数电课程设计数字钟的设计

1、 本科生课程设计 题 目 数字钟的设计 课 程 数字电子技术 专 业 电气工程及其自动化 班 级 学 号 姓 名 指 导 教 师 完 成 时 间 目录1设计的目的及任务（3）11 课程设计的目的（3）12 课程设计的任务与要求（3）2 电路设计总方案及原理框图（3）21 数字电子钟基本原理（3）22 原理框图（4）3.单元电路设计及元件选择(4)3.1 六十进制计数器(4)3.2二十四进制计数器(5)3.3 显示屏(6)3.4 校时电路(6) 3.5报时电路(7)4 电路仿真(8)4.1 Multisi(8)4.2 数字钟总电路图(8) 4.3仿真电路测试结果(9)5 电路实验结果(10)6

2、收获与体会 (10)参考文献（11）一 设计的目的及任务1.1课程设计的目的1掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、安装、测试方法；2进一步巩固所学的理论知识，提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力；3提高电路布局布线及检查和排除故障的能力；4培养书写综合实验报告的能力。1.2设计任务和要求1. 2.1设计要求1. 显示时,分，秒。2. 采用二十四小时制或者十二小时制。3. 具有校时功能。可以对小时和分单独校时，对分校时的时候，停止分向小时进位。校时时钟源可以手动输入或借用电路中的时钟。4. 具有正点报时功能，正点前10秒开始，蜂鸣器一秒响一秒停地响五次。5. 为了保证计时

3、准确，稳定，由晶体振荡器提供标准时间的基准信号。1.2.2方案论证，确定总体电路原理方框图。 1.2.3单元电路设计，元器件选择。 1.2.4仿真调试及测量结果内容要求 设计指标。 画出设计的原理框图，并要求说明该框图的工作过程及每个模块的功能。 列出元器件清单，并画出管脚分配图和芯片引脚图。 画出各功能模块的电路图，加上原理说明（如2、5进制到10进制转换，10进制到6进制转换的原理，个位到十位的进位信号选择和变换等）。 画出总布局接线图（集成块按实际布局位置画，关键的连接应单独画出，计数器到译码器的数据线、译码器到数码管的数据线可以简化画法，但集成块的引脚须按实际位置画，并注明名称）。 数

4、字钟的运行结果和使用说明。 设计总结：设计过程中遇到的问题及解决办法；设计过程中的心得体会；对课程设计的内容、方式等提出建议。2 电路设计总方案及原理框图1.数字电子钟基本原理数字电子钟的逻辑框图如图3-4所示。它由555集成芯片构成的振荡电路、分频器、计数器、显示器和校时电路组成。555集成芯片构成的振荡电路产生的信号经过分频器作为秒脉冲，秒脉冲送入计数器，计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器显示时间。2. 原理框图 213单元电路设计及元器件选择 （一）计数器秒脉冲信号经过6级计数器，分别得到“秒”个位、十位、“分”个位、十位以及“时”个位、十位的计时。“秒”“分”计数器为六十进制，小

5、时为二十四进制。3.1六十进制计数由分频器来的秒脉冲信号，首先送到“秒”计数器进行累加计数，秒计数器应完成一分钟之内秒数目的累加，并达到60秒时产生一个进位信号，所以，选用两片74LS48N组成六十进制计数器，来实现六十进制计数。其中，“秒”十位是六进制，“秒”个位是十进制。如图3-1所示。3-1（60进制计数构造）3.2二十四进制计数“12翻1”小时计数器是按照“0102032223000102”规律计数的，这与日常生活中的计时规律相同。在此实验中，它是由两片74LS48N构造成的二十四计数器，利用异步清零端实现起从2300的翻转，其中“24”为过渡状态不显示。其中，“时”十位是3进制，“时

6、”个位是十进制。如图3-2所示.3-2（24进制计数构造）3.3显示器本系统用七段发光二极管来显示译码器输出的数字，显示器有两种：共阳极显示器或共阴极显示器。如图3-3 图3-33.4校时电路当数字钟走时出现误差时，需要校正时间。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对位置。本实验实现“时”“分”的校对。对校时的要求是，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。 通过A来调节小时。用D键来调节分。如图3-4 3.5整点报时电路 数字钟整点报时是最基本的功能之一。实验要求的是在离整点差10秒时，每隔一秒鸣叫一次，每次持续时间为一秒，共响5次

7、，前4次为低音500Hz，最后一声为高音1000Hz。整点报时电路如图3-5所示。 3-5所示（图中报警器用指示灯来表示）4仿真及仿真结果4.1Multisi仿真是通过Multisim软件进行的。仿真电路测试过程：是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。4.2数字钟总电路图数字钟总电路见图4-1图4-14.3仿真电路测试结果在仿真软件上进行仿真.时钟进行走动.效果见图4-2图4-25实验结论通过运用数字集成电路设计的24小时制的数字电子时钟，经过

8、试验，成功实现了一下基本功能：1. 能准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间。2. 能实现整点报时的功能，3. 能定时控制，且能惊醒校正时间（通过开关A,D调时、分）。6收获与体会：6.1收获体会通过这次数字电子钟的课程设计，我们才把学到的东西与实践相结合。从中对我们学的知识有了更进一步的理解，而且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。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，各个芯片实现同一个功能的区别。另外，我还渐渐熟悉了mutisim这个仿真软件的各个功能，让我体会到了期中的乐趣，还在电脑制作文档的过程中，使我对办公软件有了更进一步的了解和掌握。总而言之,这次课程设计极大的提高我在电子电路方面的各项能力。是我能够在以后的学习中更加熟练的运用知识。不断提高自己的能力。6.