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1、简易数字电子钟 - 0 -XXX 大学大学电子技术电子技术课程设计报告课程设计报告（仿真电路使用（仿真电路使用 proteus7.7 制作）制作）题 目 简易数字电子钟 学院（部） 专 业 班 级 学生姓名 12 月 27 日至 1 月 7 日 共 2 周指导教师（签字） 简易数字电子钟 - 1 -目录目录摘要-21. 课程设计名称-32. 关键字-33. 课程设计要求-34. 课程设计内容-310第一章 系统概述-34第二章 单元电路设计与分析-48第三章 系统综述，总体电路图-89第四章 总结结束语-105. 元器件明细表-10126. 设计中的收获与体会-12137. 参考文献-13简易
2、数字电子钟 - 2 -摘要摘要数字电子钟是一种用数字显示秒分时的记时装置，与传统的机械钟相比，他具有走时准确显示直观无机械传动装置等优点，因而得到了广泛的应用.。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。 时钟采用 24 小时制计时法，它是由数字脉冲发生电路、计数电路、译码电路、校时电路以及显示器等组成。为了简化电路结构，数字钟电路与定时电路之间的连接采用直接译码技术。具有电路结构简单、动作可靠、使用寿命长、更改设定时间容易，制造成本低等优点。简易数字电子钟 - 3 -1. 课程设计名称课程设计名称简易数字电子钟2.2. 关键字关键字数字电子钟 振荡电路 计数器
3、译码器 数码管 校时电路3.3. 课程设计要求课程设计要求（1）设计一个具有“时”，“分”，“秒”（24 小时制计时，显示 23 小时 59 分 59 秒）显示，且有校时功能的数字电子钟；（2）用中小规模集成电路组成电子钟；（3）画出框图和逻辑电路图，写出设计实验总结报告。4.4. 课程设计内容课程设计内容第一章 系统概述数字钟实际上是一个对标准频率（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。 实验中的数字电子钟使用 555 集成芯片构成多谐振荡器产生计时脉冲信号，通过分频器（74
4、LS90 集成芯片）使脉冲信号达到标准的秒脉冲信号（即产生频率为 1HZ 的信号） 。秒、分、时分别为 60、60 和 24 进制计数器。秒、分均为六十进制，即显示 0059，它们的个位为十进制，十位为六进制。分秒功能的实现是用两片 74LS161 组成 60 进制递增计数器。时为二十四进制计数器，显示为 0023， 当十进位计到 2，而个位计到 4 时清零，就为二十四进制。时功能的实现也是用两片 74LS161 组成 24 进制递增计数器。对计数信号采用 74LS48 集成芯片实现译码，使用 6 个共阴极七段数码管显示时，分，秒的计数。通过组合逻辑电路对时钟的“分”，“时”进行校时，为避免校
5、时中机械开关产生的抖动，所以在校时电路中加入 RS 锁存器，开关每按压一次，输出信号改变一次。 时钟电路框图如图1.简易数字电子钟 - 4 -图 1第二章 单元电路设计与分析(1) 振荡器振荡器是数字电子时钟的核心部分，其作用是产生一个标准频率的脉冲信号，信号振荡频率的精度和稳定度决定了数字钟的质量。本实验中采用 555 集成芯片与 RC 构成多谐振荡器产生脉冲信号（如图 2），信号从“3”脚输出，。调节 Rp 可以改变脉冲信号的频率。一般来说，振荡频率越高，产生信号的精确度越高，但是，同时振荡频率增大耗电量也会增加。试验中，微调 Rp 使信号的输出频率为 1kHZ。（若要对精确度具有更高要求
