课程设计2012

1、 课程设计课程设计 数数 字字 电电 子子 钟钟题目题目 ：数字电子钟：数字电子钟1 1设计目的设计目的（1 1）培养学生设计、调试常用数字电路小系统）培养学生设计、调试常用数字电路小系统的能力。的能力。（2 2）提高学生应用计数器自功能扩展、级联方）提高学生应用计数器自功能扩展、级联方法的能力。法的能力。（3 3）提高学生对计数、译码、显示系统的设计）提高学生对计数、译码、显示系统的设计能力能力数字电子钟数字电子钟2、设计要求：、设计要求： 1、设计一个具有、设计一个具有“时时”、“分分”、“秒秒”的的十进制数字显示的电子钟。十进制数字显示的电子钟。 2、具有校时功能。、具有校时功能。 3、

2、用中、小规模元件实现所选定的电路。、用中、小规模元件实现所选定的电路。 4、画逻辑电路图并写出设计总结报告。、画逻辑电路图并写出设计总结报告。 画出的逻辑电路图和写出的设计总结报告画出的逻辑电路图和写出的设计总结报告 数字电子钟数字电子钟数字电子钟数字电子钟3 3仪器设备与元器件仪器设备与元器件（1 1）直流稳压电源）直流稳压电源1 1台台（2 2）信号发生器）信号发生器1 1台台（3 3）集成电路）集成电路( (标注使用的芯片及数量标注使用的芯片及数量) )参考元器件参考元器件（见实验指导书见实验指导书P114） 74LS160 同步十进制加法计数器同步十进制加法计数器 6片片 74LS00

3、 四四2输入与非门输入与非门 3片片 74LS32 四四2输入或门输入或门 1片片 74LS08 四四2输入与门输入与门 1片片 74LS20 二二4输入与非门输入与非门 1片片 74LS112 双双JK型下降沿触发器型下降沿触发器 1片片 7448 BCD七段译码七段译码/驱动驱动/锁存器锁存器 6片片 BS202 数码显示器数码显示器 6片片最后的元器件由设计结果统计列出最后的元器件由设计结果统计列出数字电子钟数字电子钟一、数字电子钟的基本组成原理：一、数字电子钟的基本组成原理： 数字电子钟一般由数字电子钟一般由振荡器振荡器、分频器分频器、计数计数器、译码器器、译码器、显示器显示器等几部分

4、组成。这些电路等几部分组成。这些电路都是数字电路中应用最广的基本电路都是数字电路中应用最广的基本电路 。数字电子钟数字电子钟译码器译码器计数器计数器振荡器振荡器分频器分频器显示器显示器校准电路校准电路数字电子数字电子钟的基本钟的基本框图为：框图为：译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器计数器计数器( (时十位时十位) )计数器计数器( (时个位时个位) )计数器计数器( (分十位分十位) )计数器计数器( (分个位分个位) )计数器计数器( (秒十位秒十位) )计数器计数器( (秒个位秒个位) ) 校时控制校时控制振荡器振荡器分频器分频器 振荡器产生的时钟信号

5、送到分频器，分频器将振荡器产生的时钟信号送到分频器，分频器将时钟信号分频成每秒一次的方波作为秒信号。时钟信号分频成每秒一次的方波作为秒信号。 秒信号秒信号译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器计数器计数器( (时十位时十位) )计数器计数器( (时个位时个位) )计数器计数器( (分十位分十位) )计数器计数器( (分个位分个位) )计数器计数器( (秒十位秒十位) )计数器计数器( (秒个位秒个位) ) 校时控制校时控制振荡器振荡器分频器分频器 秒信号送入计数器进行计数，并把累计的结秒信号送入计数器进行计数，并把累计的结果以果以“时时”、“分分”、“秒秒”的

6、数字显示出来。的数字显示出来。 译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器计数器计数器( (时十位时十位) )计数器计数器( (时个位时个位) )计数器计数器( (分十位分十位) )计数器计数器( (分个位分个位) )计数器计数器( (秒十位秒十位) )计数器计数器( (秒个位秒个位) ) 校时控制校时控制振荡器振荡器分频器分频器 “秒秒”的显示电路由两级计数器和译码器组成的显示电路由两级计数器和译码器组成的六十进制计数电路实现。的六十进制计数电路实现。 “ “分分”的显示电路与的显示电路与“秒秒”的相同。的相同。译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器译

