多功能数字钟设计.docx
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多功能数字钟设计
河南科技学院新科学院
电子课程设计报告
题目：
多功能数字钟设计
专业班级：
电子信息工程114
姓 名：
**
时间：
2013.05.13～2013/5/20.
指导教师：
完成日期：
2013年05月20日
多功能数字钟设计任务书
1．设计目的与要求
设计一个数字钟。
准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能：
（1）设计的数字钟能直接显示“时”，“分”，“秒”；12与24计数实时转换；
（2）当电路发生走时误差时，要求电路具有校时功能；
（3）能够上、下午显示；
2．设计内容
（1）画出电路原理图，正确使用逻辑关系；
（2）确定元器件及元件参数；
（3）进行电路模拟仿真；
（4）SCH文件生成与打印输出；
（5）PCB文件生成与打印输出。
3．编写设计报告
写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有总结体会。
4．答辩
在规定时间内，完成叙述并回答问题。
目录
1引言………………………………………………………………………………………1
2总体设计方案……………………………………………………………………………1
2.1设计思路………………………………………………………………………………1
2.2总体设计框图…………………………………………………………………………2
3设计原理分析……………………………………………………………………………2
3.1秒脉冲信号的产生……………………………………………………………………………2
3.2译码管显示………………………………………………………………………………3
3.3“秒”，“分”，计数电路………………………………………………………3
3.4“时”计数电路…………………………………………………………………………4
3.5上，下午显示电路………………………………………………………………………………4
3.6时间校正电路………………………………………………………………………………5
4参考文献……………………………………………………………………………………5
5实习心得……………………………………………………………………………………6
6附录
（一）PCB原理图…………………………………………………………………………6
7附录
（二）仿真原理图……………………………………………………………………6
多功能数字钟课程设计
摘要：
多功能数字钟是生活中经常用到的，并且是非常方便的人们生活的一个设计，有很多地方都能用到多功能数字钟，日常生活中能够用到，工业领域也可以用到，该系统设计时，为分开设计，可实现计数，校正时间，上下午显示，24小时进制与12小时进制切换，电路由555定时器产生秒脉冲信号，由74ls161与74ls160实现计数，由传输门负责校正时间。
关键词：
555定时器，74ls161，,7ls160，传输门TG，数字时钟
1.引言：
当今社会，时间对我们来说至关重要，很多时间很多事情，我们都需要用到时间，并且随着社会的发展时间观念也越来越强，因此数字钟设计就显得至关重要，并且数字钟为数字显示，清晰便捷，非常方便，并且携带方便，因此数字钟设计将会得到广泛运用。
2.总体设计方案：
2.1设计思路
该电路由555定时器产生秒脉冲信号，由74ls161来实现计数，后面“时”部分电路用74ls160来实现计数，74ls161为二进制同步计数器，为16进制，只有计数到15时才能在进位端输出一高电平，所以在11和13管脚串一与非门来实现进位，清零。
74ls160，为十进制。
当555定时器产生一个秒脉冲信号时，则芯片74ls161会计数为一，数字钟最大显示为23时59分59秒，当再出现一脉冲信号后，所有数据就会清零，并从新开始从零计数。
该电路还带有12进制与24进制转换，当为12进制时，还附带上下午显示。
并加入校正时间电路，通过传输门控制高低电平的送入来实现电路的校时。
2.2总设计框图
该电路由三部分组成，1.为秒脉冲信号发生器，长生1Hz脉冲信号，2.为主体电路，分别进行电路计时进位，外加显示。
3.为校时电路，通过手动控制，来校正时间。
3.设计原理分析：
3.1秒脉冲信号的产生：
秒脉冲信号发生电路如图所示：
该电路由555定时器组成多协震荡电路，产生脉冲信号R1=39kΩ，R2=51kΩ，电容C1=10μF，
由公式tpH=0.7（R1+R2）C，可计算出高电平所占的占空比为0.63，周期约等于1秒
3.2译码管显示：
如图所示，为数码管，该电路设计时用的是共阳极7段数码管，是比较常用的一种，由于数字钟需要精确显示时间，所以数码管是做好的选择。
该译码管需要用译码芯片驱动，我用的译码芯片为74ls47.共有8个管脚，下面7个，分别接译码管的a—g管脚。
7段数码管每段的驱动电流和其他单个LED发光二极管一样，一般为5～10mA；正向电压随发光材料不同表现为1.8~2.5V，而前一级芯片所输出的电压为5V，因此中间许串联一电阻R=300Ω
3.3“秒”，“分”，计数电路
“秒”，“分”，计数电路都为60进制电路，分别为10进制和6进制数拼合在一起，该设计电路用了74ls161芯片，该芯片为16进制的芯片，每当4个输出端都为1时，才能在进位的地方输出一高电平信号，
74ls161功能表
MR
PE
CET
CEP
触发
状态
L
X
X
X
清零
H
H
X
L
计数
H
H
X
L
保持
H
H
X
L
保持
H
H
X
L
保持
电路图如下图所示
电路图左半部分为“秒”电路图，右半部分为“分”电路图
3.4时计数电路
时计数电路，通过开关从而实现十二进制和二十四进制的转换。
把U11QA和U10QB端的脉冲通过一个与非门同时送入U11和U10的CLR非端，同时清零即为十二进制，把U11B和U10QC端的脉冲通过一个与非门同时送入U11和U10的CLR非端，同时清零为二十四进制。
当开关B扳到右边时为24进制，左边为12进制。
3.5上，下午显示电路
电路图如如所示，当开关B板到左边时该电路将起作用，该电路用了74HC74D芯片，构成了T触发器和D触发器，T触发器负责翻转高低电平信号，D触发器负责维持信号，供二极管显示。
3.6时间校正电路
校时电路是通过运用传输门来控制高低电平的输入，来制作脉冲信号，从而达到时间校正。
电路图如图所示：
当开关至电路于高电平时，电路正常工作，此时电路为高电平，当开关至于低电平时电路接入了低电平，有一脉冲下降沿，触发下一级进位。
4实习心得
此次实习提高了我对芯片的认识。
为了能更好的实习，我们必须对所用到的芯片了解得一清二楚。
通过查阅手册，或者询问老师，我们终于对芯片的引脚功能熟透，这样不但测试起来可靠，对以后的学习也是有极大的帮助。
而且还提高了提高了我们使用电脑对电路进行仿真的能力。
我们学会软件Multisim来画电路图，并用它进行仿真。
这又让我们的知识增多了，也锻炼了我们电路的调试和分析，更加培养了我们学习数电的兴趣，此次实习也锻炼我的耐心，做数字电路设计时要的是耐心，这次实习不但锻炼了我的耐心和细心，而且更加巩固了我课堂学习的知识，有很多在课堂上不是很懂的，也不是很清楚，在做实验时都得到了体验，在实习过程中，不但锻炼了我们的设计思路，也更加巩固了我学过的知识。
5参考文献
康华光《电子技术基础》（数电部分第五版）[M]高等教育出版社2006年
【225页-230页】、【286页-298页】、【421页-423页】
6附录：
PCB图
7附录：
仿真结果图
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