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1、十二小时电子钟十二小时电子钟1第第 1 1 页页课程设计说明书课程设计说明书课程设计名称：课程设计名称： 数字逻辑数字逻辑 课程设计题目：课程设计题目： 十二小时电子钟十二小时电子钟 学学 院院 名名 称：称： 信息工程学院信息工程学院 专业：专业： 电子信息工程电子信息工程 班级：班级： 130414130414 学号：学号： 1304143213041432 姓名：姓名：何贵涵何贵涵 评分：评分： 教师：教师： 邓洪峰、陶秋香邓洪峰、陶秋香 2020 1515 年年 9 9 月月 1414 日日十二小时电子钟十二小时电子钟2第第 2 2 页页数字逻辑数字逻辑 课课程程设设计计任任务务书书2
2、020 1515 2020 1616 学年学年 第第 一一 学期学期 第第 1 1 周周 4 4 周周 题目题目十二小时电子钟十二小时电子钟内容及要求内容及要求1.1.基本要求：利用基本数字电路制作小时电子钟，要求基本要求：利用基本数字电路制作小时电子钟，要求显示时分秒；并能实现校时校分功能。显示时分秒；并能实现校时校分功能。2.提高要求：提高要求：1 1）针对影响电子钟走时精度的因素提出改）针对影响电子钟走时精度的因素提出改进方案进方案 2 2）增加日期显示）增加日期显示 3 3）实现倒计时功能）实现倒计时功能 4)4)实现整实现整点报时（非语音报时）点报时（非语音报时）5 5）定时功能。）
3、定时功能。3.3.进度安排进度安排1.1.根据任务要求，查阅相关资料，完成设计的前期工作；根据任务要求，查阅相关资料，完成设计的前期工作；（两天）（两天）2.2.根据资料，进行方案设计并对比论证，完成参数计算；根据资料，进行方案设计并对比论证，完成参数计算；（三天）（三天）3.3.库房领取元器件，制作电路板，连接电路，完成电路库房领取元器件，制作电路板，连接电路，完成电路调试；（二十五天）调试；（二十五天）4.检查完毕后，撰写实验报告。检查完毕后，撰写实验报告。5.5.学生姓名：陈家智陈家智 何贵涵何贵涵指导时间：第第 1414 周周指导地点：E 楼 311 室任务下2015 年 9任务完成2
4、015 年 十二小时电子钟十二小时电子钟3第第 3 3 页页注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。2、课程设计结束后与“课程设计小结” 、 “学生成绩单”一并交院教务存档。摘要摘要这个设计主要以数字电路的基础理论、低频电子线路为指导，采用中、这个设计主要以数字电路的基础理论、低频电子线路为指导，采用中、小规模的集成器小规模的集成器 LM555LM555、CD4060CD4060、74LS16174LS161 和和 LS248LS248 设计而成。该电路采用设计而成。该电路采用模块设计、分模块安装调试等方法设计而成，所选用的器件主要是中小规模模块设计、分模块
5、安装调试等方法设计而成，所选用的器件主要是中小规模的集成芯片，本产品由于采用多片的集成芯片，本产品由于采用多片 74LS74LS 系列的集成芯片组成，生产成本低系列的集成芯片组成，生产成本低等原因使这个产品设计既容易实现，又不会浪费太多成本。等原因使这个产品设计既容易实现，又不会浪费太多成本。产品由石英晶体振荡器产生频率可以调节的时钟脉冲信号，经十五分频产品由石英晶体振荡器产生频率可以调节的时钟脉冲信号，经十五分频得到秒信号秒冲作为数字钟计数器的时钟信号，当到达整点前一秒时，电路得到秒信号秒冲作为数字钟计数器的时钟信号，当到达整点前一秒时，电路通过一个蜂鸣器准时报时。这个电路还可以通过手动，即
6、过拨动开关来选择通过一个蜂鸣器准时报时。这个电路还可以通过手动，即过拨动开关来选择是否进行实践校准。是否进行实践校准。关键词：电子钟、分频、计数、驱动关键词：电子钟、分频、计数、驱动达月 7 日10 月 2 日考核方式1.评阅 2.答辩 3.实际操作 4.其它指导教师邓洪峰、陶秋香系（部）主任贾杰十二小时电子钟十二小时电子钟4第第 4 4 页页目录目录前言前言.6.6第第 1 1 章章 电路初步设计电路初步设计661.11.1 设计内容以及要求设计内容以及要求.6.61.21.2 系统框图系统框图.6.61.31.3 设计方案设计方案771.41.4 设计过程设计过程88第第 2 2 章章 电
7、路详参设计电路详参设计.8.82.12.1 晶体振荡器电路晶体振荡器电路882.22.2 分频器电路分频器电路992.32.3 时间计数器电路时间计数器电路.10.102.42.4 译码驱动电路译码驱动电路.12.122.52.5 数码管数码管.13.132.62.6 整点报时电路及倒计时功能整点报时电路及倒计时功能.16.16第第 3 3 章章 测试及调试测试及调试1818十二小时电子钟十二小时电子钟5第第 5 5 页页3.13.1 晶体振荡器电路的测试和调试晶体振荡器电路的测试和调试.18.183.23.2 分频器电路的测试和调试分频器电路的测试和调试.18.183.33.3 时间计数器电
8、路的测试和调试时间计数器电路的测试和调试.19.193.43.4 译码驱动电路的测试和调试译码驱动电路的测试和调试.19.193.53.5 整点报时电路的测试和调试整点报时电路的测试和调试.19.19结结 论论1919参考文献参考文献.20.20附附 录录2020附录附录 I I 总电路图总电路图.21.21附录附录 IIII 电路图电路图 PCB.22PCB.22附录附录 IIIIII 实物图实物图2525附录附录 IVIV 元器清单元器清单2626十二小时电子钟十二小时电子钟6第第 6 6 页页前言前言基于十二小时电子钟在日常生活中的应用，能够了解生活中一些电子产基于十二小时电子钟在日常生
