数字电子钟课程设计 (2)

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1、第 1 页 共 13 页 第一章第一章 摘要摘要 数字钟是采用数字电路实现对时,分,秒，数字显示的计时装置,广泛用于个人家 庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集 成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,运运超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便而且大大地扩展了钟表原先的报时 功能。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。 数字钟计时的标准信号应该是频率相当稳定的 1HZ 秒脉冲， 所以要设 置标准时间源。 数字钟计时周期是 24 小时，因此必须设置 24 小时计数器，应由模为 60 的秒计数器和分计数器及

2、模为 24 的时计数器组成，秒、分、时由七段 数码管显示。 为使数字钟走时与标准时间一致，校时电路是必不可少的。设计中采 用开关控制校时直接用秒脉冲先后对“时” “分” “秒”计数器进行校时操 作。 能进行整点报时。 在从 59 分 50 秒开始， 每隔 2 秒钟发出一次低音 “嘟” 的信号，连续五次，最后一次要求最高音“嘀”的信号，此信号结束即达 到正点。 第 2 页 共 13 页 第二章第二章 序言序言 一、设计课题 数字电子钟 二、设计目的 1. 熟悉数字系统的分析和设计方法； 2. 熟悉合理选用集成电路的方法； 3. 掌握数字钟的设计、组装和调试方法； 4. 培养书写设计报告的能力。

3、三、内容及要求 1、设计一个具有“时” 、 “分” 、 “秒”显示的电子钟（23 小时 59 分钟 59 秒） 。应 具有校正功能。 2、用中小规模集成电路组成电子钟，并在实验向上进行组装、调试。 3、画出框图和逻辑电路图，写出设计，实验总结报告。 第 3 页 共 13 页 第三章第三章 分块电路的设计分块电路的设计 3.13.1 石英晶体振荡器石英晶体振荡器 石英晶体振荡器的特点是频率准确，电路结构简单，频率易调整。 石英晶体振荡电路如图 1 所示，采用反相器等元件构成。利用一个与非门自我反 馈，使它工作在线性状态；然后利用石英晶体 JU 来控制震荡频率，电阻为反馈元件， 电容 C 防止寄生

4、震荡，在输出端得到较稳定的 32768Hz 脉冲信号。 图 1 石英晶体振荡电路 石英晶体振荡器。它还具有压电效应，在晶体某一方向加一电场，则在与此垂直 的方向产生机械振动，有了机械振动，就会在相应的垂直面上产生电场，从而机械振 动和电场互为因果，这种循环过程一直持续到晶体的机械强度限止时，才达到最后稳 定。这用压电谐振的频率即为晶体振荡器的固有频率。 3.23.2 分频器分频器 由于石英晶体震荡器产生较高的 32768Hz 的频率，而电子钟需要秒脉冲，可采用 分频电路实现，具体电路如图 2 所示。先经过 3 次十六分频，在经过 1 次八分频，最 后得到秒脉冲信号。 图 2 分频电路 这里采用

5、两片集成电路计数器 4520 作为分频器，每片集成了两组 4 位二进制计 数器，分为 1/16 分频器，进行串联则得到 8Hz 的脉冲信号，再将第二片的另一组进 行 1/8 分频，最后输出 1Hz 的秒脉冲给计数电路。 第 4 页 共 13 页 3.33.3 计数器计数器 用计数器构成“时” 、 “分” 、 “秒”的计数电路， “秒”和“分”为六十进制计数 器，”时”为二十四进制计数器。可以用六片十进制芯片 74LS160 实现。 3.3.1 60 进制计数器（分、秒） 将两片 74LS160 接成 60 进制计数器，分（秒）个位片为 10 进制，十位片为 6 进 制。具体电路如图 3 所示。

6、 图 3 60 进制计数器 3.3.2 24 进制计数器（时） 将两片 74LS160 接成 24 进制计数器，时个位片为十进制，十位片为二进制。具体 电路如图 4 所示。 图 4 24 进制计数器 第 5 页 共 13 页 3.43.4、译码器、译码器和显示器和显示器 译码是把给定的代码进行翻译，将时、分、秒计数器输出的四位二进制代码翻译 为相应的十进制数，并通过七段字符显示器显示，通常七段字符显示器与译码器是配 套使用的。选用的是七段译码驱动器（74LS48）和数码管（DS）是共阴接法。 图 5 译码显示电路 3.53.5 校时电路校时电路 当开关 K1、K2闭合、K3接左边门电路时，秒信号加至秒个位计数器， 数字钟正常计时。当 K1断开、K2闭合、K3接左边门电路时，秒信号送入时 个位计数器，进行时校对。当 K1闭合、K2 断开、K3接左边门电路时，秒 信号送入分个位计数器，进行分校对。当 K1和 K2闭合、K3接右边门电路 时， 0.1s 脉冲进行秒校对。当秒校对后， K3接左边门电路，数字钟按 校对后的时间工作。电路中运用基本 RS 触发器，以防