数字电子时钟

1、课 程 设 计（ 论 文 ）任 务 书专 业 班 级 姓名 一、课程设计（论文）题目 二、课程设计（论文）工作：自 年 月 日起至 年 月 日止。三、课程设计（论文）的内容要求：1、 序号项 目等级优秀良好中等及格不及格1课程设计态度评价2出勤情况评价3任务难度评价4工作量饱满评价5任务难度评价6设计中创新性评价7论文书写规范化评价8综合应用能力评价综合评定等级 学生签名： 年 月 日课程设计（论文）评阅意见评阅人 职称 2013 年 月 日 目录一、课程设计内容及目的5二、课程设计实验器材6三、课程设计实验原理8实验电路图9印刷电路板图9四、课程设计操作步骤10焊接技术11注意事项11五、课

2、程设计心得12六、参考文献（资料）14 一、课程设计内容及目的 数字电子钟由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路等组成。秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用555构成的振荡器或石英晶体振荡器加分频器来实现。将标准秒脉冲信号送入“秒计数器”，该计数器采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用24进制计数器，可以实现一天24h的累计。译码显示电路将“时、分、秒”计数器的输出状态经七

3、段显示译码器译码，通过六位LED显示器显示出来。校时电路是来对“时、分、秒”显示数字进行校对调整。2 设计方案1 任务要求l 时钟的“时”要求用两位显示;上、下午用发光管作为标志；l 时钟的“分”、“秒”要求各用两位显示；l 整个系统要有校时部分（可以手动，也可以自动），校时时不能产生进位；l 系统要有闹钟部分，声音要响5秒（可以是一声一声的响，也可以连续响）。2 设计原理n 由石英晶体多谐振荡器和分频器产生1HZ标准秒脉冲。n “秒电路”、“分电路”均为0059的六十进制计数、译码、显示电路； “时电路”为0023的二十四进制计数、译码、显示电路；3 设计原理及其框图1 数字显示电子钟的构成

4、该数字显示电子钟是一个将“ 时”，“分”，“秒”显示于数码管的计时装置。它的计时周期为24小时。另外应有校时功能和闹钟功能。因此，一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”，“闹钟”、校时电路、报时电路和振荡器组成。数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。二、课程设计实验器材1.电烙铁、焊锡2.螺丝刀、镊子、钳子等必备工具、万用表。3 元器件l 10M电阻5个l 500电阻14个l 30p电容2个l CD4511集

5、成块6块l CD4060集成块1块l 74HC390集成块3块l 74HC51集成块1块l 74HC00集成块4块l 74HC30集成块1块l 32.768k时钟晶体1个l 共阴八段数码管6个l 蜂鸣器1个l 网络线2米l 镊子1把l 剪刀1把l 四连面包板1块三、课程设计实验原理2 数字钟的工作原理1 晶体振荡器电路晶体振荡器是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。图3-2所示电路通过非门构成的输出为方波的数字式晶体振荡电路，这个电路中，非门与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电 阻为非门提供偏置，使电

6、路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容、与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。晶体XTAL的频率选为32768HZ。该元件专为数字钟电路而设计，其频率较低，有利于减少分频器级数。从有关手册中，可查得C1、C2均为30pF。当要求频率准确度和稳定度更高时，还可接入校正电容并采取温度补偿措施。 由于CMOS电路的输入阻抗极高，因此反馈电阻R1可选为10M。较高的反馈电阻有利于提高振荡频率的稳定性，非门电路可选74HC0

7、0。2 分频器电路 通常，数字钟的晶体振荡器输出频率较高，为了得到z的秒信号输入，需要对振荡器的输出信号进行分频。通常实现分频器的电路是计数器电路，一般采用多级进制计数器来实现。例如，将z的振荡信号分频为Z的分频倍数为（），即实现该分频功能的计数器相当于极进制计数器。常用的进制计数器有等。 本电路采用CD4060来构成分频电路。CD4060在数字集成电路中可实现的分频次数最高，而且CD4060还包含振荡电路所需的非门，使用更为方便。计数为级进制计数器，可以将Z的信号分频为Z，其内部框图如图3-3所示，从图中可以看出，的时钟输入端两个串接的非门，因此可以直接实现振荡和分频的功能。 图3-3 CD

