1、 物理与电气工程学院课程设计报告物理与电气工程学院课程设计报告 数字钟设计数字钟设计 姓姓 名名 学学 号号 专专 业业 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 指导教师指导教师 成成 绩绩 日日 期期 2013.4.26 2013.4.26 1 数字钟设计数字钟设计 摘要摘要：数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的显示装置，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。数字钟适用于自动打
2、铃、自动广播，也适用于节电、节 水及自动控制多路电器设备。它是由数子钟电路、定时电路、放大执行电路、电 源电路组成。为了简化电路结构，数字钟电路与定时电路之间的连接采用直接译 码技术。具有电路结构简单、动作可靠、使用寿命长、更改设定时间容易、制造 成本低等优点。从有利于学习的角度考虑，这里主要介绍以中小规模集成电路设 计数字钟的方法。 关键词：关键词：计时 自动 译码 显示 1 1 引言引言：近年来随着数字技术的迅速发展，各种中、大规模集成电路在数字系 统、控制系统、信号处理等方面都得到了广泛的应用。本次课程设计的目的在于 培养学生对基本电路的应用和掌握，使学生在实验原理的指导下，初步具备基本
3、 电路的分析和设计能力，并掌握其应用方法；自行拟定实验步骤，检查和排除故 障 、分析和处理实验结果及撰写实验报告的能力。综合实验的设计目的是培养 学生初步掌握小型数字系统的设计能力，包括选择设计方案，进行电路设计、安 装、调试等环节，运用所学知识进行工程设计、提高实验技能的实践。 2 2 方案论证：方案论证： 2.1方案一 以石英晶体振荡器为核心的数字钟设计，结构比较复杂，原理图如下: 2.2 方案二 以555定时器为核心的数字钟设计，结构比较简单，原理图如下: 2 从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简 单，故采用了方案二。 3 3 结果与讨论结果与讨论 3.
4、1 元器件介绍 3.11 与非74LS00 3.12 十进制计数器74LS160 输入 输出 A B Y 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 3 3.13 译码器74LS48 4 3.14 共阴极7段数码管 阴极接地，在相应段的阳极接上正电源，该段即会发光。LED 的电流通常较 小，一般均需在回路中接上限流电阻。 3 .2 数字钟总体设计 数字电子钟需要显示“时” 、 “分” 、 “秒” ，它的周期为 24 小时， “时”采用 二十四进制， “分”采用六十进制， “秒”采用六十进制。由 555 定时器构成的多 谐振荡电路，为“秒”计时器的个位提供周期为 1s 的方波脉冲， “秒”计
5、时器通 过串联进位方式与“分”位、 “时”位进行连接，计时器芯片为 74LS160,再通过 译码芯片 74LS48，与数码管进行连接，对数据进行显示，总框图如图 5 3.3 数字钟原理设计 3.3.1 脉冲产生电路 由 555 多谐振荡器电路产生，两个电阻均为 47K，电容分别为 0.01uF，10uF 3.3.2 时间计数电路 一般采用 10 进制计数器如 74HC290、74HC390、74LS160 等来实现时间计数 单元的计数功能。本次设计中选择 74LS160。 秒个位计数单元为 10 进制计数器，无需进制转换 1Hz 秒输入即可。 秒十位计数单元为 6 进制计数器，需要进制转换。将
6、 10 进制计数器转换为 6 进制计数器的电路连接方法如图所示 6 十进制-六进制转换电路 分与秒计数单元相同；但是，整个时计数单元应为 24 进制计数器，不是 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 24 进制转换。 3.3.3 校时电路 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。即为 用 COMS 与或非门实现的时或分校时电路，In1 端与低位的进位信号相连；In2 端与校正信号相连，校正信号可直接取自分频器产生的 1HZ或 2HZ（不可太高或 太低）信号；输出端则与分或时个位计时输入端相连。当开关打向上时，因为校 正信号和 0 相与的输出为 0，而开关的另一端接高电平，正常输入信号可以顺利 通过与或门，故校时电路处于正常计时状态；当开关打向下时，情
