基于MUSTISM仿真的数字电子时钟课程设计报告

1、数字电路课程设计主题：数字电子钟目录简介 （三）设计意义及要求 （4）1.1 设计意义 (4)1.2 设计目的 (4)1.3 设计要求 (4)原理图设计 (5)2.1 设计思路 (5)2.2 方案设计 (5)单元电路设计 (8)3.1 555多谐振荡器 （8 ）3.2 第二脉冲产生电路 (9)3.3 秒、分计时电路 （9）3.4 小时计时电路 . (11)3.5 显示电路 （12 ）3.6 定时电路（ 13）3.7 整点报时电路 (14)四。调试与测试 （15）五。总结与经验 （16六。参考文献 (17)七。附录 （十七）介绍所谓数字时钟，是指由电子电路组成的定时器。与机械钟相比，数字钟可以实

2、现精确计时，显示时分秒，并能轻松准确地调校时间。在此基础上还可以实现整点计时的功能。因此，数字时钟的应用非常广泛。我们想通过本课程设计掌握数字时钟的原理，学习设计简单的数字时钟。设计过程采用系统设计的方法，首先分析任务，得到系统和需求，然后进行总体设计，划分子系统，然后进行详细设计，确定各功能子系统中的局部电路，最后根据原理图构建物理对象并进行调试。和改进。一、设计意义及要求1.1 设计意义(1)。了解数字时钟的原理和功能(2)。学习使用555定时器组成脉冲发生器(3)。了解并掌握计数器、解码器、显示器的工作原理和使用方法(4)进一步学习和掌握各种组合逻辑电路和时序电路的原理和用法，学会用数字

3、电路实现数字时钟的功能1.2 设计目的(1)。使学生进一步掌握数字电子技术的理论知识，培养学生的工程设计能力和综合分析解决问题的能力；（2）使学生基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力；(3)。熟悉并学会选择电子元器件，为以后的生产和科研打下一定的基础。1.3 设计要求(1)。设计一个精确的计时时钟，以数字显示小时、分钟和秒，并且可以更正。(2)。小时必须是“12 转 1”，分钟和秒必须是十六进制。(3)。扩展功能：具有整点计时功能。(4)。定时控制。(5)。每小时的小时数被报告为模拟广播电台。(6)。触摸每小时计时。2 、方案设计2.1 设计思路用555定时器组成多

4、谐振荡器，调节其阻值和电容，使输出信号频率为1kHz，组成第二个脉冲发生器，通过3个74LS90分频产生1HZ脉冲。 74LS92和74LS90级联组成60系统计数器，用于计数“秒”，其CP输入为秒脉冲；另外74LS92和74LS90级联组成60系统计数器，用于计数“分”，其CP输入为“秒”变为0时产生下降沿信号；另外，74LS191和74LS74用于计数“小时”，即当数字时钟运行到12:59:59时，秒的一位数计数器再输入一个秒脉冲。 ，数字时钟自动显示 01:00:00。 .它们的输出用六片数码管解码显示。 “时”、“分”的调整，采用将原来时间加“1”的信号切换为可控脉冲信号的方法。计时电

5、路由555定时器、三极管和蜂鸣器组成的多谐振荡器组成，使蜂鸣器输出的音频信号有高低变化。鸣响电路的驱动信号应使振荡器在鸣响期间工作。2.2 方案设计按照数字时钟的设计思想，可以分为六个单元电路：振荡器、分频器、时间校正电路、计数器、译码器和显示。扩展电路有四个部分：定时控制、仿电波报时、整点报时、触摸整点报时。它们之间的连接关系如原理框图所示，5.5.1如图：译码器译码器译码器译码器时计数器分计数器秒计数器校时电路振荡器分频器系统方框 图1从原理框图可以看出，在整个数字时钟电路中，计时电路是主体。它不仅是显示电路的基础，还与分频器、定时电路和译码电路配合，实现相应的功能。数字时钟的精度取决于多

6、谐振荡器形成的秒脉冲源的精度，连接实物时输出信号的频率应控制在1KHz。借鉴设计思路和原理框图图 2. 数字时钟总体示意图3.单元电路设计3.1 555多谐振荡器电路如图3所示，多谐振荡器由555定时器和外接元件R 1 、R 2 、C组成。引脚2和引脚6直接相连。连接的。电路没有稳态，只有两个临时稳态，电路不需要外部触发信号。电源通过R 1和R 2 给C充电，并用C通过R 2向放电端D c放电，使电路振荡。电容器 C 在2/3V cc和1/3V cc之间充电和放电，从而在输出端产生一系列方波。555多谐振荡器电路通过适当调整滑动变阻器的阻值，可以得到输出信号的T约为1mS，输出信号的频率约为1

7、KHz。第二脉冲发生器上述多谐振荡器输出的1ms脉冲被三个74LS90分成小数。第一次分频后为500HZ，第二次分频后为10HZ，第三次分频后为1HZ。获得一个 1 秒的脉冲，如图 4 所示。图 4. 1 秒脉冲发生器秒分计时电路由一块 74LS90D 和 74LS92D 组成。 74LS90是个位，74LS92是十位。将74LS90的输出与7段数码管的相应引脚相连，将R01、R02、R91、R92接地，IXA接脉冲，IXB接QA。这样，数码管就可以正常显示十进制数。从 90 到 92 的进位将 90 的 QD 连接到 92 的 IXB。然后，将 92 的 IXA 连接到 VCC (5V)，R

