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1、学 号09070023数字逻辑与系统 课程设计说明书多功能数字时钟设计起止日期： 2010 年 12 月 27 日 至 2010 年 12 月 31 日学生姓名蒲栋良班级09 计算机 1 班成绩指导教师渠丽岩计算机工程系计算机工程系2010 年年 12 月月 27 日日多功能数字时钟电路设计天津理工学院中环信息学院课程设计任务书20102011 学年第学年第 1 学期学期计算机工程 系 计算机科学与技术 专业 09 计算机 1 班 班级课程设计名称： 数字逻辑与系统课程设计 设计题目： 多功能数字时钟设计 完成期限：自 2010 年 12 月 27 日至 2010 年 12 月 31 日共 1
2、 周设计依据、要求及主要内容（可另加附页）：一、设计目的一、设计目的熟悉数字逻辑设计的基本概念和原理。掌握计数器、定时器等逻辑芯片的工作原理及应用设计。熟悉数字逻辑集成芯片的外围电路设计与使用。 二、主要任务与要求二、主要任务与要求设计一个数字电子钟，具体功能如下：（1）准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间；（2）有校正时间功能；（3）整点报时。 该课程设计是在完成电工电子学、数字逻辑与系统、电工电子学实验和数字逻辑与系统实验等课程学习之后进行，已具备了完整的电子技术知识之后进行的综合应用训练。它对于巩固所学的电工电子技术理论知识，加强综合性工程训练，提高独立解决问题的能力有积极的帮助。在
3、课程设计中独立完成一个小型电子电路的设计与仿真分析，查阅手册进行单元电路及元件的选择，充分利用 EDA 技术和仿真来实现设计思想。指导教师： 渠丽岩 批准日期： 2010 年 12 月 27 日多功能数字时钟电路设计多功能数字时钟多功能数字时钟摘要摘要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，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，该数字钟具有基本功能和扩展功能两部分。其中，基本功能部分的有准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间和校时功能。扩展功能部分则具有：定时控制、仿广播电台正点
4、报时、自动报整点时数的功能。数字钟的电路也是由主体电路和扩展电路两部分构成，在电路中，基本功能部分由主体电路实现，而扩展功能部电路实现。这两部分都有一个共同特点就是它们都要用到振荡电路提供的 1Hz 脉冲信号。在计时出现误差时电路还可以进行校时和校分，为了使电路简单所设计的电路不具备校秒的功能。并且要用数码管显示时、分、秒，各位均为两位显示，扩展部分要有相应的响应电路。分则由扩展。关键字：关键字：555 芯片 数字时钟 分频器 时间计数器 定时控制多功能数字时钟电路设计目目 录录1.1.绪论绪论.1 11.11.1 设计目的设计目的.1 11.21.2 设计任务及要求设计任务及要求.1 12.
5、2.设计功能要求设计功能要求.1 13.3.方案设计与论证方案设计与论证.2 24.4.系统原理框图系统原理框图.3 35.25.2 各电路原理各电路原理.4 45.2.15.2.1 分频器电路分频器电路.4 45.2.25.2.2 时间计数器电路时间计数器电路.4 45.2.35.2.3 6060 进制计数器进制计数器.5 55.2.45.2.4 2424 进制计数器进制计数器.8 85.2.55.2.5 译码及驱动显示单元电路译码及驱动显示单元电路.8 85.2.65.2.6 校时电路校时电路.9 95.2.85.2.8 定时控制电路定时控制电路.10106.6.完整电路完整电路.1212
6、7.7.收获与体会收获与体会.12128.8.参考文献参考文献.1212附录附录 原件清单原件清单.1313多功能数字时钟电路设计11.1.绪论绪论1.11.1 设计目的设计目的熟悉数字逻辑设计的基本概念和原理。掌握计数器、定时器等逻辑芯片的工作原理及应用设计。熟悉数字逻辑集成芯片的外围电路设计与使用。1.21.2 设计任务及要求设计任务及要求设计一个数字电子钟，具体要求如下：（1）准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间；（2）有校正时间功能；（3）整点报时。2.2.设计功能要求设计功能要求基本功能：（1）时的计时要求为 24 进制，分和秒的计时要求为 60 进制（2）准确计时，以数字形式显
7、示时，分，秒的时间（3）校正时间扩展功能：（1）定时控制；（2）仿广播电台报时功能；（3）自动报整点时数；多功能数字时钟电路设计23.3.方案设计与论证方案设计与论证方案一：由集成电路定时器 555 与 RC 组成的多谐振荡器作为时间标准信号源。方案二:振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，通常选用石英晶体构成振荡器电路。石英晶体振荡器的作用是产生时间标准信号。因此，一般采用石英晶体振荡器经过分频得到这一时间脉冲信号。用 555 组成的脉冲产生电路: 经计算，当滑动变阻器阻值为 2.1K 时，可以产生 1000Hz 的脉冲。石英晶体振荡电路:采用的 32
8、768 晶体振荡电路,其频率为 32768Hz,然后再经过 15 分频电路可得到标准的 1Hz 的脉冲输出.R 的阻值,对于 TTL 门电路通常在 0.72K 之间;对于 CMOS 门则常在 10100M 之间。多功能数字时钟电路设计3经分析，方案二石英晶体振荡电路能够作为最稳定的信号源。但综合各方面考虑，本设计采用方案一进行设计。4.4.系统原理框图系统原理框图对标准频率（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1HZ 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。图 3.1 所示为数字钟的一
9、般构成框图。图 3.1 整体电路设计方框图555 振荡器电路：555 振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定的 1000z的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。分频器电路：分频器电路将 1000HZ 的高频方波信号经分频后得到 1Hz 的方波信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器。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、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。译码驱动电路：译码驱动电路将计数器输出的 8421BCD 码转换为数码管需要的
10、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。整点报时电路：一般时钟都应具备整点报时电路功能,即在时间出现整点前数秒内,数字钟会自动报时,以示提醒.其作用方式是发出连续的或有节奏的音频声波,较复杂的也可以是实时语音提示。时显示器分显示器秒显示器时译码器分译码器秒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定时控制仿电台报时整点报时主体部分扩展 部分多功能数字时钟电路设计45.25.2 各电路原理各电路原理5.2.15.2.1 分频器电路分频器电路通常，数字钟的振荡器输出频率较高，为了得到 1Hz 的秒信号输入，需要对振荡器的输出信号进行分频。分频器的功能主要有两个：一是产生标准脉冲信号；二是功能
