电子电路课程设计

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1、1电子电路课程设计电子电路课程设计数字钟电路学院：学院：机械工程学院机械工程学院 学号：学号： XXXXXXXXXXXXXX 姓名：姓名： XXXXXXXXXXXX 指导老师：指导老师：XXXXXXXXXXXXXXXXXX目录2一.设计目的3二.设计任务与要求3三.设计原理与框图3四.各部分工作原理以及芯片说明4五.主电路图136.原件清单151 1、数字钟的概述数字钟的概述3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，并且可以实现更多的功能，如：定时控制、整点报时、闹钟、触摸报整点时数等，在现实生活中，各种数

2、字钟已得到了非常广泛的使用。数字钟的设计方法有许多种，例如,可用中小规模集成电路组成数字钟，也还可以利用单片机来实现数字钟等。这些方法都各有其特点，其中利用中小规模集成电路组建数字钟，原理简单，但由于集成电路集成度有限，对于需要实现较多功能的电路设计比较复杂，对于制作者焊接和布线有较高的要求。用单片机实现的电子钟具有结构简单，并便于功能的扩展，但需要涉及到汇编以及 C 语言编写程序，对设计者有较高的要求。本次设计为用中小规模集成电路组成数字钟。二、数字钟的设计目的及要求二、数字钟的设计目的及要求（1）数字钟的设计目的1)进一步掌握电子电路设计方法及相关设计软件使用；2)学会掌握和使用集成芯片和

3、各种元器件，熟悉各类器件的引脚安排，掌握各芯片的逻辑功能及使用方法3)掌握电子电路的设计制作和调试方法（2）数字钟的设计任务与要求1)设计数字钟电路（每人一组，独立完成）基本功能基本功能：准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间；小时的计时要求为 24 进位，分和秒的计时要求为 60 进位；能快速校正时、分的时间。扩展功能扩展功能：定点闹时功能，比如在 7 时 59 分发出闹时信号，持续时间为1 分钟；整点报时功能，比如计时到整点时发出声音，且几点响几声。2)提交设计报告（书面形式）画出所设计电路的结构方框图；分析各部分的工作原理；所含集成电路的管脚和功能说明；通过 Multisim 等软件对

4、所设计电路进行仿真，提交仿真电路原理图（电子版）3)制作数字钟（两人一组共同完成）实现基本功能，给定统一的元器件，按照自己的设计方案在面包板上搭建实 际电路，并达到设计要求。43.设计原理与框图设计原理与框图数字钟是对一个标准频率（1HZ）进行计数的设备。要求计时准确，也就是 秒信号必须精度很高。它的秒，分，时分别为 60 进制，60 进制，24 进制。由 于时间不可能总是于标准时间相同。因此需要一个校时电路，分别对秒清零， 分加一，小时加一。 很多数字钟都有整点、半点报时功能。到了整点开始报时，几点响几下。 到了半点响一下。 闹钟功能为预先设定一个时间。到达预设时间即开始闹响，一分钟后关闭。

5、 闹钟功能可以独立关闭。 秒表是一个精确计时的工具。显示器三位分别为分，秒，百分之一秒。按 下计时开始，再次按下关闭。计时完可手动清零。 因此各个模块如下： （1）1000HZ 信号发生器 （2）1000 分频器 （3）计数器 （5）数码管 （6）上电复位设计框图如下四四.各部分工作原理各部分工作原理51.1000HZ 信号发生器数字电路中秒脉冲发生器是由振荡器产生的，振荡器是数字钟的核心，振荡器的稳定度及频率的精度决定了数字钟计时的准确程度。一般电路中振荡器可由石英晶体振荡器或者 555 振荡器构成，本次设计采用 555 振荡器与 RC 组成的多谐振荡器做为时间标准信号源。如图 4-1 所示

6、，振荡器由 555与 R、C 组成的多些振荡器，调节滑动变阻器 RP取适当的值即可得到频率为 1HZ的秒脉冲。且 RP具有实时微调电路工作频率的功能，可随时通过探针监测频率随时调定频率，从而使本电路获得精确的脉冲频率。由计算公式根据公式：T0.7（R1+2R2） *C因为电子钟一般需要的频率较高，因而我们选用 1000Hz 的频率，具体的NE555 设 计如右图所示：.2.三个十分频器6振荡电路发出 1000HZ 的信号，需要进行分频才能生成我们需要的 1HZ 信 号。分频器选用三个 74LS90 十进制计数器级联。 三个十分频即为一千分频，满足设计要求。 74LS90 TTL 可二/五分频十

