数字时钟课程设计报告.docx
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数字时钟课程设计报告
数字电子技术课程设计报告
题目多功能数字钟
学院机械工程学院
专业测控技术与仪器
班级
学生姓名
学号
2014年1月6日至1月10日共1周
指导教师（签字）
数字时钟
摘要
数字电子钟就是一种用数字显示秒﹑分﹑时的记时装置,与传统的机械时钟相比,它一般具有走时准确﹑显示直观﹑无机械传动装置等优点,因而得到了广泛的应用:
小到人们的日常生活中的电子手表、电子闹钟,大到车站﹑码头﹑机场等公共场所的大型数字显电子钟。
本课程设计就是要通过简单的逻辑芯片实现数字电子钟。
要点在于用555芯片连接输出为一秒的多谐振荡器用于时钟的秒脉冲,用74LS160（10进制计数器）、74LS00（与非门芯片）等连接成60与24进制的计数器,再通过数码管显示,构成简单数字时钟。
关键词数字时钟、计数器、555芯片、分频器
技术要求
1、能显示24小时制的时、分、秒（23小时59分59秒）;
2、具有校时功能,可以分别对时或分进行单独校时,使其校正到标准时间;
3、用555定时器组成的多谐振荡器产生时钟脉冲,脉冲频率稳定在1KHz;
4、用三级74LS90组成千分频器,用千分频器将555多谐振荡器产生的1KHz时钟脉冲降频到1Hz。
5、具有闹钟功能。
一、系统综述
数字时钟电路就是一个典型的数字电路系统,其由时、分、秒计数器以及校时与显示电路组成。
其主要功能为计时、校时。
利用60进制与24进制递增计数器子电路构成数字时钟系统,由2个60进制同步递增计数器完成秒、分计数,由1个24进制同步递增计数器完成小时计数。
秒、分、时计数器分别都以两个74LS160同步级联而成,秒、分、时计数器之间采用异步级联的方式。
清零电路
24进制
时计数器
60进制
分计数器
数值比较器
数值比较器
灯
555振荡器
分频器
显示器
显示器
显示器显示器显示器
24进制60进制60进制
时计数器分计数器秒计数器
校时电路校分电路
}
图1、设计框架图
二、单元电路设计
1、60进制计数器
分与秒的计数器为60进制计数器,该计数器有两片74LS160十进制计数器U1、U2与一片74LS13与非门组成。
图2、60进制计数器电路图
第一个状态最后一个状态
图3、60进制计数器模拟结果
2、24进制计数器
时的计数器为24进制计数器,该计数器有两片74LS160十进制计数器U13、U17与一片74LS10与非门组成。
图4、24进制计数器电路图
第一个状态最后一个状态
图5、24进制计数器模拟结果
3、555多谐振荡器
石英晶体振荡器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点,被应用于家用电器与通信设备中。
因其具有极高的频率稳定性,故主要用在要求频率十分稳定的振荡电路中作谐振元件。
用石英晶体振荡器作为脉冲产生器,能够使数字时钟达到很高的精度。
同时成本也相对较高。
这里就是采用的就是有555芯片组成的多谐振荡器来作为频率脉冲产生器,其输出的脉冲频率为1KHz。
555芯片组成的多谐振荡器要输出符合要求的频率脉冲,其对电阻与电容的精度要求较高。
不太容易输出严格符合要求的频率脉冲。
由公式得:
T≈0、7（R2+2R1）C2
f=1/T≈1、44/（R2+2R1）C2
计算得:
C2=1、0uF;R2=440Ω;R1=500Ω
经仿真模拟把R2调整为400Ω时,输出频率更加接近于1KHz。
图6、555多谐振荡器电路图
图7、555多谐振荡器模拟结果
4、千分频器
千分频器由3个74LS90级联而成,每级分频将频率为上一级的十分之一。
三级级联组成千分频器,把555多谐振荡器产生的1KHz脉冲降低到1Hz,用以供计数器计数,达到时钟的效果。
图8、千分频器电路图
（图中函数信号发生器输出的为10KHz的方波信号）
图9、千分频电路模拟结果
5.振荡器与分频器连接
6、时钟电路（包括校时电路）
把两个60进制计数器与一个24进制计数器一异步级联的方式连载一起,就组成了数字时钟的电路。
其中开关J1控制整体清零,J2控制校准时,J3控制秒清零,J4控制校准分。
校时、分脉冲由脉冲发生器提供,每经过一个脉冲周期被校准计数器的个位增加一。
图6、时钟电路图
7、闹钟功能
闹钟功能与上述部分一样,通过设置时、分数值,链接两边显示器通过比较器比较结果输出信号
三、系统综述
使用经千分频器处理过的555多谐振荡器产生的脉冲信号,代替函数信号发生器给时钟电路提供脉冲信号。
经过把上述各单元电路组合在一起就构成了数字时钟的整体电路,该电路基本上实现了设计要求。
图8、总体电路图
图9总体电路图
结束语
这次课程设计就是对这学期数字逻辑课程所学内容的一次综合练习,从中不仅强化了我对教材中知识的理解与掌握。
而且也拓展了我在数字电子技术方面的知识,与对自己所学专业的认识。
课程设计更就是一个把所学知识应用于实践的过程,它对我动手能力的提高不言而喻。
同时我从这次课设中知道:
知识不仅仅就是写在书本上的文字与死板的理论,它更就是指导我们实践的工具。
一些比较简单的逻辑器件,经过一定的理论知识分析,将它们组合在一起就构成了我们生活中普遍应用,几乎必不可少的电子时钟。
完成课程设计的任务以后,瞧到自己的成果感到很有成就感,从而加强了自己对本课程的兴趣,更加有利于对本课程方面知识的进一步拓展性学习。
参考文献
1.林涛主编《数字电子技术基础》清华大学出版社2006、06
2.姜书艳主编《数字逻辑设计及应用》清华大学出版社2007、12
3.WilliamKleitz陶国彬、赵玉峰译《数字电子技术——从电路分析到技能实践》科学出版社2008、01
4.荀殿栋徐志军《数字电路设计实用手册》电子工业出版社2003、07
元器件明细表,附图
序号
名称
型号参数
数量
1
加法计数器
74LS160D
10
2
555定时器
555-VIRTUAL
1
3
非门
7405N
2
4
与非门
7413N、7410N
3、2
5
分频计数器
74LS90N
3
6
电阻
400Ω、500Ω
1、2
7
电容
1、0uF、0、01uF
1、1
8
导线
若干
9
数码管
DCD-HEX、DCD-GREEED
10
10
比较器
74LS85N
4
11
与门
74LS09D
3
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