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1、1 1 前前 言言 钟表是人们生活中不可缺少的一部分，随着社会的发展，钟表已从最原始的沙漏到机械钟表最后到有很多扩展功能的数字钟表，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、定时启闭路灯等。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，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。此次设计与制作数字电子钟的目的是为了了解数字钟的原理的前提下，运用刚刚学过的数电知识设计并制作数字钟，而且通过数字钟的制作进一步了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的
2、作用及其使用方法。由于数字钟包括组合逻辑电路和时序电路，通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法，从而实现理论与实践相结合。因此，研究数字钟表及扩大其应用，有非常现实的意义。 在本次的设计中详细说明了由555定时器的组成的振荡器，74LS90组成的分频器，74LS90、74LS92、74HCT390三种计数器、74HC4511译码器及七段数码管的工作原理、设计方法和各部件的功能等。总的来说，此次课程设计，有助于我对电子线路知识的整合和电子线路设计能力的训练，并为后继课程的学习和毕业设计打下一定的基础。2 2 总体方案设计总体方案设计2.12.1 初步设计方框图初步设
3、计方框图主 题 电 路 扩 展 电 路分显示器分译码器分计数器秒显示器秒译码器秒计数器时显示器时译码器时计数器振荡器分频器校时电路图2.1 多功能数字钟组合框图2.22.2 方案比较及选择方案比较及选择此设计是一个较基本的设计，基本电路图都不会有太大变化，因此方案的比较就体现在元器件上。一下会对每个部分的元件的选择做出比较。 2.2.12.2.1 振荡器的选择振荡器的选择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，一般来说，振荡器的频率越高，计时精度越高。图2.2为电子手表集成电路中的晶体振荡器电路，常取晶体的频率为 32768 Hz，因其内部有 15 级 2
4、 分频集成电路，所以输出正好可得到 1 Hz的标准脉冲。 它还具有压电效应：在晶体某一方向加一电场，晶体就会产生机械变形；反之，若在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场，这种物理现象称为压电效应。在这里，我们在晶体某一方向加一电场，从而在与此垂直的方向产生机械振动，有了机械振动，就会在相应的垂直面上产生电场，从而使机械振动和电场互为因果，这种循环过程一直持续到晶体的机械强度限制时，才达到最后稳定，这种压电谐振的频率即为晶体的固有频率。其中U1和U2构成CMOS反相器石英晶体与振荡电容闹钟C2及微调电容C1构成振荡系统，这里石英晶体相当于电感。振荡系统的元件参数确定了振频率。另
5、外R1为反馈电阻，R2为振荡的稳定电阻，它们都集成在电路内部。故无法通过改变C1或C2的数值来调整走时精度。R 1 22MR2 150k1U 1 SN 7404 1U 2 SN 7404C1 1uC2 20pJT H C 49S_C Y11BP S32232768 Hz图 2.2 石英晶体振荡器THRESCONTTRIGRESET OUTDISCVCCGNDU 1 C A555R1 1kR1 1kC 1 1uC1 1uVccV。图 2.3 555 多谐振荡器如果精度要求不高，也可以采用由集成电路定时器 555 与 RC 组成的多谐振荡器。 如图 2.3。此设计中，我选用了，555 作为数字钟的
6、振荡器。2.2.22.2.2 分频器的选择分频器的选择分频器的功能主要有两个：1.产生标准秒脉冲信号 2.提供功能扩展电路所需要的信号。选用 3 片中规模集成电路十进制计数器 74LS90 可以完成上述功能。从 U2 的CKA 输入脉冲，每输入一个计数脉冲，U2 就翻转一次，U3、U4 都以前级计数器 QD 输出端作为触发信号。R9(1) R9(2) CKA CKB R0(1) R0(2)QA QB QC QDU2 SN74LS90R9(1) R9(2) CKA CKB R0(1) R0(2)QA QB QC QDU3 SN74LS90R9(1) R9(2) CKA CKB R0(1) R0(