7、码器译码器译码器译码器计数器计数器( (时十位时十位) )计数器计数器( (时个位时个位) )计数器计数器( (分十位分十位) )计数器计数器( (分个位分个位) )计数器计数器( (秒十位秒十位) )计数器计数器( (秒个位秒个位) ) 校时控制校时控制振荡器振荡器分频器分频器 “时时”的显示电路由两级计数器和译码器组成的显示电路由两级计数器和译码器组成的二十四进制计数电路实现。所有计时结果由六的二十四进制计数电路实现。所有计时结果由六位数码管显示器显示。位数码管显示器显示。译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器译码器计数器计数器( (时十位时十位) )计数器计数

8、器( (时个位时个位) )计数器计数器( (分十位分十位) )计数器计数器( (分个位分个位) )计数器计数器( (秒十位秒十位) )计数器计数器( (秒个位秒个位) ) 校时控制校时控制振荡器振荡器分频器分频器校时电路的作用是当计时器刚接通电源或走时校时电路的作用是当计时器刚接通电源或走时出现误差时，进行时间的校准的电路。出现误差时，进行时间的校准的电路。数字电子钟的设计框图数字电子钟的设计框图校时校时脉冲脉冲二、根据设计任务，对照数字电子钟的框图，可二、根据设计任务，对照数字电子钟的框图，可分为以下几个模块进行设计：分为以下几个模块进行设计：1、1Hz标准脉冲发生器：标准脉冲发生器：1Hz

9、标准脉冲发生器是数字钟的核心部分，它的精度和稳标准脉冲发生器是数字钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量。通常用石英晶体振荡器发出的定度决定了数字钟的质量。通常用石英晶体振荡器发出的脉冲经过分频获得脉冲经过分频获得1Hz的标准秒脉冲。的标准秒脉冲。2、计数器、计数器:秒、分、时分别为六十、六十、二十四进制，可以采用同秒、分、时分别为六十、六十、二十四进制，可以采用同步中规模计数器步中规模计数器74LS160完成。完成。 3、译码显示、译码显示译码采用译码采用7448直接驱动共阴极的半导体数码管。直接驱动共阴极的半导体数码管。4、校时电路、校时电路由于走时不准确而造成显示的时间快或慢，

10、就要对表进行由于走时不准确而造成显示的时间快或慢，就要对表进行校准。这一功能利用手动单脉冲或连续脉冲对其进行校准。校准。这一功能利用手动单脉冲或连续脉冲对其进行校准。1 1、1Hz1Hz标准脉冲发生器：标准脉冲发生器： 1Hz1Hz标准脉冲发生器是数字钟的核心部分，它的精度和稳定度决标准脉冲发生器是数字钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量。通常用石英晶体振荡器发出的脉冲经过分频定了数字钟的质量。通常用石英晶体振荡器发出的脉冲经过分频获得获得1Hz1Hz的标准秒脉冲。的标准秒脉冲。采用的石英晶体振荡器的频率为采用的石英晶体振荡器的频率为32768HZ(=232768HZ(=21515

11、),),然后经过然后经过1515次二分频就可以得到秒信号。次二分频就可以得到秒信号。采用采用1414位二进制分频器位二进制分频器CC4060CC4060，外接石英晶体即可实现振，外接石英晶体即可实现振荡和分频功能。因其输出的是荡和分频功能。因其输出的是2H2HZ Z的信号，需要接一个二分的信号，需要接一个二分频器频器(74LS74)(74LS74)就可以得到秒信号。就可以得到秒信号。晶振晶振:32768Hz=215HzCPICPO2H2HZ Z2 2、计数器、计数器: :“秒秒”、“分分”计数器为六十进制计数器，小时为二十四进制计数器为六十进制计数器，小时为二十四进制计数器。这两种计数器，可由

12、计数器。这两种计数器，可由7416074160组成。这部分电路需要自己组成。这部分电路需要自己设计完成。设计完成。 “秒秒”、“分分”计数器为六十进制计数计数器为六十进制计数器，小时为二十四进制计数器。器，小时为二十四进制计数器。 六十进制计数器有两片六十进制计数器有两片7416074160组成，可采组成，可采用整体用整体复位复位法来实现，计数到法来实现，计数到6060时计数器异时计数器异步复位。步复位。 二十四进制计数器，也可采用两片二十四进制计数器，也可采用两片7416074160利用整体利用整体复位复位法来实现。当计数器计数到法来实现。当计数器计数到2424时，计数器异步复位。时，计数器

