数电课程设计报告数字钟的设计.doc

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1、 摘 要 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。诸如，定时报 警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、定 时启闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备，甚至各种 定时电气的自动启动等，所有这些，都是以钟表数字化 为基础的。 关键字：定时、定时、报警、译码显示 目 录 1 任务提出与方案论证1 2 总体设计2 2.1 总体参考方案框图2 2.2 总体设计思路2 3 单元电路设计 3 3.1 定时电路 3.1.1 电路设计3 3.1.2 元件说明3 3.2计数器模块原理3.2.1 电路设计4 3.2.2 元件说明6 3.3译码电路设计原理3.3.1 电路

2、设计73.2.2 元件说明7 3.4整点报时功能原理 3.4.1 电路设计7 3.4.2 元件说明83.5校时功能原理 3.5.1 电路设计9 3.5.2 元件说明9 3.6闹钟功能原理3.6.1 电路设计103.6.2 元件说明103.7显示切换原理3.71 电路设计93.8发声部分原理3.81 电路设计94 仿真图10 5 总结.11 学生姓名： 学号： 专业（班级）： 课程设计题目： 成绩： 指导教师： 年 月 日信息工程学院课程设计任务书7信息工程学院课程设计任务书学 号学生姓名专业（班级）设计题目设计技术参数设计要求参考资料 年 月 日 1 任务提出与方案论证1设计一个有“时”、“分

3、”、“秒” （23 小时59 分59 秒）的 十进制数字显示的电子钟，且有稳定可靠的校时功能 （时、 分）； 2选用中或小规模集成电路组成电子钟，列出调试步骤； 3画出框图和逻辑电路图，简述各部分工作原理，写出设 计实验报告。 4选做部分：整点报时功能。在离整点数10s 时，自动发 出鸣叫声，声长1s，每隔1s 鸣叫1 次，前4 响是低音，后1 响为高音，共鸣叫5 次，最后1 响结束时为整点 （低音频率为500Hz，高音频率为1000Hz）。其主要部分：计时部分，闹钟部分，显示切换部分，控制部分，发声部分 计时部分主要组成部分：震荡器、秒计数器、分计数器、时计数器、 BCD-七段显示译码/驱动

4、器、LED七段显示数码管、时间校准电路 。 闹钟部分：与计时部分相似，只是少了秒信号输入 显示切换部分：完成闹钟与计时模块共用显示模块。故有切换问题。 发声部分：主要由简单却又能达到目标的蜂鸣器组成。2 总体设计 2.1、总体设计框图显示模块 显示切换发声闹钟模块计时模块控制模块2.2、总体设计思路2.21.计时功能实现思路：主要由555计时器产生秒信号，74LS161N芯片完成计数功能，再由CD4511译码器译码，LCD显示器显示。2.22闹钟功能实现思路：该功能的实现采用了两个模块：计时模块和闹钟模块。计时模块完成普通计时功能，闹钟模块完成闹铃时间记忆。2.23显示切换模块实现思路：该模块

5、的的设计思路不难，主要是设计了一组电压控制的单刀双置开关群。用开关群组来实现功能的切换。该模块在实际设计中融入了逻辑判断。可判断计时模块与闹钟模块的输出是否相同，从而达到前面说的闹钟功能的实现 3 详细设计3.1 定时电路2.1 秒信号的产生 由555 定时器 得到1Hz 的脉冲，功能主要是产生标准秒脉冲信号和提供功能扩展电路所需要 的信号。 555计时器构成的多谐振荡器的工作原理：555定时器构成的30s定时电路3.1.2 元件说明电路图中555定时器为NE555，它是一种集模拟、数字于一体的中规模集成电路，其应用极为广泛。555定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 R

6、S 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。3.2计数器模块原理 在数字钟的控制电路中，分和秒的控制都是一样的，都是由一个十进制计数 器和一个六进制计数器串联而成的，在电路的设计中

7、我采用的是统一的器件 74LS161N 的反馈置数法来实现十进制功能和六进制功能，根据74LS161 的结构 把输出端的0101 （十进制为5）用一个与非门74LS00 引到Load 端便可置0，这 样就实现了六进制计数。同样，在输出端的1001 （十进制为9）用一个与非门 74LS00 引到Load 端便可置0，这样就实现了十进制计数。在分和秒的进位时， 用秒计数器的Load 端接分计数器的CLK控制时钟脉冲，脉冲在上升沿来时计数 器开始计数。时计数器可由两个十进制计数器串接并通过反馈接成二十四制计数器。74LS161芯片介绍：门控电路电路图74LS160系列的多进制计数器组成原理：3.3译

8、码电路设计原理： 译码电路主要由CD4511芯片构成。 CD4511是BCD锁存,7段译码,驱动器3.31译码电路设计之星期的显示 关于星期的显示，本小组采用指示灯亮灭来指示星期。3.32 译码电路设计 星期显示的译码电路直接由基本门电路组成：3.4整点报时功能原理 3.5校时功能原理 时钟出现误差时，需校准。当数字钟接通电源或者计时出现误差时，需要校正时间。校时是数字钟应具备的基本功能。对校时电路的要求是，在小时校正时 不影响分和秒的正常计数；在分校正时不影响秒和小时的正常计数。 具体设计方法是：用一个单刀双掷开关切换计数 功能与校时功能，另一端接计数器的脉冲输入端，开关置于函数发生器这一端

9、便 可以校时，置于计数器的进位端便是计时。不校正时间时开关都应打在与非门的那一端。 校时原理图：3.6闹钟功能原理1闹钟模块实现的功能实际只是记忆闹铃时间。原理与计时部分相同。其仿真图为 2 闹钟实现原理不响应闹铃时间记忆普通计时判断cShuchu 闹铃3闹铃时间逻断原理 该功能的实现原理为比较计时模块与闹铃时间记忆模块两者的输出，相同则判断为该闹铃，触发闹铃事件；反之则不触发。 判断的实现借助异或门。3.7 显示切换原理 显示切换模块实质为一由基本门电路实现的电压控制的单刀双置开关群。1 显示切换仿真图3.8发声部分原理 本设计的发声部分有两部分：整点报时和闹铃两者都采用简单而实用的蜂鸣器，

10、简化电路。124仿真 按下开关 5总结电子工程设计训练课不同于我们以前传统意义上的学科，不仅仅是要告诉我们一种知识，更要我们在了解了知识的基础上自己动手将其验证。老师只是在最开始的一堂课上，告诉了我们一些注意事项及需要用到的知识范围。剩下的就都是我们自己的工作了、实验结束后，我们觉得这门课真的很考验综合能力，要求我们具有专业知识的同时，动手能力也一定要强。还要考验两个人的默契及合作能力。是真正考验全面能力的一门学科。 通过这次设计，制作，调试的全过程。提高了我们在电子工程设计和实际操作方面的综合能力，初步培养了在完成工程项目中应具备的基本素质和要求 参考文献1康华光，陈大钦. 电子技术基础模拟部分（第五版）M. 北京：高等教育出版社，20052杨志忠、卫桦林 数字电子技术基础（第二版）：高等教育出版社 2009 3蒋黎红 模电数电基础实验及multisim7仿真：浙江大学出版社，2007 忽略此处.