6、的时候，可以采用石英晶体振荡器产生脉冲信号）简易数字电子钟 - 5 -（2）分频器由于振荡器产生的频率很高（f=1kHZ），要得到标准的秒脉冲信号，需要分频电路。本实验由集成电路定时器 555 与 RC 组成的多谐振荡器，产生 1KHz 的脉冲信号。因此，可以采用三片 74LS90 集成芯片（二五十分频器）来实现分频。计数脉冲从输入，若为输出时实现二分频；当与相连，作为输出端时，电路实现ACP0QBCP0Q3Q十分频。三片 74LS90 均采用十分频连接，从而得到需要的 1HZ 标准秒脉冲信号。电路如图 3.。图 3（3）计数器标准秒脉冲信号经过 6 级计数器，分别得到“秒”个位、十位，“分”
7、个位、十位以及“时”个位、十位的计时。“秒”“分”计数器为六十进制计数，“时”为二十四进制计数。六十进制计数器由分频器来的脉冲信号，首先送到“秒”计数器进行累加，秒计数器应完成一分钟之内的秒数目的累加，并达到 60 秒时产生一个向分钟的进位信号。因此，可以选用两片74LS161 集成芯片组成 60 进制计数器。其中，“秒”个位为十进制，“秒”十位为六进制。简易数字电子钟 - 6 -电路如图 4.。图 4由图可知 CR（MR）接高电平，秒信号脉冲从 CLK 端输入进行十进制记数，满十输出进位信号，即中的=1010 时计数器清零，同时输出进位信号，此信号用于控制5U0123QQQQ秒十位计数器的记
8、数。秒十位计数器为六进制计数器，Q1、Q2 的输出端通过与非门输出构成清零复位信号给 CR（MR）端，当中的=0110 时计数器清零，从而构成六进6U0123QQQQ制计数器，同时输出向“分”计数器的进位信号。分计数器的组成电路与秒计数器的组成电路完全相同。不过进入 CP 的脉冲信号为秒十位进位信号输入的信号。二十四进制计数器数字电子钟采用 24 小时制计时法，因此在“时”计数上采取二十四进制计数器。由“分”十位进位的脉冲信号，首先送到“时”个位计数器，“时”个位计数器由 74LS161集成芯片构成十进制计数，计数信号满 10 向十位进位，“时”十位也是用 74LS161 芯片构成 3 进制计
9、数器。 电路如图 5简易数字电子钟 - 7 -图 5由图可知，来自“分”十位的进位信号进入“时”个位计数器，计数器满 10 清零，即当计数器的=1010 时，同时向“时”十位计数器送入脉冲信号。当中的9U0123QQQQ9U=0100 且中的=0010 时，计数器，同时清零，即完成 240123QQQQ10U0123QQQQ9U10U进制计数。（4）译码器及数码管译码是把给定的代码进行翻译, 将时、分、秒计数器输出的四位二进制代码翻译为相应的十进制数, 并通过 LED 显示器显示, 通常 LED 显示器与译码器是配套使用的。实验中选用的七段译码驱动器(74LS48 集成芯片) 和数码管(LED
10、) 采用共阴极接法。电路如图 6图 6（5）校时电路通常情况下，时钟开始计时与标准时间不同，时钟采用输入脉冲信号给“时”，“分”校正，电路如图 7简易数字电子钟 - 8 -图 7由图 7 可知，当开关 S 向 A 闭合（自动闭合）时，时钟正常计数，当开关向 B 闭合（手动闭合）时，每按压一次输出一个脉冲，即计数器计数增加 1。在按压按开关键时，由于机械开关的接触抖动，往往在几十毫秒内电压会出现多次抖动，相当于连续出现了几个脉冲信号。显然，用这样的开关产生的信号直接作为电路的驱动信号可能导致电路产生错误动作，这些情况下是不允许的。为了消除开关的接触抖动，因此在机械开关与被驱动电路间接接入一个基本
11、 RS 触发器。当 S 为 0， R1（即开关向 B 闭合时） ，可得出CPl， 0。当按压按键时，开关向 A 闭合，S1，R0，可得出 CPCP0，1，改变了输出信号的状态。若由于机械开关的接触抖动，则 R 的状态会在CP0 和 1 之间变化多次，若 Rl，由于 A0，因此 G2（A）门仍然是“有低出高”，不22U会影响输出的状态。同理，当松开按键时， S 端出现的接触抖动亦不会影响输出的状态。因此，图 7 所示的电路，开关每按压一次，输出信号 CP 仅发生一次变化。这样就可以对时钟的“时” ， “分”进行手动校正。简易数字电子钟 - 9 -为使时钟具有更加准确的计时，可采用等待校时对”秒“进行校正。如图 8，图 8当开关
