数电课程设计---数字钟电路设计

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1、数字电子技术课程设计报告 1 目录 一、一、 设计目的设计目的 . 2 二、二、 设计要求和设计指标设计要求和设计指标. 2 （1 1） 基本功能基本功能 2 （2 2） 扩展功能扩展功能 2 三、三、 设计内容设计内容 . 2 3.13.1 数字钟电路工作原理数字钟电路工作原理 2 3.23.2 总体设计总体设计 3 3.2.13.2.1 原理框图：原理框图： . 3 3.2.23.2.2 主要仪器及元器件主要仪器及元器件 4 3.2.33.2.3 系统模块设计系统模块设计 4 3.33.3 仿真结果仿真结果 7 3.3.13.3.1 电路连接电路连接 . 7 3.3.23.3.2 仿真截图

2、仿真截图 . 8 四、 本设计改进及建议. 9 五、总结五、总结. 9 六、参考文献六、参考文献 10 数字电子技术课程设计报告 2 一、一、 设计目的设计目的 （1） 掌握多功能数字钟的工作原理。 （2） 掌握基本逻辑门电路、译码器、数据分配器、数据选择器、数值比较器、触 发器、计数器、锁存器、555 定时器等常用数字电路的综合设计方法。 （3） 熟悉用 Proteus 软件进行数字电路仿真设计的方法。 （4） 了解用 Altium Designer 软件进行 PCB 设计的方法。 （5） 熟悉复杂数字电路的安装、测试方法，提高实验技能，增强工程实践能力。 二、二、 设计要求和设计指标设计要

3、求和设计指标 （1 1） 基本功能基本功能 具有“秒” “分” “时”计时和显示功能。小时按 24 小时计时制计时。 校时功能，能够对“分”和“时”进行调整。 （2 2） 扩展功能扩展功能 具有整点报时功能， 在59min51s后隔秒发出500Hz的低音报时信号， 在59min59s 时发出 1kHz 的高音报时信号，声响时间持续 1s。 闹钟功能，闹时信号持续 1min。 三、三、 设计内容设计内容 3.13.1 数字钟电路工作原理数字钟电路工作原理 电子数字钟的，通过计时精度很高的石英晶振，采用相应进制的计数器，转化 为二进制数，经过译码和显示电路准确地将时间“时” “分” “秒”用数字的

4、方式显 示出来。 1. 晶体振荡器电路 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， 可保证数 数字电子技术课程设计报告 3 字钟的走时准确及稳定。 2.分频器电路 分频器电路将 32768z 的高频方波信号经 32768（ ）次分频后得到 1Hz 的方波 信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器。 3.时间计数器电路 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， 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 24 进制计数器。 4. 译码驱动电路

5、 译码驱动电路将计数器输出的 8421BCD 码转换为数码管需要的逻辑状态，译码电路 及驱动电路由 74LS248 电路完成。 5.数码管 数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管，本设计提供的为 数码管。 3.23.2 总体设计总体设计 3.2.13.2.1 原理框图：原理框图：如图 1 数字电子技术课程设计报告 4 图 1：数字钟设计原理 3.2.23.2.2 主要仪器及元器件主要仪器及元器件 用到的元件有：7SEG-BCD、74HC30、74LS08、74LS90、555、BUTTON、CAP、CELL、 LED-RED、RES 等。 3.2.33.2.3 系统模块设

6、计系统模块设计 （1） 秒信号发生电路 根据计时的精度确定石英晶振的频率， 采用 32768HZ 的石英晶体振荡器通过 15 次的 分频来获得秒脉冲的信号， 作为计时的基本单位。 选 CD4060 作为秒脉冲发生电路的 主要器件，它是 14 级的二进制计数器/分频器/振荡器。如图 2，C1，C2，晶振，R4， CD4060 等器件构成 32768HZ 振荡器。 3 脚输出 14 分频信号， 图中的 R4 是反馈电阻， 可使内部的非门电阻工作在线性放大区，C2 是微调电容，可改变振荡频率，以保证 精确度。从 3 脚输出的为 32768 的第 14 级二分频，即为 2HZ，经 74LS74（D 触发器） 再作二分频，从而得到秒脉冲（1HZ 信号）为止。 （2） “时” “分” “秒”计数器电路“秒” 、 “分” 、 “时”计数器电路采用双 BCD 同步加法计数器 CD4518，由图 2 得到的秒脉冲送图 3a 秒计数器，由此完成 60 秒计数 功能。由 74LS08 的 3 脚输出信号即为 60 秒的进位时脉冲。 数字电子技术课程设计