9、活中的应用，能够了解生活中一些电子产品的工作原理以及其制作过程，以便能更好的了解生活。本实验采用的是十品的工作原理以及其制作过程，以便能更好的了解生活。本实验采用的是十分简易的方法：使用中、小规模的集成电子器件制作而成。分简易的方法：使用中、小规模的集成电子器件制作而成。第第 1 1 章章 总电路的初步设计总电路的初步设计1.11.1 设计内容以及要求设计内容以及要求1.1.11.1.1 设计要求设计要求1.1.基本要求：利用基本数字电路制作小时电子钟，要求显示时分秒；并能基本要求：利用基本数字电路制作小时电子钟，要求显示时分秒；并能实现校时校分功能。实现校时校分功能。2.2.提高要求：计时过
10、程具有报时功能以及倒计时功能，当时间到达整点进提高要求：计时过程具有报时功能以及倒计时功能，当时间到达整点进行蜂鸣器报时；行蜂鸣器报时；1.1.21.1.2 主要参考元器件主要参考元器件LM555LM555、CD4060CD4060、74LS16174LS161、74LS24874LS248、74LS7474LS74十二小时电子钟十二小时电子钟7第第 7 7 页页1.21.2 系统框图系统框图图图 1.11.1 所示为十二小时电子钟的原理框图，该电路由晶振所示为十二小时电子钟的原理框图，该电路由晶振分频电路、分频电路、74LS16174LS161 芯片构成的计数单元、芯片构成的计数单元、74L
11、S24874LS248 驱动电路、手动校时电驱动电路、手动校时电路等主体模块构成。路等主体模块构成。 1.31.3 设计方案设计方案根据设计要求可知，设计电路的核心部分是根据设计要求可知，设计电路的核心部分是 74LS16174LS161 构成的计数器，设构成的计数器，设计围绕着怎样使计数器正常工作，由于数字电子钟实验要求精度高，因此想计围绕着怎样使计数器正常工作，由于数字电子钟实验要求精度高，因此想到的是利用石英晶体振荡器产生频率稳定信号，再经分频，得到所需的秒信到的是利用石英晶体振荡器产生频率稳定信号，再经分频，得到所需的秒信号作为号作为 74LS16174LS161 的的 CPCP 脉冲
12、信号。其次，电路产生的时钟秒信号也会有误差，脉冲信号。其次，电路产生的时钟秒信号也会有误差，我们要考虑的是，如何实现手动校时。经过考虑，我们选择通过双掷开关来我们要考虑的是，如何实现手动校时。经过考虑，我们选择通过双掷开关来十二小时电子钟十二小时电子钟8第第 8 8 页页实现实现 CPCP 信号的送入是手动还是自动，若开关打向手动这边，则人为送入单信号的送入是手动还是自动，若开关打向手动这边，则人为送入单次脉冲到次脉冲到 CPCP，若开关打向自动这边，则电路产生的秒信号送入，若开关打向自动这边，则电路产生的秒信号送入 CPCP；然后，；然后，我们考虑的是如何产生上面提到的单次脉冲，我们采用的是
13、用我们考虑的是如何产生上面提到的单次脉冲，我们采用的是用 RSRS 锁存器来锁存器来实现稳定的输出脉冲；最后，当电路将要到达整点时，通过对实现稳定的输出脉冲；最后，当电路将要到达整点时，通过对 74LS16174LS161 的输的输出端进行处理，通过蜂鸣器进行整点报时。出端进行处理，通过蜂鸣器进行整点报时。1.41.4 设计过程设计过程在接到课题之后，首先按照设计的课题要求查找资料，获取设计中可能在接到课题之后，首先按照设计的课题要求查找资料，获取设计中可能应用到的知识和数据信息。根据所查资料，进行数据的估算，画出了符合实应用到的知识和数据信息。根据所查资料，进行数据的估算，画出了符合实验要求
14、的基本原理图，对原理图各个部分电路进行仿真，并修改产生的错误，验要求的基本原理图，对原理图各个部分电路进行仿真，并修改产生的错误，证实各部分电路的可行性；最后对整个电路进行仿真和调试，证实所设计的证实各部分电路的可行性；最后对整个电路进行仿真和调试，证实所设计的基本原理图的可行性。基本原理图的可行性。第第 2 2 章章 电路设计电路设计2.12.1 石英晶体振荡器电路石英晶体振荡器电路晶体振荡器是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。晶体振荡器是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。图图 2.2-12.2-1 所示电路通过非门构成的输出为方波的数字式晶体振荡电路，所
15、示电路通过非门构成的输出为方波的数字式晶体振荡电路，这个电路中，这个电路中，CMOSCMOS 非门非门 U1U1 与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，并实与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，并实现整形功能，将振荡器输出近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出现整形功能，将振荡器输出近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出十二小时电子钟十二小时电子钟9第第 9 9 页页反馈电阻反馈电阻 P1P1 位非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似位非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容于一个高增益的反相放大器。电容 C1C1、C2C2 与晶体构成一个谐振型网络，完与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡器频率的控
