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1、四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文）全套设计加扣3012250582设计（论文）题目: 数字钟的设计 专 业: 微电子技术 班 级: 微电08-1班 学 号: 姓 名: 二0一0 年 七 月 一 日四川信息职业技术学院毕业设计任务书学 生姓 名班级微电08-1专业微电子技术设计题目数字钟的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 注设计内容：运用电子技术知识、技能设计一个数字电子钟。功能要求如下：1由555电路产生1Hz标准秒信号；2秒、分为0059六十进制计数器；3时为0012十二进制计数器；4可整点报时。要求完成：选择各单元电路结构并阐述工作原理，正确选择电路元件与设备，
2、给出元件明系表，并使用Proteus进行仿真。进度安排： 第24周：查找资料，选择参考方案；第56周：确定方案； 第710周：查找资料； 第1113：周进行单元电路的设计，整机电路整机与分析； 第14周：整理报告，确定初稿； 第15周：检查定稿； 第1617周：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 唐程山数字电子技术第四版，人民邮电出版社，2005年2 康华光电子技术基础第五版，高等教育出版社，2002年3 中国集成电路大全编委会TTL集成电路北京国防工业出版社，1985年4 王宪伟电子技术实验与毕业设计清华大学出版社，2006年5 康华光电子技术基础（第五版）数
3、字部分高教出版社，2006年6 朱定华电子技术基础毕业设计华中科技大学出版社，2009年10月7 朱定华现代数字电路与逻辑设计清华大学出版社北京交通大学出版社，2005年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。 四川信息职业技术学院毕业设计(论文)目 录摘 要1第1章 绪 论21.1 设计背景21.2 设计目的21.3 设计要求2第2章 设计原理及其框图42.1数字电子钟的逻辑框图42.2 数字钟的工作原理4第3章 系统单元电路设计53.1 555定时器时钟脉冲产生电路53.2 时间计数器电路63.3 译码驱动电路83.4 数码管显示电
4、路93.5 基本RS触发器校正电路103.6 整点报时电路113.7系统电路原理图123.8系统电路工作原理13第4章 数字电子钟的仿真与调试144.1 Proteus介绍144.2 Proteus对本实验的仿真144.3 数字钟调试154.4 仿真电路图15总 结16致 谢17参考文献18附录1 元件明细表19II 四川信息职业技术学院毕业设计(论文)摘 要本次设计使用的是555振荡电路提供时钟时间基准信号。与晶振电路相比使用芯片少，结构简单明了。数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路，时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，
5、其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，而根据设计要求，时个位和时十位计数器为12进制计数器。时间以12个小时为周期，显示时、分、秒，有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间；计时过程具有报时功能，当时间到达整点前10秒进行蜂鸣报时； 为了保证校正信号的稳定及准确采用RS触发消振校正电路提供校正基准信号。关键词 数字钟；译码器；数码管；计数器；第 1页 四川信息职业技术学院毕业设计(论文)第1章 绪 论1.1 设计背景集成电路有体积小、功耗小、功能多等优点，因此在许多电子设备中被广泛使用。数字电子钟采用数字电路实现对时、分、秒数字显示的计时装置，它具
6、有显示时、分、秒的功能，本设计采用时序电路制成的数码管显示的数字电子钟，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且比机械装置具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。电子钟是人们日常生活中常用的计时工具，而数字式电子钟它具有走时准确、稳定性能好和使用方便等的特点。具有快速校准时、分、秒的功能。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不可少的必需品，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。数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有
7、走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。本次设计以数字电子为主，分别对1Hz时钟信号源、秒计时显示、分计时显示、小时计时显示、整点报时及校时电路进行设计，然后将它们组合，来完成时、分、秒的显示并且有整点报时和走时校准的功能。并通过本次设计加深对数字电子技术的理解以及更熟练使用计数器、触发器和各种逻辑门电路的能力。电路主要使用集成计数器，例如74LS390、CD4511译码集成电路，LED数码管及各种门电路和基本的触发器等，电路使用5号电池供电，很适合在日常生活中使用。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。1.2 设计目的熟悉集成电路的引脚安排
