数字电子技术数字时钟设计书

1 数字电子技术数字时钟设计书 一前言 钟表作为一种定时工具被广泛的使用在生产生活的各方面。人类最初依靠太阳的角度来进行定时，所以受天气的影响比较大，为了克服依靠自然现象定时的缺点人们发明的机器钟表，电子钟表一系列的定时工具。 自改革开放以来我国科技得以高速发展，尤其是电子技术的飞速发展。各种各样的电器器材凭空而出。 下面我们就以数字钟为例简单介绍一下。数字钟我们听到这几个字，第一反应就是我们所说的数字，不错数字钟就是以数字显示取代模拟表盘的钟表， 数字 电子 钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机 式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命， 电子钟表具有价格便宜，质量轻，定时误差小等优点，被广泛的应用在生产，生活的各个方面。由于电子钟能提供精确又被广泛的运用在各种测量之中。 二 设计要求 1. 设计一个能直接显示“分”、“秒”的数字电子钟 ,要求 60分钟为一计时周期。 2. 电路具有校时 (分 )功能。 三设计目的 此次实验设计目的在于培养学生们的操作实践能力。通过对数字时钟原理的学习，增强同学们的理论知识以及思维能力。此次实验设计不单是理论的实现，相反的，更多的在于操作能力的锻 炼。通过对数字时钟的实践操作，让同学们从中收获甚多。 学会元器件识别、测试和安装的方法，掌握万用表的使用方法，学 2 会利用软、硬件独立进行电子设备的整机装配、调试方法，并达到产品的质量要求，从而锻炼和提高学生的动手能力，巩固和加深对电子学理论知识的理解和掌握，为以后专业设计、课程设计及毕业设计准备必要的工艺知识和操作技能。 培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力 。 掌握电子线路的基本原理、基本方法 ， 掌握焊接的基本技能，达到焊点大小适中、均匀、圆润、光亮、无虚焊的要求，通过简单电器的安装制作，熟悉电子仪器的安装制作 过程和电路的调试及简单故障排除的技能。 四电路设计方案 多功能数字钟原理框架如图所示，电路包括以下几个部分：标准秒信号发生器、显示电路、分秒计数器、校时电路。 显 示 电 路 分译码器 秒译码器 分计数器 秒计数器器 分校对电路 秒校对电路 脉冲发生电路 3 此次数字数字设计利用所给的芯片设计完成。利用 4 个数码管完成显示电路的设计，所用数码管为共 阴 性。 数码管）显示器的 七段码译码器， 所以 做此次数字时钟的译码器。本实验用到的计数器是 744 五 十进制计数器，它有两个时钟输入端 中， Q 组成一位二进制计数器； 2 1成五进制计数器。设计中用了两个开关，分别用做分、秒校对。最后数码管跳动一秒所用的脉冲由 555 提供。 五 由于计数器输出的是一个 8421，所以可以用 码器和共 阴 数码管来组成译码显示电路。 驱动共阴极 数码管）显示器的 七段码译码器，特点如下： 具有 隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的 提供较大的拉电流。可直接驱动 用 5 4 表 5 输 入 输 出 I C B A a b c d e f g 显示 X X 0 X X X X 1 1 1 1 1 1 1 8 X 0 1 X X X X 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 2 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 3 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 4 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 5 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 6 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 7 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 8 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 9 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 消隐 1 1 1 X X X X 锁 存 锁存 5 表 3D 4511的真值表 本次电路设计所采用的计数器为 7474 五 十进制计数器，它有两个时钟输入端 中， 0Q 组成一位二进制计数器； 2 1成五进制计数器；若将 0Q 与 连接，时钟脉冲从 入，则构成了 8421十进制计数器。 74两个清零端 1）、 2），两个置 9端 1）和 2），其 74 图 5 5 Q 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 0 3 0 0 1 1 4 0 1 0 0 5 0 1 0 1 6 0 1 1 0 7 0 1 1 1 8 1 0 0 0 9 1 0 0 1 ) 2 ) 3 ) 6 ) 7 4 2 1 746 74功能 ： (1)异步清零功能。当 0(2),)=0 时，若 9(1),)=0 时，则计数器清零，并与 关。 (2)异步置 9 功能。当 0(2),)=1 时，计数器置 9，即被置成 1001的状态，置 9功能也于 (3)计数功能，当 , 时计数器计数。根据不同接法，还可实现二进制、五进制。 555定时器的集成电路引脚如 5 脚为接地端（ 2 脚为低触发端（ ）、 3 脚为输出端 （ 4 脚为复位端（ R ）、 5 脚为控制电压端（ 6 脚为高触发端（ 7 脚为放电端（ D）、 8脚为电源端（ 表 5 555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R S Q 0 0 导通 1 0 导通 1 保持 保持不变 通 变 * 变 截止 555 定时器 1冲输出的计算： 由 电源电压去 5 100以取 采用如下 图所示的电路，则： 8 322R 22 故得 2. 又由公式可知： T=（ 若去 C=10代入上式得到： 3 =48k 因 2，所以取两只 47k 的电阻与一个 2k 的电位器串联，即得到 1输出脉冲。 六电路原理图及工作原理 数字时钟电路总原理图 9 数字时钟电路总仿真图 秒电路仿真 10 分电路仿真 脉冲发生器仿真 11 校对电路仿 七电路的安装与测试 测试： 电路设计好之后需要经过测试确认电路可行性后，方可安装焊接电路。 测试顺序为：分频电路模块、计数器模块、译码显示电路模块、校对模块。每个模块进行测试都确认无误后，即可把每个模块连接好，组成一个完整的数字时钟。 根据软件对电路仿真后得出的结论是没有问题的，在一般情况下接线后不会有问题，但是测试时接线不能出错。 安装焊接： 首先应把芯片整体的排布有一个概念，尽量做到整齐、容易检查、走线、飞线简单。注意各个芯片 的接地端和电源端要焊接好，不要出现虚焊等情况。由于电路比较复杂，焊接完成后若出现问题 ，需要反复检查，尽量解决问题。 八 心得体会 通过此次的数字时钟课程设计，无疑的一点：我学到了很多。早在大一的时候我就在问自己我学电路分析究竟拿来干什么，学数字电子技术基础拿来干什么，媒体啊摹都埋头苦干在书本上，一点兴趣都没有，一点趣味都没有，以至于花了时间在课本上，却没让自己得到更多的收获。可这次不一样了，我对专业的兴趣来了，我对专业的热情燃烧了，此次的数字时钟课程设计就是我对专业热情 12 燃烧的导火线。通过此次的数 字时钟课程设计，不仅让我对专业重新了解，也让我在其中学到了很多，从理论学习到实践学习，其理论、实践的完美结合更让我知道了电子信息工程的本质。 九 参考文献 【 1】阎石 数字电子技术基础（第五版） 北京：高等教育出版社 2006 【 2】张克农 数字电子技术基础 北京：高等教育出版社 2003 【 3】赵淑范 等 电子技术实验与课程设计 北京：清华大学出版社 2006 【 4】陈光明 等 电子技术课程设计与综合实训北京：北京航空航天大学出版社 2007 【 5】李银华等 电子线路设计指导北京： 北京航空航天大学出版社 2006 【 6】黄智伟 全国大学生电子设计竞赛制作实训北京：北京航空航天大学出版社 7】杨志忠 数字电子技术基础北京：高等教育出版社 2004 【 8】彭介华 电子技术