数字时钟论文

1、目 录一 引言1。二 设计任务与目的2。三总体设计方案与组成2。四 重点电路的设计及具体分析4。五 总体电路图设计11。六 参考文献 12。七 摘要12。八 总论 14。九 致谢14。一、 引言数字钟是采用数字电路实现对.时,分,秒.数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,运运超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。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、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力

2、设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。二、设计任务与目的本文介绍的数字时钟是一种利用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与传统的机械式时钟相比，它具有更高的准确性和直观性，性能稳定，使用寿命长，且无机械传动装置。此外，它还具有整点报时、定时响闹功能，因此在人们日常的生活、学习、工作中有广泛的使用，已经成为了一种不可缺少的必需品。 数字时钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序逻辑电路。因此，我们此次设计与制作的目的是了解数字时钟的原理，从而学会制作数字钟。通过数字时钟的制作，进一步了解在

3、电子产品制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法，学习与掌握各种组合逻辑电路与时序逻辑电路的原理与使用方法。三、总体设计方案与组成数字钟的构成 数字时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（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1kHz时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。 数字钟组成方框图 图由图可见：本数字钟电路主要由震荡器、分频器、校时电路、时分秒计数器、译码显示器及整点报时电路、定时控制电路构成。它们的工作原理是：由震荡器产生的高频脉冲信号作为数字钟的时间基准，再经过分频器输出标准“秒脉

4、冲”送入秒计数器，秒计数器采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号作为分计数器的脉冲信号，分计数器也采用60进制计数器，每累计60分钟发出一个“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。译码显示电路将时、分、秒计数器的输出状态送到七段译码显示器，通过六位LED七段显示器显示出来。校时电路用来对时、分显示数字进行调整；整点报时电路则根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后去触发音频发生器实现报时；定时控制电路由指定时刻发出的信号，驱动音响电路。 四、重点电路的设计及具体分析1.时间脉冲产生电路（1）石英晶体振荡器石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、

5、电路结构简单、率易调整。它具有压电效应，在晶体某一方向加电场，则在与此垂直的方向产生机械振动，有了机械振动，就会在相应的垂直面上产生电场，从而使机械振动和电场互为因果，这种循环过程一直持续到晶体的机械强度限制时，才达到最后稳定，这种压电谐振的频率即为晶体振荡器的固有频率。用反相器与石英晶体构成的振荡电路如图2所示。利用两非门G1和G2自我反馈，使它们工作在线性状态，然后利用石英晶体JU来控制振荡频率，同时用电容C1来作为两个非门之间的耦合，两个非门输入和输出之间并联的电阻R1和R2作为负反馈元件用，由于反馈电阻很小，可以近似认为非门的输出输入压降相等。电容C2是为了防止寄生振荡。（2）多谐振荡

6、器555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件旧可以构成单稳、多谐和施密特触发器。因而广泛用于信号的产生、交换、控制与检测。用555定时器构成的多谐振荡电路如图3所示。多谐震荡器的震荡频率可由下式估计：f=1/T1/0.7(R1+2R2)C图3由于石英晶体振荡器产生的振荡较多谐振荡器频率准确率易调整所以本设计采用石英晶体振荡器作为时间脉冲产生电路。2分频器由于石英晶体振荡器产生的频率很高，要得到秒脉冲，就需要使用到分频电路。常取晶振的频率为32768Hz，经过15级2分频集成电路，所输出的脉冲正好可得到1Hz的标准脉冲。3计数器秒脉冲信号经过6级

7、计数器，分别得到“秒”个位、“秒”十位、 “分”个位、“分”十位以及“时”个位、“时”十位的计时。“秒”、“分”、计数器为60进制，小时为24进制。（1）中规模计数器组件介绍 二-五-十进制计数器74LS90内部具有两个独立的计数器：一个是模二计数器；另一个为模五计数器；它的功能除计数外，还可以直接置零和直接置9，74LS90功能表见表。74LS90计数时序见表。 74LS90功能表：R0（1）R0（2）R9（1）R9（2）Qd Qc Qb QaHHLXL L L LHHXLL L L LXXHHH L L HXLXL 计数LXLX 计数LXXL 计数XLLX 计数74LS90计数时序：计数二

