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1、武汉工业学院毕 业 设 计设计题目：24小时制多功能电子钟设计与仿真姓 名 学 号 院 （系） 数理科学系 专 业 电子信息科学与技术指导教师 年5月26日26目录摘要IAbstractII第一章 绪论11.1数字电子钟的背景11.2数字电子钟的意义11.3数字电子钟的应用2第二章 整体设计方案32.1设计要求32.2系统框图32.3设计过程3第三章 系统仿真53.1 Multisim 9软件介绍53.2 Multisim 9仿真6第四章 电路原理分析104.1数字钟的构成104.2 校时功能的实现164.3 报时的实现17第五章 电路仿真与设计185.1所需芯片及芯片管脚图185.2 时、分
2、、秒显示电路模块设计195.3校时电路模块设计225.4报时电路模块设计235.5综合电路24参考文献26致 谢27摘要 20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透到了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使得现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。现代生活的人们越来越重视起了时间观念，可以说时间和金钱划上了等号。对于那些对时间把握非常严格和准确的人或事来说，时间的不准确会带来非常大的麻烦，所以以数码管为显示器的时钟比指针式的时钟表现出了很大的优势。数码管显示的时间简单明了而且读数快、时间准确显示到秒。而机械式的
3、依赖于晶体震荡器，可能会导致误差。11数字钟是采用数字电路实现对时、分、秒进行数字显示的计时装置。数字钟的精度、稳定度远远超过老式机械钟。在这次设计中，我们采用LED数码管显示时、分、秒，以24 小时计时方式，根据数码管动态显示原理来进行显示，用12MHz的晶振产生振荡脉冲，定时器计数。在此次设计中，电路具有显示时间的其本功能，还可以实现对时间的调整。数字钟因其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜爱， 因此得到了广泛的使用11。 关键字：数字电子钟 集成电路 Abstract In the late 20th century, electronic tech
4、nology gained rapid development in the promotion of modern electronics into almost all areas of society, a strong impetus to the development of social productive forces and social improvement in the level of information, but also the modern electronic product performance further increase the pace of
5、 product replacement and fast. There is a growing emphasis on modern life from the time the concept of time and money can be said to mark the equal sign. For those who take the time and things are very strict and precise, time is not exactly bring a very big trouble, so the digital clock to display
6、the clock than the pointer to show a great advantage. Digital display of time reading simple and fast, accurate time display to the second. The mechanical depend on the crystal oscillator, could lead to errors. Digital Clock is a digital circuit on the hour, minute, second digital display of the tim
7、ing device. Digital clock precision, stability, far more than the old mechanical clock. In this design, we use LED digital display hours, minutes, seconds, 24-hour time mode, according to digital control theory to dynamic display to display, using 12MHz crystal oscillation pulse, the timer count. In
8、 this design, the circuit has a display time of the the function can be achieved for the time adjustment. Digital clock is its compact, low cost, travel time and high precision, easy to use, multi-function, ease of integration and loved by the majority of consumers, it has been widely used. Keywords
9、: digital electronic clock integrated circuit第一章 绪论1.1数字电子钟的背景 20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透到了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，趋势是将进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、
10、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。以前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命2。 单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。1.2数字电子钟的意义 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
11、、 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，使得数字钟的精度远远超过老式钟表，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。21.3数字电子钟的应用数字钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来
12、极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。第二章 整体设计方案2.1设计要求1. 用秒脉冲作信号源，构成数字钟，显示秒、分、时2. 具有“对时”功能，即时间可以快速预置3. 具有整点提示功能。一种实现的方法是每到整点时触发“音乐芯片”或每到整点前几秒钟，发出如 “滴、答、滴、答”声音信号10。2.2系统框图图2-1 数字钟设计系统框图2.3设计过程 时间显示模块电路可以用3个CD4518作为核心芯片，进行级联，再辅以若干逻辑门，完成进位、置零等功能，CD4518是双十进制计数器，有两
13、个时钟输入端，正好可以满足进位和校时的功能，而不会产生干扰，且有一个置零功能，可以组成六十进制和二十四进制的计数器。9整点报时模块电路用的是555芯片和一块CD4068芯片组成的电路，555芯片可以接成多谐振荡器，提供交变信号使蜂鸣器发出声音，而整点报时的控制可以用CD4068实现，CD4068是8输入与非门，可以在整点之前输出脉冲信号，经过由555芯片组成的多谐振荡器，为其提供一个信号，这样由多谐振荡器输出端可以使蜂鸣器发出“嘀、嘀、嘀”的响声9。秒信号发生器可以用秒脉冲信号代替。考虑到开关抖动现象，校时模块电路实验实验箱上的按键开关，每输出一个脉冲信号可以改变分个位和十个位，同时考虑到干扰
14、问题，进位接线和校时接线接在不同的时钟输入端。 第三章 系统仿真3.1 Multisim 9软件介绍 Multisim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，适用于板级的模拟及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7。 其操作主界面如下图所示：图3-1 Multisim9仿真软件操作主界面3.2 Multisim 9仿真Multisim是Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟
15、及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。为适应不同的应用场合，Multisim推出了许多版本，用户可以根据自己的需要加以选择。启动Multisim9后，将出现如上图所示的界面。 界面由多个区域构成：菜单栏，各种工具栏，电路输入窗口，状态条，列表框等。通过对各部分的操作可以实现电路图的输入、编辑，并根据需要对电路进行相应的观测和分析。用户可以通过菜单或工具栏改变主窗口的视图内容。 作为虚拟的电子工作平台， Multisim9 提供了较为详细的电路分析方法，包括电路的直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、稳态分析、离散傅里叶分析、噪声分析、失真分析、直
