数字电子技术课程设计--数字钟的电路设计

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1、 电气与电子信息工程学院电气与电子信息工程学院 数字电子技术课程设计报告数字电子技术课程设计报告 设计题目：设计题目： 数字钟的电路设计数字钟的电路设计 专业班级：专业班级： 电气电气 112 班班 学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 指导教师：指导教师： 设计时间：设计时间： 2013.06.172013.06.28 教师评语： 成绩 评阅教师 日期 数字钟的电路设计报告 一、设计任务及要求 通过对数字电子技术课程的学习，让同学掌握数字电子技术课程的 基本理论以及方法，加深学生对理论知识的理解，同时积极有效的提高了学生的 动手能力，独立思考和解决问题的能力，创新思维能力、协调能力，以及团结

2、合 作、互帮互助的优良传统。为了充分体现这些精神和能力，所以让同学独立自主 的制造一个数字时钟，故，对同学设计的数字时钟进行如下要求： 时钟显示功能，能够以十进制显示“时” ， “分” ， “秒” 。 二、设计的作用、目的 （1）在同学掌握数字电子技术课程的基本理论以及方法的基础上，加深 学生对理论知识的理解，同时积极有效的提高了学生的动手能力，独立思考和解 决问题的能力， 创新思维能力、 协调能力， 以及团结合作、 互帮互助的优良传统。 （2）掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、安装、 测试方法；进一步巩固所学的理论知识，提高运用所学知识分析和解决实际问题 的能力。 （3

3、）. 熟悉集成电路的引脚安排，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。 （4）. 通过对数字时钟原理的学习，增强同学们的理论知识以及思维能力。此 次实验设计不单是理论的实现，相反的，更多的在于操作能力的锻炼。通过对数 字时钟的实践操作，让同学们从中收获甚多。 （5）. 掌握数字钟的设计、调试方法。 三、设计过程 1. 方案设计与论证 数字钟的逻辑结构主要包括有六十进制计数器、二十四进制计数器（其 中包括六十进制计数器和二十四进制计数器均由十进制计数器 74LS160 接 成） 、动态显示译码器、LED 数码管显示环节、

4、555 定时器（可以提供一个比 较精确的 1Hz 的时钟脉冲） ，时间设置环节可以提供时间的初始设置，动态显 示译码器提供将 BCD 代码(即 8421 码)译成数码显示管所需要的驱动信号， 使 LED 数码管用十进制数字显示出 BCD 代码所表示的数值。 数字钟电路系统的组成框图： 图 1：数字电子时钟系统框图 时显示器 分显示器 秒显示器 时译码器 分译码器 秒译码器 24 时计数器 60 分计数器 60 秒计数器 校时电路 555 定时器 2. 单元电路设计、参数计算和元器件的选择 (1)555 定时器的设计 555 定时器是一种多用途的数字 模拟混合集成电路，利用它能极方便地 构成施密

5、斯触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。由于使用灵活、方便，所以 555 定时器在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域 中都得到了应用。 本设计方案使用 555 多谐振荡器来产生 1HZ 的信号。 通过改变相应的电阻电 容值可使频率微调，不必使用分频器来对高频信号进行分频使电路繁复。虽然此 振荡器没有石英晶体稳定度和精确性高，由于设计方便，操作简单，成为了设计 时的首选，但是由于与实验中使用的 555 芯片产生的脉冲相比较，利用晶振产生 的脉冲信号更加的稳定，通过电压表的测量能很好的观察到这一点，同时在显示 上能够更加接进预定的值，受外界环境的干扰较少，一定程度上优于使用 5

6、55 芯片产生信号方式。最终我们选择了 555 定时器作为秒脉冲发生器。在 555 定时 器的外部接适当的电阻和电容元件构成多谐振荡器， 再选择元件参数使其发出标 准秒信号。 555 定时器的功能主要由上、 下两个比较器1、 2 的工作状况决定。 若复位端 加低电平或接地,可使电路强制复位,不管 555 电路原处于什么状 态,均可使它的输出为“0”电平。 只要在 555 定时器电路外部配上两个电阻及 两个电容元件,并将某些引脚相连,就可方便地构成多谐振荡器。 555 是数字钟脉冲产生的核心部分。为了保证脉冲的准确性与稳定性，R1 和 R2 采用可调电阻，经过不断的调试，R1 的阻值大约在 15K 左右，R2 的电阻大 约在 68K 左右，电容 C 大小为 10uF，经过多次调试后可以得到频率为 1Hz 的秒 脉冲，并将其作为整个多功能数字钟的脉冲源，作为计数器计数等功能之用