可调数字钟设计毕业设计

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1、信息职业技术学院毕业设计说明书设计（论文）题目: 可调数字钟设计 专 业: 应用电子技术 班 级: 应电08-3班 学 号: 姓 名: 指导教师: 二0一0年五月十九日四川信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书学 生姓 名 学号班级应电08-3专业应用电子技术设计（或论文）题目可调数字钟设计指导教师姓名职 称工作单位及所从事专业联系方式备 注讲师/工程师术设计（论文）内容：用数电设计数字钟（1）时的计时要求为“12翻1”，分和秒的计时要求为60进制。（2）准确计时，以数字形式显示时，分，秒的时间。（3）校正时间。（4）主体电路部分的电路主要由振荡电路、计数电路、显示电路以及校时电路四大部分组成

2、。（5）将设计的电路做成完整的电路图进行仿真、观察功能是否正确。，该数字钟具有准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间和校时功能。还有：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。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。进度安排：4月2日25日：选题及查找相关资料。4月26日5月8日：主要查找与课题相关的资料 。 5月9日16日：相关资料的整理并对其进行理解。5月16日23日：对毕业论文的资料进行初步的整理。 5月23日31日：对论文进行修改。 6月1日13日：对毕业论文进行排版及检查排版及类容。6月14日20日：加深对毕业论文的理解准备答辩。6月21日

3、30日：检查毕业设计论文的地方准备答辩7月进行答辩主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位)： 1康华光.电子技术基础.数字部分 北京:高等教育出版社,20002顾永杰.电工电子技术实训教程.上海:上海交通大学出版社,1999 3陈小虎.电工实习（I）.北京:中国电力出版社，19964焦辎厚.电子工艺实习教程.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,19935陈 坚.电力电子学M.北京:高等教育出版社,2002审批意见教研室负责人：年 月 日备注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份。 目 录目 录I摘 要1第1章 绪 论2第2章 系统方案论证与比较32.1方案论证与

4、比较32.2方案确定4第3章 整机电路设计53.1振荡电路53.1.1振荡器53.1.2分频器63.2 计数电路93.2.1 60进制计数器93.2.2 “12翻1”小时计数器电路113.3校时电路133.3.1 电路的工作原理133.3.2 对电路中所用的主要元件及功能介绍143.4 译码与显示电路153.5定时控制电路163.6仿广播电台正点报时电路183.6.1 功能要求183.6.2 该电路的工作原理183.7自动报整点时数电路183.8触摸报整点时数电路20第4章 仿真与调试224.1主体电路部分224.1.1振荡电路部分224.1.2校时电路部分234.2 扩展电路部分234.2.

5、1 定时控制234.2.2 仿广播电台正点报时234.2.3 触摸报整点时数23第5章 总结26参考文献27附录1 总电路图28附录2：元件明细表.29第 II 页摘 要 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

6、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！关键字数字钟；校时；时间显示；定时 第 29 页第1章 绪 论 中国是世界上最早发明计时仪器的国家。有史料记载，汉武帝太初年

7、间（纪元前104-101年）由落下闳创造了我国最早的表示天体运行的仪器浑天仪。东汉时期（公元130年）张衡创造了水运浑天仪，为世界上最早的以水为动力的观测天象的机械计时器，是世界机械天文钟的先驱。盛唐时代，公元725年张遂（又称一行）和梁令瓒等人创制了水运浑天铜仪，它不但能演示天球和日、月的运动，而且立了两个木人，按时击鼓，按时打钟。第一个机械钟的灵魂擒纵器用于计时器，这是中国科学家对人类计时科学的伟大贡献。它比十四世纪欧洲出现的机械钟先行了六个世纪。现在我国的电子业发展非常快速，电子业的发展有利于钟表业的发展。在中国钟表发展史上，国产机芯研制的失败已经成为过去，“组装业”作为新兴钟表工业的起

8、步阶段也已成为过去。一支新的充满智慧的钟表精英在成长。我们相信在科技高速发展的今天，钟表业运用当今材料工业、电子工业和其他领域的最新技术，一定会生产出代表中国科学水平的产品。我们希望钟表业的精英们在提高制造技术水平中不断创新，培育出拥有自主知识产权的品牌。这正是中国钟表业发展的希望。数字钟被广泛用于个人家庭,车站, 码头、办公室等公共场所,成为人们日常生活中的必需品。由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,运用超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。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、自

