林晓强数电课程设计5Word文件下载.docx

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1.2选作………………………………………………1

2数字钟的基本原理与电路设计…………………………1

2.1方案比较…………………………………………1

2.2数字钟的原理……………………………………2

3原理图和程序设计…………………………………………2

3.1、设计原理与总图…………………………………2

3.2、555振荡器原理图…………………………………3

3.3、分频器………………………………………………4

3.4、计数器………………………………………………4

3.5、译码器………………………………………………4

3.6、显示器………………………………………………5

3.7、校时电路……………………………………………5

3.8、整时报时功能………………………………………6

4元件清单……………………………………………………7

5总结报告……………………………………………………7

6参考文献……………………………………………………8

图

图1数字钟整机逻辑图………………………………………2

图2原理总图…………………………………………………3

图3555振荡电路……………………………………………3

图4分频器……………………………………………………4

图5计数器………………………………………………………4

图6译码器……………………………………………………5

图7数码管……………………………………………………5

图8校时电……………………………………………………6

图9整点报时电路……………………………………………6

表

表1元件清单…………………………………………………7

绪论

数字钟被广泛用于个人家庭，车站，码头，办公室等公共场所，成为人们日常的必需品。

由于数字集成电路的发展与石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度远远超过了老式钟表，钟表的数字化给人们的生产生活带来了极大的方便而且数字钟是采用数字电路实现“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。

钟表的数字化在提高报时精度的同时，也大大扩展了它的功能，诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、定时启闭路灯等。

通过数字钟功能的实现让我开始从理论学习的轨道上逐渐引向实际运用，从已学过的定性分析、定量计算的方法，逐步掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方法，同时，课程设计报告的书写，为今后从事技术工作撰写科技报告和技术资料打下基础。

因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

功能数字钟的电路设计

1、设计功能要求

1.1.1设计任务与要求

（1）时钟显示功能，能够以十进制显示“时”、“分”、“秒”。

（2）具有校准时、分的功能。

（3）整点自动报时，在整点时，便自动发出鸣叫声，时长1s。

1.1.2选做

（1）闹钟功能，可按设定的时间闹时。

（2）日历显示功能。

将时间的显示增加“年”、“月”、“日”。

2、数字钟的基本原理及电路设计

2.1方案比较

方案1：

振荡器采用51单片机内部的振荡器，51单片机系列本身应有一个11.0592MHZ的晶振。

通过中断和精确的校准同样可以实现时钟计数功能，缺点是准确性不稳定，和对年月日的编程不太容易。

方案2：

振荡器采用555振荡器。

用了555定时器接成的多谐振荡器，由公式：

T=T1+T2=（R1+2R2）C1ln2f=1/T可以求出振荡器的振荡频率。

555振荡器是我们课本所教授内容，选用它有助于对于数字模拟电路的从新复习与巩固，加深对数字电路的了解。

出于课本的原因，有助学习提高与巩固以及555振荡器便已实现功能，能更好的完成任务，所以选用了方案2.

2.2数字钟的原理

一个具有计时、校时、报时、显示等基本功能的数字钟主要由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器、校时电路、报时电路等七部分组成。

石英晶体振荡器产生的信号经过分频器得到秒脉冲，秒脉冲送入计数器计数，计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器译码，并通过显示器显示时间。

数字钟的整机逻辑框图，如图1所示。

图1数字钟整机逻辑图

3、原理电路和程序设计

3.1、设计原理与总图

数字电子钟是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。

它由振荡器、分频器、计数器、译码器和显示器电路组成。

振荡器产生的时钟信号经过分频器形成秒脉冲信号，秒脉冲信号输入计数器进行计数，并把累计结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。

