数字电路课程设计--数字钟

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1、 Page 1 引言引言 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，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。 此次设计数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟。而且通过数字钟 的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。且由于数 字钟包括组合逻辑电路和时叙电路。通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时 序电路的原理与使用方法。 1、设计任务与要求 设计一个多功能的数字钟。要求如下： 1) 时间以 24 小时为

2、一个周期； 2) 显示时、分、秒； 3) 具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间； 4) 计时过程具有报时功能，当时间到达整点前 10 秒进行蜂鸣报时； 5) 为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。 2、方案的论证与选择 数字钟实际上是一个对 1HZ 频率进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能 与标准时间一致，故需要在电路时行加一个校时电路，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电路构成数字钟，我这里采用的是 555 定 时器和 RC 电路构成振荡器的方案。 Page 2 1) 振荡器电路：一般来说，振荡器的频率

3、越高，计时的精度越高。在本次课程设计中， 采用的是集成定时器 555 与 RC 组成的多谐振荡器，经过调整输出 1000HZ 脉冲。 2) 分频器电路：分频器电路将 1000HZ 的方波信号经 1000 次分频后得到 1HZ 的方波信 号供秒计数器进行计数。分频器实际上也是计数器。 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为 60 进制的计数器，时个位和时十位计数器为 24 进制的计数器。 4) 译码显示电路：译码显示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做够的工作电流，采用的是自带译码功能的数 码

4、管。 5) 整点报时电路：一般时钟都具备整点报时电路功能，即在时间出现整点前 10 秒内，数 字钟自动报时。作用方式是再整点前 10 秒内，出现奇数秒时报时灯发光，从而实现在 最后十秒内闪烁 5 次。 6) 校时电路：由于数字钟的初始时间不一定是标准时间，而且在数字钟的运行过程中可 能出现偏差，所以需要校时电路来对”时、分“显示数字进行校正。 3、单元电路的设计和元器件的选择 3.1、六进制计数电路的设计 由于在 EWB5.0 这个仿真软件上面只找到了 74160 这个芯片，所以采用这个芯片来制作六 进制、十进制、六十进制的电路,采用的是反馈清零法.以下为六进制主循环状态图: 以下为六进制电路： 0000 0011 0100 0001 0101 0010 Page 3 3.2、十进制计数电路的设计 下面为十进制的主循环状态图: 3.3、六十进制计数电路的设计 0000 0101 0001 0010 0011 0100 1001 1000 0111 0110 Page 4 3.4、时间计数电路的设计 理论计算：555 定时器的脉冲时间是由于 RC 充放电确定的。 根据三要素公式：