12时制数字电子钟.docx
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12时制数字电子钟
电子课程设计
——12时制数字电子钟
学院：
电子信息工程学院
专业、班级：
姓名：
学号：
指导老师
2014年12月17日
一、设计任务与要求…………………1
二、总框体图…………………1
三、选择器件…………………1
四、功能模块…………………7
五、总体设计电路图…………………10
六、总结…………………11
12时制数字显示电子钟
一、设计任务与要求
任务：
设计一个数字显示电子时钟
要求：
1、时钟的“时”要求用两位显示（1—12）；
2、时钟的“分”、“秒”要求各用两位显示；
3、整个系统要有校时部分（可以手动，也可以自动），校时时不能产生进位；
4、能显示上午、下午标志。
5、5V电源模块的设计。
二、总框体图
数字钟的原理框图如图所示，它是由脉冲电路、计秒电路、计分电路、计时电路、校时电路、校分电路等组成。
三、选择器件
1、数码显示器
电路原理图：
逻辑图：
2、74LS160芯片
此芯片为十进制计数器，可加可减，本设计只用到加，其中RCO为进位端，CLR为清零端，ENT和ENP为使能端，必须接到一起接到高电平，LOAD为置数端，CLK为脉冲输入端。
其逻辑图如下图
管脚图：
3、异或门74LS136D
其逻辑功能表如下：
逻辑电路如下：
4、非门74LS04D
逻辑功能表：
5、与非门74LS01D
逻辑功能表
K1
K2
y
1
1
0
0
1
1
1
0
1
0
0
1
逻辑电路：
6、74LS13D
其逻辑功能表如图
JK触发器具有置0、置1、保持和翻转四个功能
四、功能模块
（1）秒和分计数器的设计
在数字钟的控制电路中，分和秒的控制都是一样的，都是60进制，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，在电路的设计中我采用的是统一的器件74160的置数法来实现十进制功能和六进制功能。
74160为异步复位，同步置数，ENP，ENT同时为一时才可以计时，其中之一为高电平时，则保持。
RCO产生进位信号。
74160相对于其他芯片来说，功能较少，使用简单，但是也因功能简单导致在实现数字钟的某些特定功能时需要加入比较多的附加电路。
如74160没有减计数的功能，须寻求其他方法来解决，设计较复杂。
，由于不准备设计减计数，在功能能满足要求的前提下，该芯片使用简单，适合此次设计。
由于用的是异步置数，把输出端的0110用一个与非门7401引到秒个位和十位的CLR端便可以清零，当其到“60”时出现暂态，并不出现。
同时引导分个位计数器的CLK端，计数器得到脉冲信号就开始加“1”。
当分计数器进位时用同样地方法向时计数器进位。
60进制秒和分计数器
（2）时计数器的设计
时计数器是12进制计数器。
数字钟的小时要用到2进制，要用到十进制，并且在计数到12时要变到“01”，所以不能用单纯的十进制计数器，当计数计到12时，即显示的十位为1和个位为2时清零，这可以用与非门反馈接到清零或置数端来实现。
同时分计数器也开始向时个位计数器进位，“01”得以实现。
考虑到器件的统一能增强调试的成功性，同样采用两片74160十进制计数器产生计数和进位.。
12进制时计数器
（3）上下午灯的显示
上下午灯显示用红灯代表上午，绿灯代表下午，要用到JK触发器，当时计数器满12变01时，用与非门引出线来接一个非门，再到JK触发器的CLK端，输出状态变化，灯的状态也随之改变。
到下一次脉冲信号到CLK的时候灯的状态再次改变。
（4）校时功能的设计
校时功能要用到锁存器，以及一个异或门，将开关信号和进位信号一同输入，引到分计数器和时计数器的CLK端，开关开启时低电平输入CLK端，计数器开始加数，从而达到手动控制校时的功能。
（5）多谐振荡器
利用定时器555组成多谐振荡器，输出1HZ的秒脉冲。
多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波发生器。
“多谐”指矩形波中除了基波成分外，还含有丰富的高次谐波成分。
多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态。
在工作时，电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换，由此产生矩形波脉冲信号，常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。
（6）5V电源模块的设计
五、总体设计电路图
数字钟主要分为数码显示器、60进制和12进制计数器、这几个部分。
使用芯片74160，并采用置数法分别组成六十进制的“秒”计数器、六十进制“分”计数器，12进制“时”计数器。
工作时，多谐振荡器的“秒”脉冲信号送至计秒电路，当计秒电路满60时，输出秒进位信号，送计分电路。
当计分电路满60时，输出分进位信号，送计时电路。
当计时电路满12时，“时”、“分”、“秒”计数器同时自动清零。
显示上午、下午时，用红灯代表上午，绿灯代表下午，此时可以用一个D触发器，当“时”计数器满12时输出信号至D触发器的置数端，从而使两灯交替亮。
六、总结
（一）软件
经过长达两个星期的设计与思考，最终在Multisim上完成了数字钟的模拟。
其间遇到了许多问题，但最后都一一得到解决。
现将心得体会总结如下：
1．设计初期要考虑周到，否则后期改进很困难。
应该在初期就多思考几个方案，进行比较论证，选择最合适的方案动手设计。
总体设计在整个设计过程中非常重要，应该花较多的时间方案确定后，才开始设计。
设计时，多使用已学的方法，如列真值表，化简逻辑表达式，要整体考虑，不可看一步，做一步。
在整体设计都正确后，再寻求简化的方法。
2．在设计某些模块的时候无法把握住整体，这时可以先进行小部分功能的实现，在此基础上进行改进，虽然可能会多花一些时间，但这比空想要有效的多。
3．通过这次对数字钟的设计与制作，让我受益匪浅。
首先让我们了解了设计电路的程序，也让我们了解了数字钟的原理和设计理念。
（二）硬件
在硬件操作过程中，我按照仿真电路图连实物图，发现并没有仿真时那么容易实现功能，第一次连完后，数码管并没有数字，在检查了芯片无误后，我发现线路中出现了错误，74ls160的CLK端没有输入脉冲，计数器并没有实现加法功能，在重新接线后，终于得以实现功能。
我努力将理论中所学的知识灵活地运用起来，并在调试中会遇到各种各样的问题，电路的调试提高了我们解决问题的能力，学会了在设计中独立解决问题，也包括怎样去查找问题。
似乎所有的事都得自己新手去操作才会在脑海中留下深刻的印象，这个小小的课程设计让我可以熟练的操作Multisim软件，也了解了不少器件的功能的应用，也加深了对数字电路认识和理解。
遇到问题，解决问题，不仅巩固了书本的知识，同时也学到了新的学问，明白了实践的可贵性。
动手能力的提高，细心与耐心的培养，品尝自己劳动成果的喜悦，是我们在这次课程设计中最大的收获。
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