秒计数器电路计满60后触发分计数器电路，分计数器电路计满60后触发时计数器电路，当计满24小时后又开始下一轮的循环计数。

通过校时电路可以对分和时进行校时，且计时过程具有报时功能。

图2原理总图

3.2、555振荡器电路

如图所示，用了555定时器接成的多谐振荡器，由公式：

图3555振荡器电路

3.3、分频器

时间标准信号的频率很高，要得到秒脉冲，需要分频电路。

本设计采用的事74ls90d的分频器，最终得到一个1hz的信号，输入秒时钟。

图4分频器

3.4计数器

整个计数器电路由秒计数器、分计数器、时计数器串接而成。

秒计数器和分计数器各自由一个十进制计数器和一个六进制计数器串接组成，形成两个六十进制计数器。

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。

图5计数器

3.5译码器

译码器由六片74LS48组成，74LS48驱动器是与8421BCD编码计数器配合用的7段译码驱动器。

一片74LS48驱动一只数码，72LS48是集电极开路输出，为了限制数码管的导通电流，在72LS48的输出与数码管的输入端之间均应串有限流电阻。

图6译码器

3.6、显示器

本系统用七段发光数码管来显示译码器输出的数字，发光数码管有两种：

共阳极或共阴极。

74LS48驱动器是低电平输出，采用共阴极数码管。

译码驱动显示电路译码驱动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足够的工作电流。

译码驱动显示电路如图

图7数码管

3.7、校时电路

刚接通电源或走时不准时，都需要进行时间校准，当开关闭合时，每来一个脉冲数码管的时或者分将加1。

如J1闭合，每来一个一个脉冲，分数码管加1，J2闭合，每来一个脉冲，时数码管加1.

图8校时电路

3.8、整点报时功能

整点自动报时，由一个74LS08D控制，

1）当秒数码管有一个溢出脉冲时，X1灯亮其他无反应，

2）分数码管溢出时，X2灯亮，

3）当秒数码管和分数码管同时溢出时，即到达整点，buzzer自动响。

图9整点报时电路

4、元件清单

元件名称

规格

数量

陶瓷电容

10nf

3

110pf

1

电阻

3.3kΩ

2

47kΩ

可调电阻

2kΩ

7头排阻

300

6

74LS48N

74LS90N

7408N

5

74LS01

74LS04D

74LS08D

74LS90D

LM555CM

数码管

红色

开关

双开关

蜂鸣器

表1元件清单

5、总结报告

在这次的数电课程设计中，我选择了功能数字钟的电路设计这个题目，虽然在这个学期课程设计时间安排上比较靠后，时间紧迫，但在这一个月对于数字时钟的研究中，也收获匪浅，进入了电子的世界，了解了设计一个电路的过程是多么的不易，也多么的让人兴奋。

在刚刚开始接触题目时，我的第一感觉就是得消化了我们上个学期学过的数字电子技术基础那本书上关于我选的题目的相关内容，也从新稳固了上个学期的成果。

在振荡器方面，我就参照了书上的555谐振振荡器的原理，搭建了振荡电路，有T=T1+T2=（R1+2R2）C1ln2和f=1/T计算出振荡频率。

中间也出现了不少问题，例如振荡器并没有如我所想的那般轻易的振荡起来，而是毫无反应，经过不断地修改，才有起色。

让我初步掌握电子线路的试验、设计方法。

中途经过了查阅文献资料，收集、分析类似电路的性能，并通过组装调试等实践活动，才最终使电路达到性能指标。

在整个过程的独立思考，了解电路图的原理以及清楚如何才能够完整的实现设计要求，我觉得这是一个很好的锻炼机会，加深了电子世界的了解。

但实验还是存在不足，例如电子元器件用的过多，在制作实物时比较麻烦，导致连线过多电子线路易于出现问题，下一次的改进将从以基本实现功能的前提下，尽量用少一些元件，减低成本价，以及利于制作实物出来！

6、参考文献

1、数字电子技术基础（第五版）清华大学电子学教研组

2、电工学实验北京：

高等教育出版社邓玉元蒋卓勤2003年

3、Multisim2001及其在电子设计中的应用西安电子科技大学出版社