9、动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。第2章 系统方案论证与比较2.1方案论证与比较 方案一：基于FPGA的系统总体设计方法。为了实现:(1)显示年、月、日、时、分、秒、星期，并且可以进行调整时间；(2)可以设定闹钟和整点报时的功能，数字时钟在总体上主要分为三大部分：输入人机界面部分、FPGA核心功能部分和输出界面部分，其系统设计框图如图所示。图2-1 基于FPGA的系统设计方框图方案二：基于数电做数字钟，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

10、数字形式显示时、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。数字钟电路系统的组成框图。图2-2数字电路系统的组成框图时显示器分显示器秒显示器时译码器分译码器秒译码器时计数器分计数器秒计数器校时电路

11、振荡器分频器整点报时触摸报时仿电台报定时控制由图2-2可知，电路的工作原理是：多功能数字钟电路由主体电路和扩展电路两大部分组成。其中主体电路完成数字钟的基本功能，扩展电路完成数字钟的扩展功能。振荡器产生的高脉冲信号作为数字钟的振源，再经分频器输出标准秒脉冲。秒计数器计满60后向分计数器个位进位，分计数器计满60后向小时计数器个位进位并且小时计数器按照“12翻1”的规律计数。计数器的输出经译码器送显示器。计时出现误差时电路进行校时、校分、校秒。扩展电路必须在主体电路正常运行的情况下就能进行扩展功能。2.2方案确定数子钟的设计方法很多种，不止上面这两种。例如可用中小规模集成电路组成电子钟；也可以利

12、用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟；还可以利用单片机来实现电子钟等。综合考虑以上方案的优缺点以及题目的基本要求和发挥要求，在本设计中，我采用了第二种方案，即采用数电来实现数字时钟的功能。第3章 整机电路设计在本次设计，整机电路是由许多单元电路组成的，因此首先必须对各个单元电路进行设计。主体电路部分的电路主要由振荡电路、计数电路、显示电路以及校时电路四大部分组成。下面将对各部分电路进行设计。3.1振荡电路振荡电路由振荡器和分频器产生 1Hz时钟脉冲和扩展部分所需的频率，下面对振荡器和分频器两部分进行介绍。3.1.1振荡器数字电路中的时钟是由振荡器产生的，振荡器是数字钟的

13、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，一般来说，振荡器的频率越高，计时精度越高。它利用某种反馈方式产生时钟信号。对数字电路来说，振荡器的输出的幅度范围为0V5 V的方波信号而不是锯齿波、三角波或其他形式。典型的振荡器是弛豫振荡器，它通过一个RC网络将反相器的输出反馈回来并存在一定的工作延迟时间。基本的电路如图3-1所示。图3-1 RC-C网络电路在上述电路中，RI-C网络由第一个反相器驱动，具有RC特性曲线的响应信号被反馈给反相器的输入。当电容上的电压达到施密特触发器输入反相器的门限电压的时候，反相器的状态发生改变，并输出一个新的电压值。这个输出电压经过一定的延迟时间再次

14、通过RIC反馈回来，直到电容电压再次达到门限电压为止。用施密特触发器输入器件（如74HC04），但是由于电容的参考电压在每个临界点都要发生变化，所以施密特触发器不是必需的。由于电容与输出相连，每次状态改变时，电容的充电电压会超过5V。从这一点来说，输出电压会改变电容的充电电压，直到电容两端的电压变为74HC04的门限电压（2.5V）为止。振荡器输出状态的改变发生在电容上的电压达到2.5V时。弛豫振荡器对许多低成本而精度要求又不高的场所非常适合，但是并不推荐在任何有精度要求的实际应用电路采用它。如果想要获得高的精度，就应该在振荡电路中使用石英晶体作振源。在数字钟的设计与制作中应采用石英晶体振荡器，因为石英晶体具有压电效应，是一个压电器件。当交流电压加在晶体两端，晶体先随电压变化产生对应的变化，然后机械振动又使晶体表面产生交变电荷。当晶体几何尺寸和结构一定时，它本生有一个固定的机械频率。当外加交流电压的频率等于晶体的固有频率