13、异步复位。 六十进制计数器如图所示：六十进制计数器如图所示：CLK计数输入计数输入1Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D311进位信号进位信号整体置零法整体置零法60进制计数器进制计数器接高位芯片接高位芯片计数输入端（计数输入端（CLK）,高位芯片计高位芯片计数一次。数一次。 （并行进位行吗？并行进位行吗？）（串行进位）（串行进位）24进制计数器进制计数器CLK计数输入计数输入1Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1

14、D2D3整体置零法整体置零法11分计数器的进位信号分计数器的进位信号串行串行连接至时计数器的连接至时计数器的CLK端端（添加（添加74160的方框图、引脚介绍、功能表）的方框图、引脚介绍、功能表）3 3、计数译码显示、计数译码显示: :译码采用译码采用74487448直接驱动共阴极的半导体数码管。直接驱动共阴极的半导体数码管。直接直接采用试验仪上的译码显示电路。采用试验仪上的译码显示电路。时时 分分 秒秒744874487448744874487448译码电路可选用译码电路可选用74487448直接驱动共阴极的半导体数码管。直接驱动共阴极的半导体数码管。（添加（添加7448的方框图、引脚介绍、

15、功能表）的方框图、引脚介绍、功能表）4 4、校时电路、校时电路: :由于走时不准确而造成显示的时间快或慢，就要对表进行校准。由于走时不准确而造成显示的时间快或慢，就要对表进行校准。（这一功能利用手动单脉冲或连续脉冲对其进行校准。根据自（这一功能利用手动单脉冲或连续脉冲对其进行校准。根据自己的要求选择）己的要求选择）校秒校秒时，当时，当秒CLKCLKCCLKCLKCCCLKCACLKCLK10)( 在计时时秒计数器芯片的在计时时秒计数器芯片的CLK端接秒信号，对秒端接秒信号，对秒信号计数；而在校准时，则对校准脉冲计数，秒脉冲信号计数；而在校准时，则对校准脉冲计数，秒脉冲无效，无效，故需用门电路设

16、计一个校准电路实现对时、分故需用门电路设计一个校准电路实现对时、分、秒的校准功能。、秒的校准功能。以秒校时电路为例：以秒校时电路为例：校时电路举例：校时电路举例：)() ()()( CCLKCCLKCCLKCCLKCLKCCLKCCLKCLK校秒校秒校秒（秒）（用与非门完成）秒CLK校校CLK秒秒CCLK（秒）（秒）CLK校校分进位分进位ACLK时时CLK校校秒进位秒进位BCLK分分CLK校校1HZ信号信号CCLK秒秒CLK校校分进位分进位ACLK时时秒进位秒进位BCLK分分1HZ秒脉冲秒脉冲CCLK秒秒0 0 0111111正常计时功能正常计时功能CLK校校分进位分进位ACLK时时秒进位秒进

17、位BCLK分分1HZ秒脉冲秒脉冲CCLK秒秒0 0 1111110CLK校校分进位分进位ACLK时时秒进位秒进位BCLK分分1HZ秒脉冲秒脉冲CCLK秒秒校校KCL 校校CLK校秒功能校秒功能10 1 0111 01CLK校校分进位分进位ACLK时时秒进位秒进位BCLK分分1HZ秒脉冲秒脉冲CCLK秒秒校校KCL 校校CLK校分功能校分功能111 0 01 0111CLK校校分进位分进位ACLK时时秒进位秒进位BCLK分分1HZ秒脉冲秒脉冲CCLK秒秒校校KCL 校校CLK校时功能校时功能11CLK校校分进位分进位ACLK时时秒进位秒进位BCLK分分1HZ秒脉冲秒脉冲CCLK秒秒参考方法：参考

18、方法：用逻辑电路控制（用逻辑电路控制（74LS112 双双JK型下降沿触发器型下降沿触发器 1片片 ）用两个用两个JK型下降沿触发器接成一个四进制的加法计数器，型下降沿触发器接成一个四进制的加法计数器，有有00，01，10，11四个循环状态，来实现四个循环状态，来实现A、B、C的四种功能。的四种功能。如何用一个按键选择实现对时、分、秒的校准功能（即如何用一个按键选择实现对时、分、秒的校准功能（即对对A、B、C的控制）？的控制）？（选做）（选做）如何实现：校秒时，分不能进位；校分时，时不能进位？如何实现：校秒时，分不能进位；校分时，时不能进位？(选做选做)考虑校秒时，使分计数器的个位考虑校秒时，使分计数器的个位74160的的EP、ET为为0考虑校分时，使时计数器的个位考虑校分时，使时计数器的个位74160的的EP、ET为为0其余情况，时、分计数器的个位