8、01、R02 接地。将92的QB、QC、QD分别接到数码管的A、B、C，数码管的D端接地。用一个74LS00将92的QD引到清零端，实现十六进制。这样就实现了-58-59-00的转化。00-01-02电路如图5所示图5 秒分计时电路3.4小时计时电路小时计数器是一个特殊的基础计数器，它会将“12”变为“01”。当数字时钟运行到 12:59:59 时，当另一个脉冲输入到秒的一位数时，数字时钟应显示 01:00:00。其电路连接如图6所示图6小时定时器电路3.5解码显示电路我使用的解码和显示设备是 DCD_HEX。本设备为解码显示一体设备。只需按照相应的引脚在此处连接即可。只要将上面制作的秒、分计

9、时电路与小时计时电路连接起来，再加上数码管的连接电路，就全部串联起来，构成解码显示电路。如图7所示图 7. 显示电路图3.6 定时电路对于时间校正电路，小时校正不影响分秒的正常计数；修正分钟后，不影响秒和小时的正常计数。上学时间有两种：“快学时间”和“慢学时间” 。快速定时由开关控制，使计数器对1HZ的定时脉冲进行计数；慢速定时是手动产生的单脉冲作为定时脉冲。图8为定时分频电路，其中S1为定时用控制开关，S2为定时用控制开关。它们的控制功能5.1.1如表所示。校准脉冲采用1HZ脉冲，当S1或S2分别为“0”时，可以进行“快速校准”。图 8. 时序电路调时分调的原理是将原来连接“时”、“分”计时

10、电路的进位信号切换为单脉冲，每个信号通过单刀双掷开关切换。单个脉冲由带有弹簧的开关模拟，该开关连接到与电源相连的线路上。按下开关时，线路接高电平，弹起时，线路断开低电平。开关被按下并弹起一次。它是一个下降沿脉冲，可以使定时器加1，这样就可以通过这个开关来调节时间和分钟。电路图如图9所示：图 9.课时和划分电路3.7 整点报时电路计时电路如图10所示。它由一个多谐振荡器、一个NPN晶体管和一个扬声器组成。当振荡器工作时，三极管驱动扬声器振荡音频。但是，振荡器的第4脚和VCC之间连接了一个上拉电阻，所以第4脚不一定是高电平。当它为低时，振荡器不工作。只有当它为高时才是振荡器。如果工作正常，那么只要

11、找到合适的信号，接在4脚，当需要报时，信号为高电平，其他时间为低电平，即可实现报时功能。我想设置计时功能，使蜂鸣器在整点前十秒开始鸣叫，在整点整点后十秒停止鸣叫。注意，在某点59分50秒后十秒，“5”“9”“5”对应的8421BCD码为0101 1001 0101，三个芯片对应的输出为“1”。高电平时，接振荡器的4脚，蜂鸣器会在整点前十秒报时。其他时候，这六个输出端不可能同时为“1”，即它们与的输出为低电平，振荡器不工作，不报时间。这样就可以实现整点计时功能。图 10. 计时电路图四、调试和测试调试过程中遇到的问题主要是开关时序的问题。将原本连接“时”、“分”的进位信号切换为按键脉冲时，原本是

12、打算作为控制开关来实现主机的功能，但实际上时钟会在切换开关的过程。这是因为在触发开关的过程中会产生信号的高-低电平跳变，进而形成进位信号，从而导致在电路调整后开关回位时会持续超前。因此，我对时间调整电路进行了改进，改为调整“小时”和“分钟”时间，并将它们原来连接的进位信号切换为秒脉冲信号。这个信号比较稳定，避免了机械开关的抖动问题。时间调整后，只要将CP信号切换回原来的进位信号，就可以恢复正常的时序。五、经验总结课程设计对我们来说是一个很好的机会，可以应用我们所学并在实践中进行。它不仅可以帮助我们加深对所学知识的理解，还可以提高我们应用知识、联系实际、动手实践的能力。而且，我们没有学过的知识可

13、能会用到设计过程中，需要查阅资料来获取相关信息，提高了我们查找信息和学习新知识的能力。在对实物进行调试和测试的过程中，我们会遇到很多意想不到的问题，需要分析原因，解决问题。有些现象可以证明我们所学知识的正确性，有些现象则说明理论与现实存在差异。整个课程设计完成后，总体感觉是：有收获。以前上课都是最基础的东西，现在我可以把以前学到的东西做一些有实用价值的东西。在这个过程中，我确实学到了很多书本上学不到的东西，比如：如何利用已有的元器件组装得到设计要求，如何查找错误原因，如何使用Multisim仿真软件进行电路仿真图表等。但我也遇到了很多挫折。有时我遇到错误，我找不到原因。找了半天，原来是芯片的管

14、脚接错了，有时候忘记接电源了。学习中的小问题是不可能在课堂上做出来的，但很有可能是在动手的过程中做出来的。尤其是在连接电路的时候，一不小心就会出错，而且不容易查出来。不过现在回想起来，还是挺有成就感的。六。参考资料：1.景红，马学文。电子技术实验课。 : 东北大学。 200 22.王永军，景华主编。数字逻辑与数字系统：电子工业， 20023.高继祥，易帆主编。电子技术基础实验与课程设计：电子工业， 20024.大秦编辑。电子技术基础实验。 : 高等教育， 20005.景娇，景红，杨主编。逻辑与数字系统设计.: 清华大学, 20096. 志忠主编。数字电子技术M.：高等教育，2003，12七。附录部分芯片功能参数表555555定时器（又称时基电路）是一种模数混合集成电路。 555定时器是一种应用广泛的中型集成电路。该电路使用灵活方便，只需连接少量阻容元件即可构成单稳态、多谐波和施密特触发器。因此，它被广泛应用于信号的产生、转换、控制和检测。目前生产的定时器有双极型和CMOS型两