7、进制计数器。引脚 图如右：引脚说明： CP0：二进制计数器输入端（下跳沿有效） CP1：五进制计数器输入端（下跳沿有效） MR1,MR2：清零控制端（同时为高有效） MS1,MS2：置 9 控制端（同时为高有效） Q0：二进制输出端 Q1,Q2,Q3：五进制输出端 VCC：电压（3.35V） GND：地具体的分频器原理图如下图所示：3.十进制计数器以及六进制计数器时间计数器分为秒计数，分计数，小时计数。秒和分计数选用十进制加六7十进制。小时分频选用两个十进制改装的二十四进制计数器。 十进制计数器选用74LS160 TTL 可预置 BCD 异步清除计数器。六进制也选用 74LS160通过与非或门

8、改装。 74LS192 为 TTL 可预置 BCD 双时钟可逆计数器。引脚如下：引脚说明： TC：进位输出端 CEP：技术控制端 Q0-Q3：输出端 CET：计数控制器 CP：时钟输入端（上升沿有效） *R：异步清除输入端（低电平有效） /PE：同步并行置入控制器（低电平有效）1）六进制计数器的设计 Q1,Q2 三个端口接一个 2 口的与非门输出信号接 CLR。当输出端输出 6 的 代码 0110 时，自动对芯片清零实现六进制。原理图如下：2）六十 进制计 数器的实现8个位的十进制计数器的 RCO 接十位六进制计数器的 CLK。如果个位进位， 则十位加一。3）两个六十进制的级联前一级的六进制清

9、零端取反后连上后一级十进制的 CLK。当前一级清零 时，后一级加一。4.二十四进制计数器二十四进制同样使用两个十进制计数器 74ls160。当时针个位出现 4，十位 出现 2，即个位 0100，十位 0010，取控制个位数字的 74SL160（U15)的 Qc 与 控制十位数字的 74SL160(U16)的 Qb 的与非门，然后分别接到 U15、U16 的 CLR 上，就实现了 24 进制的计数器原理图如下：5.数码管的选用9在选用数码管时，通过综合比较，选用了 DCD_HEX，此种数码管不需要 译码电路，可以直接与 74SL160 相连，并进行相应的控制。如下图所示：6.校时电路在刚开机时或

10、者使用很长 时间后，电子钟的时间可能与 标准时间不同。因此需要一个 电路能够设置时间。设置电路 有四个按钮，一个按下秒钟清 零，一个按下分钟加一，一个 按下分钟加十，最后一个按下 小时加一。 1）秒钟清零在仿真是，通过按动 J1， 就可以实现秒钟的清零。2）分钟个位数字和十位 数字的校准10由上图可知，通过摁 J4、J2 可以分别调节分钟上十位和个位上的数字。3）时钟上的校准与分钟上数字的校准的方法是相同的。7.整点报时电路通过分析，得到两种比较简单的整点报时方法 1）每个整点报时 10 下在离整点 10s 时自动发出鸣叫声，持续时间为 10 秒，当报时结束时，恰是 整点。即当时间为 XX:5

11、9:50 的时候开始报时，用二进制表示出尽兴报时的时间 为：CPa 输出分 8 为（Q7-Q0)秒 8 位（Q7-Q0)1110101 10010101 0000分析电路可知，当分的 Q6 Q4 Q0 和秒的 Q6 Q4 皆为高电平，进行报时。接分 Q6 Q4 Q0 和秒 Q6 Q4可知，在 XX:59:50 开始报时，并且鸣叫 10 次，灭秒 1 次。2) 每个整点报时，且几时报几下。 当时钟恰好达到某个时间时，此时的时间为 XX:00:00，从此刻开始，秒钟 开始计数，当秒钟的数字加好与时钟的数字完全相同时，通过比较我们得到一 个控制信号，而分钟有 XX:59:59 变为整点时，会有另外一

12、个控制信号，通过对 这两个信号的分析和控制，我们就可以实现整点报时，且几时报几下。比较器原理：分析此比较器的原理，得出：当两个输入是 0、0 或 1、1 时，输出的 0（低电平） ，当两个输入时 0、1 或 1、0 是，输出的是 1（高电平） 。用此比较12器分别比较分钟和秒钟的 8 对输入信号，从而当分钟和秒钟完全相同时我们可 以的好一个控制信号。总的原理图如下：通过以上电路即可实现如前所述的报时功能。5主电路图主电路图131 每个整点报时 10 下电路图2 每个整点报时，且几时报几下电路图14六原件清单六原件清单15NE555定时器74LS90二、五、十进制计数器74LS192可逆十进制计数器74LS00与非门74LS02或非门74LS08与门74LS74双 D 触发器0.56 英寸共阴数码管蜂鸣器电阻开关