8、;掌握各芯片的逻辑功能及使用方法;了解面包板结构及其接线方法;了解数字钟的组成及工作原理;熟悉数字钟的设计与制作。1.3 设计要求时间以12小时为一个周期；显示时、分、秒；有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间；计时过程具有报时功能，当时间到达整点前10秒进行蜂鸣报时；为了保证计时的稳定及准确须本次设计使用的是555振荡电路来实现的时钟脉冲。第2章 设计原理及其框图2.1数字电子钟的逻辑框图数字电子钟的逻辑框图如图2-1：显 示 器显 示 器译 码 器译 码 器60进制分计数 器12进制时计数 器显 示 器译 码 器60进制秒计数 器校 正电 路振 荡 器报 时电 路图2
9、-1 数字电子钟的逻辑框图2.2 数字钟的工作原理数字钟实际上是由振荡电路来产生一个标准频率（1HZ）时钟脉冲，再对其进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时到达整点前10秒报时。第4页 四川信息职业技术学院毕业设计(论文)第3章 系统单元电路设计3.1 555定时器时钟脉冲产生电路数字钟1HZ时间信号必须做到准确稳定，一般时钟是以晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768z的方波信号。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。但是晶体振荡器电路复杂，而且晶振容易毁坏，还要运用分频器才能实现秒
10、脉冲。而555定时器电路简单，只需要555定时器和电阻电容就能产生秒脉冲，元器件使用少、电路图结构清晰简单。因此本次设计本次设计使用的是555振荡电路来实现的时钟脉冲。555振荡器内部结构如图3-1所示。图3-1 555振荡器内部结构用555定时器组成多谐振荡器电路如图3-2所示。R3、R4和C2为外接定时元器件，高、低电平触发输入端相连并接到定时电容C2上，R3和R4的节点与放电端相连，电压控制端不用，通常接0.01uf电容。接通电源后，Vcc通过R3、R4对电容C2充电，Uc上升。开始时 Uc 1/3 Vcc，即高电平触发端TH2/3 Vcc，低电平触发端TR=2/3 Vcc时，高电平触发
11、端TH 2/3 Vcc,低电平触发端TR1/3Vcc,定时器复位，Q=0，放电管饱和导通，C2通过R3经VT放电，U c下降。当Uc=1/3 Vcc 时又回到高电平触发端TH 2/3 Vcc，低电平出发端TR1/3 Vcc，定时器又置位，Q=1，放电管截止，C2停止放电而重新开始充电。如此反复，形成矩形脉冲。多谐振荡器的振荡周期T为：T=Tw1+Tw2=0.7（R3+R4）C2+0.7R3C2=0.7(R4+2R3)C2图 3-2多谐振荡器电路3.2 时间计数器电路时间计数单元有时计数、分计数和秒计数等几个部分。时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路
12、构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，其输出为两位8421BCD码形式；而根据设计要求，时个位和时十位计数器为12进制计数器，其输出也为8421BCD码。一般采用10进制计数器74HC390来实现时间计数单元的计数功能。为减少器件使用数量，可选74HC390，其引脚图和内部逻辑框图如图3-3所示。该器件为双2510异步计数器，并且每一计数器均提供一个异步清零端（高电平有效）。 CKA QA CKB QB QC QD CR25图3-3 74HC390引脚图和内部逻辑框图秒个位计数单元为10进制计数器，无需进制转换，只需将Q0与CPB（下降沿有效）相连即可。CPA（
13、下降没效）与1Hz秒输入信号相连，Q3可作为向上的进位信号与十位计数单元的CPA相连，电路在秒脉冲的作用下数码管从09显示，如图3-4。 图3-4 74390十进制计数器电路秒十位计数单元为6进制计数器，需要进制转换。将10进制计数器转换为6进制计数器的电路连接方法如图3-5所示，其中Q2可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的CPA相连，电路在秒脉冲的作用下数码管从06显示。 图3-5 10进制6进制计数器转换电路分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同，只不过分个位计数单元的Q3作为向上的进位信号应与分十位计数单元的CPA相连，分十位计数单元的Q2作为向上的进位信号应与时个位计数单元的CPA相连。时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同，但是要求，整个时计数单元应为12进制计数器，不是10的整数倍，因此需将个位和十位计数单元合并为一个整体才能进行12进制转换。利用2片74HC390和与门实现12进制计数功能的电路如图3-6所示。图3-6 12进制计数器电路3.3 译码