8、-十进制二-五混合进制输 出输 出QdQcQbQaQaQdQcQb000000000100010001200100010300110011401000100501011000601101001701111010810001011910011100 表表2（2）60进制计数：“秒”计数器电路与“分”计数器电都是60进制，它由一级10进制计数器和一级6进制计数器连接构成，如图4所示，采用两片中规模集成电路74SL90串接起来构成的“秒”、“分”计数器。图4IC1是十进制计数器，QD1作为十进制的进位信号，74LS90计数器是十进制异步计数器，用反馈归零方法实现十进制计数，IC2和与非门组成六进制计

9、数。74LS90是在CP信号的下降沿翻转计数，QA2和QC2相与0101的下降沿，作为“分”(“时”)计数器的输入信号。QB2和QC20110高电平1分别送到计数器。清零R01和R02，74LS90内部的R01和R02与非后清零而使数器归零，完成六进制计数。由此可见IC1和IC2串联实现了进制。（3）24进制计数：小时计数电路是由IC5和IC6组成的24进制计数，如图4所示。 图5当“时”个位IC5计数输入端CP5来到第10个触发信号时，IC5计数器复零，进制端QD5向IC6“时”十进制计数器输出进位信号，当第24个“时”（来自“分”计数器输出的进位信号）脉冲到达时，IC5计数器的状态为“01

10、00”，IC6计数器的状态为“0010”，此时“时”个位计数器的QC3和“时”十位计数器的QB6输出为“1”。把它们分别送到IC5和IC6计数器的清零端R01和R02，通过7490，内部的R01和R02与非后清零。计数器复零，完成24进制计数。4译码器 译码是将给定的代码进行翻译。计数器采用的码制不同，译码电路也不同。 74LS48驱动器是与8421BCD编码计数器配合用的七段译码驱动器。74LS48配有灯测试LT、动态灭灯输入RBI、灭灯输入/动态灭灯输出BI/RBO，当LT=“0”时，74LS48输出全“1”。74LS49的使用方法参照该器件功能的介绍。74LS48的输出端和计数器对应的输

11、出端、74LS48的输出端和七段显示器的对应段相连。5显示器 当数字钟的计数器CP脉冲的作用下，按60秒为一分、60分为一个小时，24小时为一天的计数规律计数时，就应将其状态显示成清晰的数字符号。这就需要将计数器的状态进行译码并将其显示出来。本设计采用现在广泛使用的七段字符显示器来输出的数字，这种字符显示器由七段可发光的线段拼合而成，显示器有两种：共阳极或共阴极显示器。共阳极数码管的七个发光二极管的阳极接在一起，而七个阴极则是独立的。共阴极数码管与共阳极数码管相反，七个发光二极管的阴极接在一起，而阳极是独立的。当共阳极数码管的某一阴极接低电平时，相应的二极管发光，可根据字形使某几段二极管发光，

12、所以共阳极数码管需要输出低电平有效的译码器去驱动。共阴极数码管则需输出高电平有效的译码器去驱动。74LS48译码器对应的显示器是共阴（接地）显示器。6校时电路校时电路实现对“时”、“分”、“秒”的校准。在电路中设有正常计时和校时位置。“秒”、“分”、“时”的校准开关分别通过RS触发器控制。五、总体电路图设计根据设计原理方框图将各部分电路连接起来则构成了总体电路图，如图6所示：六、参考文献1 曹建树,曾林春,夏云生. 基于Proteus和Keil接口的虚拟波形发生器仿真J. 北京石油化工学院学报, 2008,(03) . 2 彭小峰,雷李,张里. 基于Proteus和Keil的整合构建单片机虚拟

