电路，测试555定时器的输入、输出关系。根据以下的测试电路说明，按照步骤进行操作，将得出的数据再填入所绘制的

15、表中，从而可分析出555定时器的输入、输出关系。测试电路说明：(1) 开关1打到2端时，4脚复位端接电源，也就是接高电平；开关1打到1端时，4脚复位端接地，也就是接低电平。(2) 开关2打到2端时，5脚控制电压端CO接电源2，也就是接高电平；开关2打到1端时，5脚控制电压端CO悬空。(3) 调整可调电阻RP1，控制2脚低触发端VTR的电压，其值可有电压表1读取；调整可调电阻RP2，控制6脚高触发端VTH的电压，其值可有电压表2读取。(4) 发光二极管LED1亮说明输出端3脚OUT输出高电平用OUT表示；发光二极管LED1灭说明输出端3脚OUT输出低电平用UOL表示。(5) 发光二极管LED2亮说明555定时器内部三极管T饱和，放电端7脚对地近视短路。用导通表示；发光二极管LED2灭说明555定时器内部三极管T截止，放电端7脚对地近视断路。用截止表示。经过测试，我们可以得出555定时器的输入、输出关系，如表22所示。表225