数字钟数电课程设计

1、河南城建学院电子技术基础课程设计报告题目:数字钟姓 名： 刘新龙 学 号： 091410128 专业班级： 0914101 指导老师： 樊晓红、张晓杰 所在院系：电气与电子工程系 2012年6月 21 日评语及成绩评定一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。二、成绩： 摘要主要内容：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

2、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现相应的功能。具体用到了555震荡器产生2hz的频率，用jk触发器进行分频将2hz的频率分频成1hz,74160管分别接成同步置数和异步置零并接数码管使之产生24,60进制的时和分、秒显示,用一与门连接灯形成整点报时功能，用三个开关和与门可分别校对时分秒显示。从而实现24时59分59秒的数字钟，并具有校时、整点报时功能。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。在进行模拟时不同的模拟软件对不同的元件的作用显示不同，如07版的不能显

3、示蜂鸣管，11版的对74160具有记忆功能，等因而用不同的原件在不同的模拟软件上进行测试。理论和模拟同时证明该设计电路基本上能够符合设计要求！并能正常运行，从而认为本设计是成功的。关键词：数字钟 校时 时间显示 整点报时目录1概述 1.1设计目的-5 1.2设计要求-5 1.3技术指标与要求-5 1.4工作原理-5 1.5元器件的选择-62系统总体方案及硬件设计2.1方案比较-72.2单元电路设计-8- 2.22分频器-8- 2.23秒计数电路-8 2.24时计数电路-9 2.25校准电路-9 2.26显示译码器电路-9 2.27整点报时电路-10 2.3元器件的选择-10 3心得体会-114

4、参考文献-125附图-1、 概述1.1 设计目的本课程设计是在前期验证性认知实验基础上，进行更高层次的命题设计实验，在指导老师的指导下进行独立查阅资料、设计、安装和调试数字钟的设计电路，使其达到技术指标与要求。并通过数字电路知识，解决此次设计电子线路中常见的实际问题提高自己的能力，巩固平时课堂所学的知识基础，达到教学要求的水平。1.2设计要求1.以数字电子技术基础的基本理论为指导，按内容要求，将此设计实验划分为基础型和系统型两个层次，基础型指基本单元电路的设计与调试，系统型指利用若干个数字基本单元电路组成并完成特定功能的电子电路的设计、调试以此完成数字钟的设计；2.熟悉multisim2007

5、中常用电子仪器操作使用和测试方法；3.学习计算机软件辅助电路设计方法，能熟练应用电子线路cad进行电路设计和印刷电路板的设计制作；4.学习电子系统电路的安装调试技术；5.拓展电子电路的应用领域，能设计、制作出满足一定性能指标或特定功能的电子电路设计任务。1.3技术指标与要求：1.能显示23h59m59s，归0后重新开始。2. 具有校时、校分、校秒功能。3. 具有整点报时功能。1.4、工作原理数字钟的原理方框图如图九所示，该电路系统由秒信号发生器、“时”“分”“秒”计数器、译码器及显示器、校准电路、整点报时电路等组成。秒信号发生器由555定时器构成多频振荡器和jk触发器构成分频器组成，振荡器产生

6、稳定的时钟脉冲信号，作为数字钟的时间基准，再经分频器输出标准的秒脉冲；秒计数器计满后向分计数器，分计数器计满后向时计数器进位，时计数器用进制计数器；计数器的输出经译码器送显示器。计时出现误差时，可以用校准电路进行校时、校分、校秒。整点报时电路是分为59同时秒为59时产生一个脉冲信号，然后与指示灯的电源同时触发指示灯，达到整点报时功能。图1-1流程图1.5元器件的选择名称作用数量555定时器产生2hz信号牌174ls160同步十进制计数器产生不同进制674ls112双jk触发器信号分频1bs201a半导体数码管显示数据67400与非门97404非门4j2，j3单刀双掷开关各一j1开关1c=910

7、nf,c=5uf2r1，r2=48.7kohm_1%，r3=100kohm35v电源55v灯泡指示灯导线若干 2、系统总体方案及硬件设计2.1、方案比较振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，通常采用石英晶体振荡电路，若精确程度要求不高，可采用由集成电路定时器555与rc组成的多谐振荡器，考虑到精确程度要求不高以及经济因素，故确定采用由集成电路定时器555与组成的多谐振荡器。2.2、单元电路设计（1）振荡器振荡器电路采用集成电路定时器555与rc组成多谐振荡器，产生频率为2hz。电路图如图所示。. 图2-1 555振荡器out输出为2hz的时钟信号。（2）分频器 分频器采用一片

