多功能数字钟课程设计报告

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1、 电子技术课程设计报告书 课题名称 姓名 学号 院、系、部 专业 指导教师 2016 年 6 月 12 日 一、设计任务及要求： 用中小规模集成芯片设计并制作多功能数字钟，具体要求如下： 1、准确及时， 以数字形式显示时（0023） 、 分（0059） 、秒（00 59）的时间。 2、具有校时功能。 指导教师签名： 2016 年 6 月 日 二、指导教师评语： 指导教师签名： 2016 年 6 月 日 三、成绩 指导教师签名： 2016 年 6 月 日 多功能数字钟课程设计报告 1 设计目的 一、设计原理与技术方法： 包括：电路工作原理分析与原理图、元器件选择与参数计算、电路调试方法与结果说明

2、； 软件设计说明书与流程图、软件源程序代码、软件调试方法与运行结果说明。 1、电路工作原理分析与原理图 数字钟实际上是一个对标准频率（1Hz）进行计数的计数电路。由于标准的 1Hz 时间信号必须做到准确稳定， 所以通常使用输出频率稳定的石英晶体振荡器电路构成数字钟 的振源。又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。因此一个具有计时、校时、报时、显示等基本功能的数字钟主要由振荡器、 分频器、计数器、译码器、显示器、校时电路、报时电路等七部分组成。石英晶体振荡器产 生的信号经过分频器得到秒脉冲后，秒脉冲送入计数器计数，计数结果通过“时” 、 “分” 、

3、 “秒”译码器译码，并通过显示器显示时间。由以上分析可得到原理框图如下图 图 1 实验原理框图 2、元器件选择与参数计算 （1）晶体振荡电路：产生秒脉冲既可以采用 555 脉冲发生电路也可以采用晶振脉冲发生电 路。 若由集成电路定时器 555 与 RC 组成的多谐振荡器作为时间标准信号源， 可使 555 与 RC 组成多谐振荡器，产生频率 f=1kHz 的方波信号，再通过分频则可得到秒脉冲信号。晶体振 荡器电路则可以给数字钟提供一个频率稳定准确的 32768Hz 的方波信号， 可保证数字钟的走 时准确及稳定。 相比二者的稳定性， 晶振电路比 555 电路能够产生更加稳定的脉冲， 数字电路中的时

4、钟是由 振荡器产生的， 振荡器是数字钟的核心。 振荡器的稳定度及频率的精度决定了数字钟计时的 准确程度，所以最后决定采用晶振脉冲发生电路。石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、 电路结构简单、频率易调整，它是电子钟的核心，用它产生标准频率信号，再由分频器分成 秒时间脉冲。 所以秒脉冲晶体振荡选用 32768Hz 的晶振，该元件专为数字钟电路而设计，其频率较低，有 利于减少分频器级数。从有关手册中，可查得 C1、C2 均为 20pF。当要求频率准确度和稳定 度更高时，还可接入校正电容并采取温度补偿措施。由于 CMOS 电路的输入阻抗极高，因此 反馈电阻 R1 可选为 20M。 （2）分频器电路：分

5、频器电路将 32768Hz 的高频方波信号经 32768（152）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。该电路可通过 CD4060 与双 D 触发器 74LS74 共同实现。 （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。计数器可以使 用十进制的 74LS160。 （4）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

6、保证数码管正常工作提供足够的工作电流。译码器可以使用 CD4511。 （5）校时电路：可以通过基本的门器件、电阻与开关实现。由设计的电路图可选择与非门 74LS00。 （6） 整点报时电路： 一般时钟都应具备整点报时电路功能,即在时间出现整点前数秒内,数字 钟会自动报时,以示提醒.其作用方式是发出连续的或有节奏的音频声波。 3、电路调试方法与结果说明 （1）电路调试方法 数码管的调试： 可以用万用表的负极接数码管的 3 或 8 脚， 正极依次接数码管剩余的管脚 所接电阻的另一端， 并将万用表调至测发光二极管档位， 从而测试数码管的显示是否正确。 “时” “分” “秒”电路的调试：将“时” “分” “秒”电路连接完成后，可以用函数信号发 生器产生的 1Hz 方波信号分别作为“时” 、 “分” 、 “秒”的个位 74LS160 的计数脉冲，从而测 试“时”是否为 24 进制， “分”和“秒”是否为 60 进制。 校时电路的调试： 先将电路外接用函数信号发生器产生的 2Hz 方波信号， 再分别通过校时、 校分电路开关的断开、 闭合以及开关闭合