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1、前言加入世贸组织以后，中国会面临激烈的竞争。这种竞争将是一场科技实力、管理水平和人才素质的较量，风险和机遇共存，同时电子产品的研发日新月异，不仅是在通信技术方面数字化取代于模拟信号，就连我们的日常生活也进于让数字化取缔。说明数字时代已经到来，而且渗透于我们生活的方方面面。就拿我们生活的实例来说明一下“数字”给我们带来的便捷。下面我们就以数字钟为例简单介绍一下。数字钟我们听到这几个字，第一反应就是我们所说的数字，不错数字钟就是以数字显示取代模拟表盘的钟表，在显示上它用数字反应出此时的时间，相比模拟钟能给人一种一目了然的感觉，不仅如此它还能同时显示时、分、秒。而且能对时、分、秒准确校时，这是普通钟
2、所不及的。与此同时数字钟还能准确定时，在你所规定的时间里准确无误的想你发出报时声音，提醒你在此时所需要去做的事。与旧式钟表相比它更适用于现代人的生活。在毕业之际恰好遇上学校的毕业课题电子时钟设计毕业论文。因而在所学专业的基础上做了以下毕业设计。希望给大家带来方便的同时，使自己对所学专业有进一步的了解！关键词： 数字时钟 振荡器 计数器 校准 报时目录前言- 1 -一、设计目的和要求- 1 -1.1设计目的- 1 -1.2设计要求- 1 -二、设计的方案的选择- 1 -三、 电路的总设计- 2 -3.1 电路的设计目的- 2 -3.2 电路的组成原理- 3 -3.2.1电路的组成原理- 3 -3
3、.2.2主体思路图- 3 -四、 单元电路的设计- 4 -4.1 1HZ振荡器- 4 -4.2 计数器- 4 -4.2.1二十四进制计数器- 5 -4.2.2六十进制分计数器- 5 -4.2.3六十进制秒计数器- 6 -4.2.4 七进制星期计数器- 7 -4.3组合的数字时钟- 7 -4.4校准电路- 8 -4.5 整点报时电路- 8 -4.6 复位功能- 9 -五、 电路的总体设计与调试- 10 -5.1整体的设计电路- 10 -六、 设计总结- 12 -一、设计目的和要求1.1设计目的设计一种多功能数字钟，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
4、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、仿广播电台正点报时、自动报整点时数和触摸报正点的功能。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1.2设计要求具体要求：实现24小时的时钟显示、校准、整点报时等功能。（1）显示功能：具有“时”、“分”、“秒”的数字显示（“时”从02
5、3，分059，秒059）。（2）校时功能：当刚接通电源或数字时钟有偏差时，可以通过手动的方式去校时。（3）整点报时：当时钟计时到整点时，能进行整点报时。（4）复位功能：当数字时钟有偏差时，可以通过手动的方式使其恢复初始零状态。（5）可以根据个人设想，适当的添加其他功能。二、设计的方案的选择数字电子钟实际上是一个对标准频率（1Hz）进行计数的计数电路。由振荡电路形成秒脉冲信号，秒脉冲信号输入计数器进行计数，并把累计结果以“时”、“分”、“秒”、“星期”的数字显示出来。秒计数器电路计满 60 后触发分计数器电路，分计数器电路计满60后触发时计数器电路，时计数器电路计满 24后触发星期计数器电路，当
6、计满7小时后又开始下一轮的循环计数。一般由振荡电路、计数器、数码显示器等几部分组成。 振荡电路：主要用来产生时间标准信号，由 555 组成的多谐振电路产生，但是因为时钟的精度主要取决于时间标准信号的频率及稳定度，所以一般采用石英晶体振荡器。计数器：有了“秒”信号，则可以根据 60 秒为 1 分，24 小时为 1 天，7天为1星期的进制，分别设定“星期”、“时”、“分”、“秒”的计数器，分别为7进制，60进制，60 进制,24 进制计数器，并输出一分，一小时，一天的进位信号。 由于计数的起始时间不可能与标准时间一致，故需要在电路上加一个校时电路可以对分和时进行校时。另外，计时过程要具有报时功能，
7、当时间到达整点前 1 秒开始，蜂鸣器开始鸣叫。 三、 电路的总设计3.1 电路的设计目的数字电子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。目前，数字钟的功能越来越强，并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。本设计采用74LS162、带有译码器的数码管和适当的门电路构成,可实现对星期、时、分、秒等时间信息的采集和较时功能地实现. 设计一个数字计时器，可以完成00:00:00到23:59:59的计时功能，并在控制电路的作用
8、下具有快速校时、快速校分功能。 能进行正常的时分秒计时功能。分另由六个数码管实现时分秒的计时。同时实现报时的功能。 通过Multisim10软件，设计含星期、小时，分钟，秒钟显示功能的数字钟。 3.2 电路的组成原理3.2.1电路的组成原理数字电子钟主要分为数码显示器、60进制和24进制、7进制计数器、频率振荡器和校时这几个部分。数字电子钟要完成显示需要 7个数码管，七段的数码管需要译码器械才能显示，然后要实现星期、时、分、秒的计时需要60进制计数器和24进制计数器和7进制计数器。60 进制可能由 10 进制和 6 进制的计数器串联而成，而小时的 24 进制和星期的7进制可以用74LS162置