7、2)QA QB QC QDU4 SN74LS90图 2.4 分频器R9(1) R9(2) CKA CKB R0(1) R0(2)QA QB QC QDU 1 SN 74LS90图 2.5 74LS90 引脚图 还可以采用 74HC4060 分频器与石英晶体振荡器相连，4060 内集连有 14 个 D 触发 器，当晶体振荡器工作时，4060 的 3，4，5 脚可以分出 2Hz,512Hz,1024Hz.把 3 脚的 2Hz 再通过一个 D 触发器两分频可得到标准的 1HzDC QQPU2 SN7474DC QQPU2 SN7474DC QQPU2 SN7474DC QQPU2 SN7474DC
8、QQPU2 SN7474DC QQPU2 SN7474DC QQPU2 SN7474DC QQPU2 SN7474DC QQPU2 SN7474DC QQPU2 SN7474DC QQPU2 SN7474DC QQPU2 SN7474DC QQPU2 SN7474DC QQPU2 SN7474 1U3 SN74041U3 SN74041U3 SN74041U3 SN74041U3 SN7404对几种计数器和译码器也更加了解，而不是仅限于课本上的几种。我希望学院在我们以后的学习生活中多安排一些类似课程设计的课程，以提高我们的设计水平、拓展我们的知识面。并希望学院能提供条件让我们把自己的设计成果变
9、成实物，以验证设计的实际可行性，同时也能提高我们的动手能力。8 8 谢辞（致谢）谢辞（致谢）这次我第一次参加专业课课程设计，在这其中我学到了不少知识，也将课堂上所学理论与实践联系起来。当然，我能有这么大的收获，也要感谢带领我的老师和跟我一组的同学。因为有了老师的带领，能让我直接进入主题，少走了很多弯路，老师也告诉了我们很多查阅资料的方法；而同学门互相也很配合，一起讨论，一起查阅，互相帮助，让我很顺利的完成这次课程设计。9 9 参考文献参考文献1 康华光.数字电子技术基础模拟部分第五版.高等教育出版社.2005.2 康华光.电子技术基础数字部分第五版.高等教育出版社.20005.3 卢结诚 陈力
10、生等 电子电路实验及应用课题设计.中国科学技术大学出版社.2002. 4 许小军 龚克西 王玫.电子技术实验与课程设计指导数字电路分册.东南大学出版设 5 李玲远 范绿蓉 陈小宇.电子技术基础实验. 科学出版社 附附相关设计图相关设计图THRESCONTTRIGRESET OUTDISCVCCGNDC A555R 1 2kP 2 10kC1 1nC2 1uR2 5.1kR9(1) R9(2) CKA CKB R0(1) R0(2)QA QB QC QDU2 SN74LS90R9(1) R9(2) CKA CKB R0(1) R0(2)QA QB QC QDU2 SN74LS90R9(1) R9
11、(2) CKA CKB R0(1) R0(2)QA QB QC QDU2 SN74LS90R9(1) R9(2) CKA CKB R0(1) R0(2)QA QB QC QDU2 SN74LS90R9(1) R9(2) CKA CKB R0(1) R0(2)QA QB QC QDU2 SN74LS90&U5 SN7400&U6 SN7400&U7 SN7400&U8 SN7400&U9 SN7400&U10 SN74001 U 11 SN 74041 U 12 SN 74043.3k1ut3.3k1uCKA CKB R0(1) R0(2)QA QB QC QDU3 SN74LS92CKA CK
12、B R0(1) R0(2)QA QB QC QDU3 SN74LS92&U4 SN7408EL BI LT Da Db Dc DdQa Qb Qc Qd Qe Qf QgU13 4511EL BI LT Da Db Dc DdQa Qb Qc Qd Qe Qf QgU13 4511EL BI LT Da Db Dc DdQa Qb Qc Qd Qe Qf QgU13 4511EL BI LT Da Db Dc DdQa Qb Qc Qd Qe Qf QgU13 4511EL BI LT Da Db Dc DdQa Qb Qc Qd Qe Qf QgU13 4511EL BI LT Da Db
13、Dc DdQa Qb Qc Qd Qe Qf QgU13 4511C omabcde fg .C omabcde fg .C omabcde fg .C omabcde fg .C omabcde fg .C omabcde fg .+&U 16 SN 7413&U 17 SN 7413&U 18 SN 7400&U 19 SN 7400R3 3.3k&U 20 SN 7400&U 21 SN 7400R 4 1k!N P NR5 220.1u0.01u1kHz5V0.01u0.01u5VQ3 Q2 Q1 Q0 CRQ3 Q2 Q1 Q0 CRCP0 CP1CP0 CP11274HCT3901274HCT390D0 D1 D2 D3 D0 D1 D2 D3 0 1Hz0 0 0 0 0 10Hz5v500Hz100HZ50Hz5Hz相关设计软件相关设计软件TINA软件
