贵州大学数字钟

1、课程设计课程名称：多功能数字钟 学 院：电气工程学院 专 业：电气工程及其自动化 姓 名： 学 号： 年 级： 任课教师： 年 月 日 目录一、前言 I2、 设计任务分析II 三、设计方案实现II 四、设计原理及框图 1、六十进制电路的设计II 2、十二进制电路的设计IV 3、时间计数电路的设计IV 4、分频器的设计IV 5、振荡器的设计V 6、译码驱动及显示单元VI 7、原理框图及主体逻辑电路图VII五、报时电路VIII六、校时电路VX七、安装调试分析过程VX八、所选用的元件列表X九、设计总结与心得X十、参考文献XI十一、致谢XI十二、附录XII多功能数字钟 摘要数字电子钟是一种用数字显示秒

2、、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74LS90(10进制计数器)、74LS00(与非门芯片)等连接成60和12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 multi-function digital clocksummaryDigital electroni

3、c clock is a kind of digital display seconds, points, when the timing device，Compared with the traditional mechanical clock, it usually has the travel time accurate, direct display, no mechanical transmission device etc digital electronic clock is a kind of digital display seconds, points, when the

4、timing device，And has been widely used.Small to People's Daily life in the electronic watch, electronic clock, railway stations, wharves, airports and other public places in the large digital electronic clock.This course is designed to through the simple logic chip to realize digital electronic

5、clock。The point is to use 555 chip connection output for a second multivibrator used for clock second pulse, with 74 ls90 (decimal counter), 74 ls00 (nand gate chip) connection into sixty and 12 into the system of the counter, and then through the digital tube display, a simple digital clock.Key wor

6、dsDigital clock, counter, 555 chip, frequency divider一、前言数字钟是采用数字电路实现“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。钟表的数字化在提高报时精度的同时，也大大扩展了它的功能，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、定时启闭路灯等。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。在高度发达信息化的21世纪，人们总是那么忙碌.时间对我们来说总是那么宝贵，在我们的日常工作、学习、生活中，时间概念愈加显得重要。生活工作中班车要准点，上班要准时，开会要有时间限制；工业生产中，每一道工序都要有严格的时间限制，这样才能做到井

7、井有条；严谨的科技研究中，时间更是重中之重。能够准确的了解并且实时性的知道时间，是我们学习、工作、生活中不可或缺的。机械式钟表虽然也可以告知人们时间，也可以定时，显示日历。但是由于受到机械结构、动力和体积的限制，在功能、性能以及造价上都没办法与电子时钟相比。电子钟是采用电子电路实现对时、分、秒进行数字显示的计时装置，广泛应用于个人家庭，室外广场，汽车站和火车站等公共场所，成为人们日常生活中不可少的必需品。随着科学技术的发展，电子产品更新速度越来越快，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新

8、换代的节奏也越来越快，向着功能多样化、体积最小化、功耗最低化的方向迅速发展，电子技术的发展有力的推动社会生产力的发展。 有关专家分析指出，我国电子商务的基础设施将日臻完善，三网合一潮流势不可挡，高速宽带互联网将扮演越来越重要的角色，移动通讯将成为进行电子商务的主要媒介。而今，我们已进入了数字时代，数字钟的使用将会越来越受欢迎。数字钟未来将呈现出个性化、专业化的趋势，而且每个网站在资源方面总是有限的，客户的需求又是全方位的，所以不同类型的网站以战略联盟的形式进行相互协作也是必然趋势，数字钟的实现，更体现了这一点。在不久的将来，数字钟肯定会逐渐被人们接受，很快会走进千家万户，给人们带来方便。二、设

9、计任务分析1、设计目的（1）了解数字钟的原理，掌握数字钟的设计、组装与调试方法。（2）了解、熟悉各种在制作中用到的中小规模集成电路即芯片的各 引脚的功能、作用及其使用使用方法，熟悉集成电路的使用方 法。2、设计任务与要求 基本功能：（1）时钟显示功能，能够以十进制数字显示“时”、“分”。（2）具有校准时、分的功能。（3）整点自动报时，在整点时，便自动发出鸣叫声。三、设计方案实现数字钟电路系统由主体电路和扩展电路两大部分所组成。振荡器产生的稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准，再经分频器输出标准秒脉冲。秒计数器计满60后向分计数器进位，分计数器计满60后向小时计数器进位，小时计数器按照“12

10、翻1”规律计数。计数器的输出经译码器送显示器。计时出现误差时可以用校时电路进行校时、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功能扩展。 主体电路是由功能部件或单元电路组成的。在设计这些电路或选择部件时，尽量选用同类型的器件。整个系统所用的器件种类和数量应尽可能少。下面介绍各功能部件与单元电路的设计。4、 设计原理及框图1、六十进制电路的设计（1）六进制电路的设计 74LS90集成芯片是异步清零二五十进制计数器。所以采用反馈清零法将CKB接Q0；Q1接R0（1）；Q2接R0（2）；R9（1）、R9（2）接地（低电平）；CKA作为脉冲输入；Q0、Q1、Q2、Q3作为输出就可构成六