13、实验室J. 重庆工学院学报(自然科学版), 2007,(04) . 3 唐前辉,丁明亮. Proteus ISIS和Keil在单片机教学中的应用J. 重庆电力高等专科学校学报, 2006,(04) . 4 韩迎辉,杨文新. Proteus软件在单片机虚拟仿真中的应用J. 常州轻工职业技术学院学报, 2007,(04) . 5 安新艳. Proteus仿真技术在单片机教学中的应用J. 常州信息职业技术学院学报, 2008,(01) . 6 赵亚利,郭烈恩,杨闪闪. 低速走丝线切割机床脉冲基准信号发生器的研究J. 电加工与模具, 2009,(02) . 7 刘金平,叶赛风. PROTEUS在数字电

14、子教学中的几个仿真应用J. 电脑知识与技术, 2009,(08) . 8 刘金平,黄琼琼,朱伯聪. 高职单片机课程教学改革研究J. 电脑知识与技术, 2009,(12) . 9 王靖. Proteus仿真在模拟电子技术课程中的应用J. 电脑知识与技术, 2009,(19) .10 杨校. Proteus在ARM系统设计中的应用J. 单片机与嵌入式系统应用, 2009,(08) .七、摘要本次设计以74ls系列芯片为核心，辅以必要的外围电路，设计了一个简易的电子时钟，他有5v直流电源供电。在硬件方面，除了CPU外，用了四个七段LED数码管来进行显示，LED采用的是动态扫描显示，使用三极管9014

15、进行动。通过LED能够比较准确显示时、分、三个简单的案件实现对时间的调整。软件方面采用单片机预言编程。整个电子钟系统能完成时间的显示，计数起的功能。AbstractThis design 74ls series chip in for the core, with the necessary peripheral circuit, design of a simple electronic clock, he has 5v dc power supply. In hardware, besides CPU outside, spent four to seven segment led dig

16、ital tube that led USES is dynamic scan showed 9014 into action, the use of transistor. Through comparative accurate when led to display, points, three simple case of time adjustment. Realize Software USES the monolithic prophecy programming. The electric clock system can finish time display, counti

17、ng up function. 八、总论经过一周课时的构思、设计，我的数电课程设计数字时钟最终得以圆满结束。通过紧张而充实的课程设计，我不仅提高了动手操作能力，并对我以后所要做的毕业设计有了初步的了解。做好一个课程设计或毕业设计不仅要具备扎实的书本知识并会善于应用，还要学会利用网络资源查阅资料，实在搞不懂的地方要向老师或同学请教，这样才可能做出一个比较规范的课程设计。另外，通过这次课程设计，我体会到了实际的工作与书本上的知识是有一定距离的，我们还需要进一步的学习。从客观上对自己在书本中所学的知识有了感性的认识，使自己更加充分地理解了理论与实际的关系，在这次课程设计中，我学会了如何看电路图,读电

18、路图, 如何利用网络资源, 并对数字电路的应用和开发的设计思想有了更进一步的了解和掌握，使自己的知识体系更加健全，加深了对数字电子技术的了解。从这次设计中，我体会到，如果将我们在大学里所学的知识与更多的实践结合在一起，用实践来检验真理，使一个本科生具备较强的处理基本事务的能力与比较系统的专业知识，进一步锻炼自身的动手能力，为将来能在社会上立足打下坚实的基础。 九、致谢本学位论文是在我的指导老师唐剑锋老师的亲切关怀与细心指导下完成的。从课题的选择到论文的最终完成，唐剑锋老师始终都给予了细心的指导和不懈的支持，并且在耐心指导论文之余，唐剑锋老师仍不忘拓展我们的文化视野，让我们感受到了文学的美妙与乐趣。特别是唐剑锋老师借给我的周易美学一书，让我对周易中神奇瑰丽的殿堂多了一份盼望与神往，虽然与论文不甚相关，却为我将来步入学术研究的殿堂打开了不可多得的方便法门。值得一提的是，唐剑锋老师宅心仁厚，闲静少言，不慕荣利，对学生认真负责，在他的身上，我们可以感受到一个学者的严谨和务实，这些都让我们获益菲浅，并且将