数字时钟课程设计报告.docx

1、数字时钟课程设计报告数字逻辑课程设计报告 题 目 数字时钟 学院（部） 信息学院 专 业 计算机科学与技术 班 级 学生姓名 学 号 6 月 18 日至 6 月 21 日 共 1 周 指导教师（签字） 数字时钟摘要数字电子钟是一种用数字显示秒分时的记时装置，与传统的机械时钟相比，它一般具有走时准确显示直观无机械传动装置等优点，因而得到了广泛的应用：小到人们的日常生活中的电子手表、电子闹钟，大到车站码头机场等公共场所的大型数字显电子钟。本课程设计是要通过简单的逻辑芯片实现数字电子钟。要点在于用555芯片连接输出为一秒的多谐振荡器用于时钟的秒脉冲,用74LS160(10进制计数器)、74LS00(

2、与非门芯片)等连接成60和24进制的计数器,再通过数码管显示，构成简单数字时钟。关键词 数字时钟、计数器、555芯片、分频器 技术要求1、能显示24小时制的时、分、秒（23小时59分59秒）； 2、具有校时功能，可以分别对时或分进行单独校时，使其校正到标准时间；3、用555定时器组成的多谐振荡器产生时钟脉冲，脉冲频率稳定在1KHz；4、用三级74LS90组成千分频器，用千分频器将555多谐振荡器产生的1KHz时钟脉冲降频到1Hz。目录一、系统综述 数字时钟电路是一个典型的数字电路系统，其由时、分、秒计数器以及校时和显示电路组成。其主要功能为计时、校时。利用60进制和24进制递增计数器子电路构成

3、数字时钟系统，由2个60进制同步递增计数器完成秒、分计数，由1个24进制同步递增计数器完成小时计数。秒、分、时计数器分别都以两个74LS160同步级联而成，秒、分、时计数器之间采用异步级联的方式。开关J1和J2分别是控制时和分的校时开关。 译码显示 译码显示 译码显示24进制 60进制 60进制时计数器 分计数器 秒计数器校时电路 校分电路555多谐 分频器 振荡器 图1. 设计框架图二、单元电路设计1、60进制计数器分和秒的计数器为60进制计数器，该计数器有两片74LS160十进制计数器U1、U2和一片74LS13与非门组成。图2. 60进制计数器电路图第一个状态 最后一个状态图3. 60进

4、制计数器模拟结果2、24进制计数器时的计数器为24进制计数器，该计数器有两片74LS160十进制计数器U13、U17和一片74LS10与非门组成。图4. 24进制计数器电路图第一个状态 最后一个状态图5. 24进制计数器模拟结果3.555多谐振荡器石英晶体振荡器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点，被应用于家用电器和通信设备中。因其具有极高的频率稳定性，故主要用在要求频率十分稳定的振荡电路中作谐振元件。用石英晶体振荡器作为脉冲产生器，能够使数字时钟达到很高的精度。同时成本也相对较高。这里是采用的是有555芯片组成的多谐振荡器来作为频率脉冲产生器，其输出的脉冲频率为1KHz。555芯

5、片组成的多谐振荡器要输出符合要求的频率脉冲，其对电阻和电容的精度要求较高。不太容易输出严格符合要求的频率脉冲。由公式得：T0.7（R2 + 2R1）C2 f = 1/ T1.44/（R2 + 2R1）C2计算得：C2 = 1.0uF；R2 = 440； R1 = 500经仿真模拟把R2 调整为400时，输出频率更加接近于1KHz。图6. 555多谐振荡器电路图图7. 555多谐振荡器模拟结果4.千分频器千分频器由3个74LS90级联而成，每级分频将频率为上一级的十分之一。三级级联组成千分频器，把555多谐振荡器产生的1KHz脉冲降低到1Hz，用以供计数器计数，达到时钟的效果。图8. 千分频器电

6、路图（图中函数信号发生器输出的为10KHz的方波信号）图9. 千分频电路模拟结果5.时钟电路（包括校时电路）把两个 60进制计数器和一个24进制计数器一异步级联的方式连载一起，就组成了数字时钟的电路。其中开关J1控制校准时，J2控制校准分。校时脉冲由脉冲发生器提供，每经过一个脉冲周期被校准计数器的个位增加一。图10. 时钟电路图图11. 时钟电路模拟结果三、系统综述使用经千分频器处理过的555多谐振荡器产生的脉冲信号，代替函数信号发生器给时钟电路提供脉冲信号。经过把上述各单元电路组合在一起就构成了数字时钟的整体电路，该电路基本上实现了设计要求。图12. 总体电路图图13. 总体电路模拟结果结束

7、语这次课程设计是对这学期数字逻辑课程所学内容的一次综合练习，从中不仅强化了我对教材中知识的理解和掌握。而且也拓展了我在数字电子技术方面的知识，和对自己所学专业的认识。课程设计更是一个把所学知识应用于实践的过程，它对我动手能力的提高不言而喻。同时我从这次课设中知道：知识不仅仅是写在书本上的文字和死板的理论，它更是指导我们实践的工具。一些比较简单的逻辑器件，经过一定的理论知识分析，将它们组合在一起就构成了我们生活中普遍应用，几乎必不可少的电子时钟。完成课程设计的任务以后，看到自己的成果感到很有成就感，从而加强了自己对本课程的兴趣，更加有利于对本课程方面知识的进一步拓展性学习。参考文献1. 林涛主编

8、 数字电子技术基础 清华大学出版社 2006.062. 姜书艳主编 数字逻辑设计及应用 清华大学出版社 2007.123. William Kleitz 陶国彬、赵玉峰译 数字电子技术从电路分析到技能实践 科学出版社 2008.014. 荀殿栋 徐志军 数字电路设计实用手册 电子工业出版社 2003.07元器件明细表，附图序 号名 称 型号参数数量1加法计数器74LS160D62555定时器555-VIRTUAL13非门7405N24与非门7413N、7410N2、15分频计数器74LS90N36电阻400、5001、27电容1.0uF、0.01uF1、18导线若干9数码管OCD-HEX6评 语 评阅人： 日期：