8、4046内部框图3 时间计数单元时间计数单元有时计数、分计数和秒计数等几个部分。时计数单元一般为进制计数器计数器，其输出为两位码形式；分计数和秒计数单元为进制计数器，其输出也为码。一般采用10进制计数器74HC390来实现时间计数单元的计数功能。为减少器件使用数量，可选，其内部逻辑框图如图.所示。该器件为双异步计数器，并且每一计数器均提供一个异步清零端（高电平有效）。 图3-4 74HC390(1/2)内部逻辑框图 秒个位计数单元为进制计数器，无需进制转换，只需将与（下降沿有效）相连即可。（下降没效）与Z秒输入信号相连，可作为向上的进位信号与十位计数单元的相连。秒十位计数单元为进制计数器，需要

9、进制转换。将进制计数器转换为进制计数器的电路连接方法如图3-5所示，其中可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的相连。 图3-5 10进制6进制计数器转换电路 分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同，只不过分个位计数单元的作为向上的进位信号应与分十位计数单元的相连，分十位计数单元的作为向上的进位信号应与时个位计数单元的相连。 时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同，但是要求，整个时计数单元应为进制计数器，不是的整数倍，因此需将个位和十位计数单元合并为一个整体才能进行进制转换。利用片实现进制计数功能的电路如图3-6所示。另外，图3-6所示电路中，尚余进制计数单

10、元，正好可作为分频器Z输出信号转化为Z信号之用。四、 课程设计操作步骤1、对照元件清单目录表检察元件是否齐全；2、认识识别各种元器件以及认清所起作用；3、学习S202型收音机调频调幅的工作原理；4、按照电路图将元器件焊接在与之对应的位置处；5、装配完毕后，通电进行测试，若各项功能齐全则进行下一步，若存在缺陷则用万用表进行检查并纠正；6、作一些基本的调试；7、把应该固定的地方牢固的封住；8、把焊接好的电路板与外壳组装；9、检查验收。10、焊接步骤：1.去氧化膜2.引脚吃锡（薄厚均匀且有一定厚度）3.焊接（保证插入元器件的正负极正确，注意焊接时松香适量） 焊接技术：1焊点良好，牢固可靠，整洁可观，

11、无毛刺2锡量适中，焊接实践不宜太长，2-3s为宜3尽量不出现虚、漏、假焊 注意事项：1.剪引脚时不能破坏焊点2.焊接完成后，经仔细检查无虚、漏、假焊，并确保无短路状态后，通电调试3.三极管的引脚要插入正确 4.将电位器、耳机插孔安装在指定位置，并用烙铁焊好。要注意使电位器处于一个平面内。 5.最后将扬声器和电源线焊好。 6.检查焊接是否正确。 安装焊接完毕后，仔细对照电路图和电路板图核对每个元器件位置和引线极性，另外还要注意有无搭锡的地方。 第五章 课程设计心得我们学习了数字电子电路和模拟电子电路，对电子技术有了一些初步了解，但那都是一些理论的东西。通过这次数字电子钟的课程设计，我们才把学到的

12、东西与实践相结合。从中对我们学的知识有了更进一步的理解。在此次的数字钟设计过程中，更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。也锻炼了自己独立思考问题的能力和通过查看相关资料来解决问题的习惯。虽然这只是一次简单的课程设计，但通过这次课程设计我们了解了课程设计的一般步骤，和设计中应注意的问题。设计本身并不是有很重要的意义，而是同学们对待问题时的态度和处理事情的能力。至于设计的成绩无须看的太过于重要，而是设计的过程，设计的思想和设计电路中的每一个环节，电路中各个部分的功能是如何实现的。各个芯片能够完成什么样的功能，使用芯片时应该注意那些要点。同一个电路可以用那些芯片实现，各个