9、数端触发实现。频率振荡器可以由 555 定时器来产生脉冲为 1HZ。3.2.2主体思路图星期显示器时显示器分显示器秒显示器7制计数器24进制计数器60进制计数器60进制计数器报时灯亮整点报时校时电路复位电路555振荡器图3.1总体框图四、 单元电路的设计 4.1 1HZ振荡器 直接用555振荡器产生1HZ的秒脉冲，由计算公式可知如果R1=2.886k,R2=5.772K,c=700uF,cf=10nf 就可以产生秒脉冲，电路如图 图4.1 555振荡器产生1HZ的秒脉冲 图4.2 秒脉冲的信号波形 利用555多谐振荡器，优点：555内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电
10、源电压和温度变化的影响很小。缺点：要精确输出1Hz脉冲，对电容和电阻的数值精度要求很高，所以输出脉冲既不够准确也不够稳定。 4.2计数器 秒信号经秒计数器、分计数器、时计数器、星期计数器之后，分别得到“秒”个位、十位，“分”个位、十位，“时”个位、十位以及“星期”个位的计时输出信号，然后送至显示电路，以便实现用数字显示时、分、秒、星期的要求。“秒”和“分”计数器应为六十进制，“时”计数器应为二十四进制，而“星期”计数器应为七进制。采用10进制计数器74LS162来实现时间计数单元的计数功能。 4.2.1二十四进制计数器 如图4.7/4.8所示，时计数电路由 U3 和 U4 俩部分组成。当时个位
11、 U4 计数为 4，U3计数为2 时，两片 74LS162复零,从而构成 24 进制计数。 图4.3二十四进制的00 图4.4 二十四进制的23 4.2.2六十进制分计数器 如图4.9/4.10所示，分计数电路由 U9 和 U10 俩部分组成。当时十位U9 计数为 5，个位U10计数为9时，两片74LS162，从而构成60进制分计数。 图4.5六十进制计数器00 图4.6 六十进制计数器59 4.2.3六十进制秒计数器 如图4.7/4.8所示，秒计数电路由 U9 和 U10 俩部分组成。当时十位 U9 计数为 5，个位U10计数为9时，两片74LS162，从而构成60进制秒计数。 图4.7六十
12、进制计数器00 图4.8 六十进制计数器59 4.2.4 七进制星期计数器 如图4.9/4.10所示，星期计数电路由 U30组成。当个位U30计数为3时，表示星期三，由一片74LS162构成7进制星期计数。 图4.9七进制计数器0 图4.10七进制计数器34.3组合的数字时钟 数字时钟系统的组成利用上面的六十进制、二十四进制和七进制递增计数器子电路构成的数字钟系统如图5.11所示 图4.11由24进制、60进制和7进制组成的数字时钟 4.4校准电路 数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断分个位和时个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。校正信号可直接取
13、自信号发生器产生的信号；输出端则与分或时个位计时输入端相连。当开关打到一端时，正常输入信号可以顺利通过，故校时电路处于正常计时状态；当开关打到一端时，信号产生校时电路处于校时状态。如图4.12/4.13/4.14/4.15 图4.12 星期的校准 图4.13 小时的校准 图4.14 分钟的校准 图4.15 星期、分钟和小时的校准电路4.5 整点报时电路 电路应在整点前 1秒钟内开始整点报时，即当时间在 59 分 59 秒时，报时电路发出报时控制信号，蜂鸣器发出响声，并且指示灯闪烁一次。当时间在 59 分 59 秒时，分十位、分个位和秒十位、秒个位均保持不变，分别为 5、9 和 5、9，因此可将
14、分计数器十位的 Qc 和 Qa 、个位的 Qd 和 Qa及秒计数器十位的 Qc 和 Qa 、个位的 Qd 和 Qa相与，从而产生报时控制信号。报时电路可选7个74F08D 来构成 。图4.16 整点报时前的电路 图4.17 整点报时后的电路4.6 复位功能数字钟应具有复位功能，当需要复位时，开关连接的星期、小时、分钟、秒复位端全部清零，使显示器恢复零初始值状态。如图4.18图4.18 复位电路五、 电路的总体设计与调试由电路各个部分的子电路构成的各个部分的功能，再由数字时钟的系统原理框图，可以清楚的知道了总体的电路情况。由总图可以看出和清楚的整个数字时钟的总体工作原理和整个工作过程：由555和RC构成的振荡器产生的秒脉冲信号，进入60进制的“秒”计时，“秒”的分位进入60进制的“分”计时，由分的“时”进位进入24进制的“时”计时。最后，由时的“时”进位进入7进制的“星期”计时。在电路中，还有由门电路和开关构成的校时电路对电路的“时”，“分”进行校时，得到正确的时间。5.1整体的设计电路 本次基于Multisim10的数字电子钟的设计实现了基本的时钟以及对时钟的校准，整点报时，各个子电路的设计如第五部分子电路设计的结构电路一样，将各个部分连接在一起的整机连调的电路图为： 六、 设计总结转眼间，为期一周的数字电路课程设计就