11、进制计数器。接线图如下图一（2）十进制电路的设计将74LS90的Q0和CP1相连接，时钟脉冲从CP0输入， P9(1)或R9(2)和R0(1)或R0(2)和有任一端接地即可，Q1、Q2、Q3和Q4为输出端。则构成8421BCD码十进制计数器。接线图如图所示。图二（3）六十进制电路用74LS90构成十进制作为个位，用74LS90构成六进制作为十位，接法如前面所示，将六进制的CP0和十进制的Q3相连，即可构成六十进制计数器。接线图如图所示。 图三2、十二进制电路的设计 “12翻1”小时计数器是按照“01-02-03-11-12-01-02”规律计数的，这与日常生活中的计时规律相同。3、时间计数电路

12、的设计用6片74LS90构成的两个六十进制和十二进制计数器。将秒位六十计数器十位的Q2接分位六十计数器个位的CKA，分位六十计数器十位的Q2接时位十二计数器个位的CKA即可构成时间计数电路。CD4511BE译码器的输入A、B、C、D接各计数器的输出Q0、Q1、Q2、Q3；输出QA、QB、QC、QD、QE、QF、QG接七段数码显示器的a、b、c、d、e、f、g。4、分频器的设计 分频器的功能主要有两个： （1）、产生标准秒脉冲信号；（2）、提供功能扩展电路所需要的信号。 振荡器使用集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器，振荡频率fo =1KHz，则选用3片中规模集成电路计数器74LS90可以

13、完成上述功能。因每片为1/10分频，3片级联则可获得所需要的频率信号，即第1片的QA端输出频率为500Hz，第2片的QD端输出为10Hz，第3片的QD端输出为1Hz。电路如下图所示。图四5、振荡器的设计 振荡器是数字钟的核心。振荡器振荡频率的精确度与稳定度基本上决定数字钟计时的准确度。集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器，如果精度要求不高也可以采用由集成逻辑门与RC组成的时钟源振荡器或由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器。这里设振荡频率fo =1KHz 图五 6、译码驱动及显示单元译码电路的功能是将秒、分、时计数器的输出代码进行翻译，变成相应的数字。用与驱动LED七段数码管的译码

14、器是CD4511BE。若将秒、分、时计数器的每位输出分别送到相应七段译吗管的输入端，便可以进行不同数字的显示。图六7、原理框图及主体逻辑电路图（1）方案的整机原理框图图七（2）主体逻辑电路图图八五、报时电路报时电路的功能要求是：每当数字钟计时快要到正点时发出声响；分十位的Q2M2 Q0M2=11 分个位的Q3M1 Q0M1=11 秒十位的Q2S2 Q0S2=11秒个位的Q0S1=1时 音响电路才能工作 图九六、校时电路 当数字钟接通电源或者计时出现误差时，需要校正时间。校时是数字钟应具备的基本功能。一般电子手表都具有时、分、秒等校时功能。这里只进行分和小时的校时。 对校时电路的要求是： 在小时

15、校正时不影响分和秒的正常计数；在分校正时不影响秒和小时的正常计数。 校时方式有“快校时”和“慢校时”两种： “快校时”时，通过开关控制，使计数器对1Hz的校时脉冲计数； “慢校时”时，通过开关控制，使计数器对2Hz的校时脉冲计数； 在该实验中校时电路实现对“分”“时”的校准。并且在小时校正时不影响分和秒的正常计数，在分校正时不影响秒和小时的正常计数。校时电路是由与非门构成的组合逻辑电路，当开关开或关时，可能会产生抖动，因此可以接入一个由RS触发器组成的防抖动电路来控制。图十七、安装调试分析过程这次调试过程中出现了不少问题，通过对数码管、数字钟计时、振荡器的连线；计数器的电源引脚、接地引脚的接线

16、情况等进行检查。排除故障后，数字钟的显示器开始计时。 然而在对分校时时，发现电路不能正常工作，在经过一番检查后，终于发现是计数器的接线出现了问题，在改正接线情况后电路终于正常计时。八、所选用的元件列表 1、计数器74LS90七个； 2、七段数码显示器四个； 3、译码器CD4511BE四个； 4、555定时器一个； 5、74LS00芯片二片； 6、电容一个； 7、电阻两个； 8、面包板一块、导线、镊子、万用表、剥线钳、剪刀等。九、设计总结与心得通过这次数字电子钟的课程设计，我们把在数字电路和模拟电路中学到的理论知识与实践相结合。我们从中学到了很多东西，对所学的知识有了更进一步的理解。理论要联系实

17、践，当然实践也离不开理论，由于对课本的内容还不是很熟悉，所以在做这个课程设计前，我先把课本的重点知识复习了一遍，时序逻辑电路、组合逻辑电路等，然后就是查找相应的资料。理论上的知识搞定了，接下来就是开始设计了。multisim仿真，很多电路都能在上面先进行仿真，不过在仿真与实际中的芯片管脚会有些差别，所以需要特别注意。这次课程设计也再次让我看到理论与实践的差别和联系，理论固然重要，然而我们要在实践中发现错误，并解决错误，也提高了自己的动手能力和实际解决问题的能力。同时也要有认真、严谨的学习态度。这就是我的另一个收获，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。独立思考独立完成，认真接线，仔细检查等，这些都是对我们自身能力的一种培养，在以后的学习甚至工作中，很多东西都只能靠自己去独立思考完成，因此我们也藉此学会了一种独立思考的学习态度。无论最后的结果是怎样，参与了就肯定有收获。在这几天忙碌的课程设计过程中，我也收获了许多，我仍然记得将课程设计做出来的时候，那种喜悦的心情，是难以形容的。我相信，天下无难事，只怕有心人。在以后的生活和工作中，要坚持不骄不躁的心态，踏实做事的风格，让自己成为一个各方便都优