数字电路课程设计-多功能数字时钟设计

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1、 1 多功能数字时钟设计报告 目录 一、设计任务和要求2 二、设计的方案的选择与论证2 (1) 总体电路分析2 (2) 仿真分析3 (3) 仿真说明3 三、电路设计计算与分析4 （1） 小时计时电路4 （2） 分钟计时电路5 （3） 秒钟计时电路7 （4） 校时选择电路8 （5） 整点译码电路9 （6） 定时比较电路11 （7） 脉冲产生电路12 四、总结及心得13 五、附录15 （1） 元器件明细表15 （2） 附图17 六、参考文献17 2 一、 设计任务和要求 实现 24 小时的时钟显示、校准、整点报时、闹铃等功能。 具体要求： （1）显示功能：具有“时” 、 “分” 、 “秒”的数字显

2、示（ “时”从 023，分 059， 秒 059） 。 （2）校时功能：当刚接通电源或数字时钟有偏差时，可以通过手动的方式去校 时。 （3）整点报时：当时钟计时到整点时，能进行整点报时。 （4）闹铃功能：在 24 小时之内，可以设定定时时间，当数字时钟到定时时间时 能进行报时提醒。 二、 设计的方案的选择与论证 （1） 总体电路分析 总体电路设计是将单元电路模块小时计时电路、分钟计时电路、秒计时电路、校 时选择电路、整点译码电路、闹钟电路等模块连接在一起，外接输入开关和输出 显示数码管构成。总体结构图如下： （2） 仿真分析 单击运行按钮，可观测仿真结果。电路能完成显示计时、校时、整点报时以及

3、闹 铃等功能。 1 计时功能。当开关 S1、S2 都处于左边触点时，数字时钟工作于计时状态。此 时，电路中的秒计时电路、分计时电路以及小时计时电路分别对秒脉冲、分脉冲 和小时脉冲进行计数。计数结果经数码管显示计时时间值。 时显示电路 分显示电路 秒显示电路 时译码电路 分译码电路 秒译码电路 时计数电路 分计数电路 秒计数电路 校时选择电路 闹钟电路 秒脉冲产生电路 3 2 校时功能。当开关 S1、S2 都处于右边触点时，数字时钟工作于校时状态。按 瞬态按钮 B 键，可以选择对“小时” 、 “分钟”和“秒钟”进行校时。校时时通过 开关 S3（按 C 键）手动输入校时时间。 3 整点报时功能。整

4、点译码电路通过识别整点时间，产生整点报时信号。当前 时间为零点时，会产生整点报时，此时探针会亮，蜂鸣器会响。 4 闹钟报时功能。通过校时功能将“小时” 、 “分钟”和“秒钟”设定在某一时 间点，然后重新校时，调整到设定点以前的某一时间，当时钟到达设定点时，信 号灯会亮，并且蜂鸣器会响。 （3） 仿真说明。 1 因版面有限，总设计图并未纳入本设计报告中，而是在此之外通过 PROTELL 画图，用 A3 纸另外打印。这样看图较为清晰。 2 采用总线方式，使信号线连线简介、美观，电路可持续性强。 三、 电路设计计算与分析 （1） 小时计时电路。小时计时电路如下图： 4 该电路用两片 74LS160

5、构成二十四进制计数器， 与非门 74LS00D 构成译码 电路，该译码电路能识别代码“24” ，输出信号使CLR=0，计数器的计数值被置 0.所以，整个计数器的技术状态图为 00 至 01 至 02 至至 23 至 24（暂态）至 00 至 01 至，共有 24 个稳定状态。 （2） 分钟计时电路。分钟计时电路如下图： （3） 秒钟计时电路。秒钟计时电路如下图： 5 该电路用两片 74LS160 构成六十进制计数器， 与非门 74LS00D 构成译码电 路，该译码电路能识别代码 59。整个计数器的计数状态图为 00 至 01 至至 58 至 59 至 00,共有 60 个稳定的状态。其封装引脚同小时计时电路。 （4） 校时选择电路。校时选择电路如下图： 校时选择电路用计数器 74LS160 和译码器 74LS138 组成，计数器 74LS160 设计为三进制计数器，译码器的输出为反变量，其输出要接反向器。 （5） 整点译码电路。 整点译码电路的作用是识别整点时间信号，以实现整点报时的功能。整点时间信 号的特征是零分，零分作为数字量来说，是一个代