数字钟课程设计

1、课程设计报告课题名称： 数字钟课程设计 学生学号：专业班级：学生姓名：学生成绩：指导教师：课题工作时间： 至一、设计目的及设计指标（整体功能概述）熟悉集成电路的引脚安排，掌握各芯片的逻辑功能及使用方法，了解面包板结构及其接线方法，了解数字钟的组成及工作原理，熟悉数字钟的设计与制作。设计一个时间以24小时为一个周期，显示时、分、秒，有校时功能,可以分别对时及分进行单独校时,使其校正到标准时间，计时过程具有报时功能，为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号的数字钟。二、数字钟结构框图及其各部分功能概述晶体振荡器电路晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定近似的106Hz的方波信号,

2、可保证数字钟的走时准确及稳定。秒进位脉冲送60进制分计数器，分进位脉冲送24进制小时计数器。当小时计数器计满24之后自动复位。分、秒计数器无需复位控制信号，而由校准开关校对时间。分频器电路一般而言，标准的1HZ时间信号为了做到准确稳定.通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。但作为简单的课程设计，我们可以以多谐振荡器作为数字式电子钟的近似信号源。分频器电路将106Hz的高频方波信号经六级十分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数。采用74LS90计数器电路完成此功能。时间计数器电路时间计数电路由秒个位和秒十位计数器,分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成,其中秒个位和秒十位计数器

3、,分个位和分十位计数器为60进制计数器,而根据设计要求,时个位和时十位计数器为24进制计数器。计数原理同六进制一样，控制计数器输入端R以使计数器“复位”。这样把一天分为24小时，数字钟开始计时显示从00：00：00”起。一秒一秒累加，秒计数器满60秒钟后向分计数器进位。分计数器满60分后向小时计数器进位。直到计数为24：00：00”时为一天时间，再来一个脉冲使所有计数器自动复位到00：00：00”，然后又重新开始第二天计时。为便于进行时间校准，在小时和分计数的输入端分别通过二与或非门引入秒脉冲信号，可以对分、小时进行校准，以准确显示时间。译码驱动电路译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转

4、换为数码管需要的逻辑状态,并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流.。数码管数码管通常有发光二极管(LED)数码管和液晶(LCD)数码管,本设计提供的为共阴极LED数码管.BS201，显示由译码器转化而来的十进制数。三、数字钟各部分电路的工作原理（1）晶体振荡器电路如图所示，用2个1K的电阻和2个1000pf的电容以及若干非门组成了晶体振荡器电路。通过反复经电阻对电容进行充电，使得在输出端得到频率为106的方波（2）分频电路级联就可变成106分频器。实验中将从晶体振荡器中引出的方波信号接入第一片7490的CP1端，第一片的QD接第二片的CP1，以此类推，每一片的QA都与CP2相连，第六片74

5、90，也就是最后一片接到计时电路秒个位的7490和CP1端，同时接到校时、校分电路的输入端。由功能表可知，使R0(1)、R0(2)、S9(1)、S9(2)接低电位，则每个7490都处于计数状态。由于每个芯片都是十分频电路，当六个芯片级联后，就可得到1Hz的方波信号 （3）时间计数电路时间计数电路图分为三部分：计秒、计分、计时 计秒电路简图如下：将多谐振荡器产生的1Hz脉冲送入第一片7490的CPA端，第一片的R0(1)、R0(2)、S9(1)、S9(2)全部接低电平，第二片接反馈清零。 计分电路简图如下：将校分电路产生的脉冲接入计分电路的第一片7490的CPA端，其余的与计秒电路一样。 计时电

6、路简图如下：将校时电路产生的脉冲送入计时电路第一片7490的脉冲端，同时第二片7490产生反馈接入两片芯片的R端以实现清零。（4）译码电路本实验我采用CC4511共阴极数码管。上图为其管脚图以及功能表。将六个7490的四个输出端分别接到CC4511的A、B、C、D端。接通电源后，通过A、B、C、D的高电平来驱动七个二极管的亮灭，以至在BS201显示管中显示09这十个十进制数字。其中，A、B、C、D-BCD码输入端a、b、c、d、e、f、g-译码输入端，输出“1”有效，用来驱动共阴极LED数码管。LT-测试输入端，LT=“0”时，译码输出全为“1”BI-消隐输入端，BI=“0”时，译码输出全为“

7、0”LE-锁定端，LE=“1”时译码器处于锁定（保持）状态，译码输出保持在时LE=“0”的数值，LE=“0”为正常译码。表4-2为CC4511功能表。内接有上拉电阻，故只需在输出端与数码管笔段之间串入限流电阻即可工作。 译码器还有据为码功能，当输入码超过1001时，输出全为“0”，数码管熄灭。在本数字电路实验装置上已经完成了译码器CC4511和数码管BS201之间的连接。（5）数码管电路连接CC4511的输出端，内部有七个可亮灭的二极管。当CD4511的二进制数字输入进数码管时，由于高电平有效，使得不同地方的二极管有的亮，有的灭，从而在视觉上显示出与计时有关的十进制数字。其引脚参考如下：（6）

8、校时、校分电路其电路简图如下：校对电路使用了基本RS触发器和一些门电路以及一个单刀双掷开关K，使K在1、2之间来回拨动就可对分、时电路进行校准。图中非门接入计分、计时电路的脉冲输入端。四、主要参考文献：康华光 电子技术基础数字部分第五版 高等教育出版社 20057 曾晓宏 数字电子技术 机械工业出版社 200802吕思钟 数字电路实验与课程设计 哈尔滨工业大学出版社 20072五、课程设计摘要（1）中文摘要本课程设计报告以生活中常见的数字钟为例较全面地讲述了用基本数字逻辑电路设计数字钟的过程。它主要由下列单元组成：多谐振荡器、分频器、计数器、译码器等。主要用到的芯片有：74LS90、CC451

9、1以及BS201数码管。由多谐振荡器产生约1Mz的脉冲信号，经过106分频得到每秒1个脉冲，送秒计数器。秒进位脉冲送分计数器，分进位脉冲送小时计数器。当小时计数器计满24之后自动复位。分、秒计数器无需复位控制信号，而由校准开关校对时间，从而实现了一天的计数。关键词：数字钟、24小时计数、译码显示（2）英文摘要This design report accounts in detail the whole process of making digital clock with the common seen thingthe digital clock in our everyday life.

10、 It mainly is made up of the following parts: multivibrator、divider、counter、decoder and so on. In this experiment the following chips are used:74LS90、CC4511、LED BS201.The main operation is like this: the multivibrator generates the pulse signal with the intensity of 1Mz，which is divided into 1Hz by

11、the divider. Then the divided signal is sent to minute counter, the minute pulse is sent to hour counter. When the hour counter reaches the summit of 24,it will return to the beginning point. No controlling signal is used for the minute、second counter. As a result, the whole day is counted.The key w

12、ords: digital clock、counter、decoder.六、心得体会及收获1、通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。在整个设计过程中，我们通过这个方案包括设计了一套电路原理连接图和芯片上的选择。这个方案使用了74LS90，CD4511，BS201以及用非门组成的多谐振荡器。2、我认为做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。七、思考题1. 同样是七段共阴极数码管的译码驱动电路，74LS48和CC4511有什么主要区别？ 答：74LS48与CC4511的主要区别在于当用74LS48连接数码管时需接限流电阻，而用CC4511时则不需。2. 如果希望给数字钟加上清零和校时、校分功能，简单说说你的设计思路。答：用RS基本锁存器和与或非门组成校时、校