8、d触发器进行分频、当一个完整的信号输入时输出信号仅发生一次翻转，从而将2hz的脉冲波分频成1hz的，并级连到秒电路中。电路图如图所示。. 图2-2分频器 输入为2hz的信号，输出为1hz的时钟信号。3）秒计数电路 秒计数电路为六十进制计数器，有两片74160计数器连接构成，74160为同步十进制同步置数（“0”有效）计数器和与非门组成60进制计数器。当计数器记到59即高位片计数器（秒的十位）输出为0101,计数器（秒的个位）输出为1001，个位的输出端连接到十位的ld端实现同步置数的控制端，十位的输出端通过与非门连接到分的个位上的置数端。实现当秒每到达59时分的个位就输入一个信号。以此实现秒分

9、间的连接。分计数电路与秒计数电路相同。电路图如图所示。输入为1hz大的时钟信号，输出为六十进制数。 图2-3、分、秒计时电路clk输入端接入1hz的时钟信号，输出口abcd连接到相应两个数码管的四个输入端口。（4）时计数电路 时计数电路为二十四进制计数器，有两片74160计数器连接构成，74160为同步十进制异步置零（“0”有效）计数器和与非门组成24进制计数器。当计数器记到24时即高位片计数器（时十位）输出为0010,计数器（时个位）输出为0100，并反馈到clr上使时的十位上返回到0态，但在数码管上不显示该数据。使得两片计数器在一个脉冲到来时均同时置零，完成00到的计数。电路图如图所示。.

10、 图2-4时计数电路enp ent分别接入为分的进位端，时钟信号控制clk，输出连接到各自的数码显示管。（）校准电路. 图2-5 通过用开关控制时、分、秒的置数端从而使各电路的脉冲输入完全由1hz的信号来输入，代替原来用由低一位的进位来充当输入信号，达到快速、分别进行不同的管的校对。分别控制秒、分、时。开关的原始状态是分别连接的秒与分的进位、分与时的进位，开关合上时连接的是使置数置1，该管开启按1hz的输入信号跳动。完成校对功能。 从左数第一个开关连接时电路的置数口，正常情况下连接分和秒对的进位；其他连接如上图所示。（6）显示译码器电路. 图2-6显示译码电路译码器显示电路如上图，可选用741

11、60直接驱动译码显示器。74160四个输出端连接数码管的四个输入端口，实现二进制到可视的十进制间的转换。（7）整点报时电路整点报时电路以仿广播电台整点报时方式进行设计。其功能要求是：每当数字钟计时快到整点时发出提示。需要在分为59、秒为59时连同该整点提示电路。需用两个与非门分别指示当分秒到达时输出信号为1，又因为指示灯需要在5v电压下才可开启，另加一个与门连接该电压，当分秒同时到达59时该与门输出为5v的电压，点亮指示灯。整点报时如图所示。 . 图2-7 整点报时电路该与门电路的输入分别为5v的电压和分与秒对时的进位端口。3、设计体会 课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解

12、决实际问题,是对自己平时学习知识的检验和应用，同时也是锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己所学知识不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻过于肤浅，掌握得不够牢固，通过这次课程设计之后，是对以前所学过的知识重新复习。发现问题并改正。 通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，把理论应用到实践中去，才能学以致用学有所用。从而提高自己的实际动手能力和独立思考问题解决问题的能力。 在理论成功连接好电路后，接下来的电路模拟中所遇到诸多问题，比如原件的选择上：在模拟软件上有太多的原件可供选择，虽可供选择的多了，但同样也容易选错，不同的原件的作用也不同。所以在试验中必须认清楚具体元件的型号。在各块的模拟中也同样出现错误，在理论中应该出现的现象可能出现不了，经检查才发现是某一条线的连接出错。而在整体电路中因线路的繁多经常出现线的多连接。 在这次的设计过程中，体会到理论与实际的不同点，及学习要理论与实际相结合，在锻炼动脑的同时练习动手能力。不仅仅是做课程设计，无论是做什么研究，都必须要有一种认真严谨的学习态度，比如说，独立思考独立完成