数电课程设计--多功能数字钟的设计

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1、 1 课课 程程 设设 计计 课程名称 数字电路课程设计数字电路课程设计 题目名称 多功能数字钟的设计多功能数字钟的设计 学生学院 物理与光电工程学院 专业班级 光信息科学与技术 2012 年 3 月 31 日 2 题目名称 多功能数字钟的设计多功能数字钟的设计 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 摘要 3 1设计目的任务及要求 . 4 2 方案设计与论证 5 2.1 时间脉冲产生电路 . 5 2.2 分频器电路 . 7 2.3 时间计数器电路与译码驱动及显示单元电路 . 8 2.4 校时电路 . 9 2.5 报时电路 10 3 单元电路的设计 . 11 3.1 时间脉冲产生电路的设计 1

2、1 3.2 计数与译码显示电路的设计 12 3.3 校时电路的设计 . 13 3.4 报时电路 . 14 3.5 电路总图 15 4 仿真结果及分析以及实物制作 . 16 4.1 时钟结果仿真 16 4.2 仿真结果分析 16 4.3 实物制作 17 5 心得与体会 . 18 6 参考文献 . 19 7 元件清单 . 19 8 部分芯片结构附录 . 20 3 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，具有更长的使用寿命，已得到广泛的使用。 数字钟的设计方法有许多种,例如,可用中小规模集成电路组成电子钟；也可以利 用专

3、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等。这些方法都各有其特点，其中利用单片机实现的电子钟具有 编程灵活，并便于功能的扩展。但这里为了学习数字电路，包括对组合逻辑电路与时 序电路的学习，采用中小规模集成电路组成数字钟。 4 1设计目的任务及要求 1.1设计目的设计目的 1）掌握数字钟的设计、组装与调试方法。 2）熟悉集成电路的使用方法。 1.2 设计任务与要求设计任务与要求 1）时钟显示功能，能够以十进制显示“时” 、 “分” 、 “秒” 。 2）具有校准时、分的功能。 3）整点自动报时，在整点时，便自动发出鸣叫声，时长 1s。 选做： 1）

4、闹钟功能，可按设定的时间闹时。 2）日历显示功能。将时间的显示增加“年” 、 “月”、 “日” 。 1.3 系统原理框图 数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）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 标准的 1HZ 时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。 图 1 所示为数字钟的一般构成框图。 图 1 系统原理框图 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 5 方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。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

5、路。 分频器电路：分频器电路将 32768HZ 的高频方波信号经 32768（ 15 2）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。 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。 译码驱动电路：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，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。 整点报时电路：一般时钟都应具备整点报时电路功能,即在时间出

6、现整点,数字钟会 自动报时,以示提醒.其作用方式是发出一秒或连续的或有节奏的音频声波,较复杂的也可 以是实时语音提示。 2 2 方案设计与论证方案设计与论证 2.12.1 时间脉冲产生电路时间脉冲产生电路 方案一：由集成电路定时器 555 与 RC 组成的多谐振荡器作为时间标准信号源。 图 2 555 与 RC 组成的多谐振荡器图 6 方案二:振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时 的准确程度，通常选用石英晶体构成振荡器电路。石英晶体振荡器的作用是产生时间标准 信号。因此，一般采用石英晶体振荡器经过分频得到这一时间脉冲信号。 图 3 石英晶体振荡器图 用 555 组成的脉冲产生电路: R1=15*103，R2=68*103，C=10F ，则 555 所产 生的脉冲的为:f=1.43/(R1+2*R2)*103*10*106=0.947Hz,而设计要求为 1Hz,因此其