電子數(shù)字時鐘課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、<p><b>　　數(shù)字時鐘的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　一. 設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時、分、秒計(jì)時的裝置，與機(jī)械式時鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。數(shù)字鐘從原理上講是一種典型

2、的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。</p><p>　　因此，我們此次設(shè)計(jì)數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理，從而學(xué)會制作數(shù)字鐘。而且通過數(shù)字鐘的制作進(jìn)一步的了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及實(shí)用方法。且由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時敘電路。通過它可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時序電路的原理與使用方法。</p><p><b>　　二．設(shè)計(jì)指標(biāo) <

3、;/b></p><p>　　1. 時間以24小時為一個周期；</p><p>　　2. 顯示時、分、秒；</p><p>　　3. 具有校時功能，可以分別對時及分進(jìn)行單獨(dú)校時，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時間；</p><p>　　4. 具備整點(diǎn)報(bào)時功能，在59分51秒、53秒、55秒、57秒輸出750Hz音頻信號，在59分59秒是輸出1000Hz

4、信號，音響持續(xù)1秒。</p><p><b>　　三. 功能原理</b></p><p>　　1. 數(shù)字鐘的基本原理</p><p>　　數(shù)字電子鐘由信號發(fā)生器、“時、分、秒”計(jì)數(shù)器、LED數(shù)碼管、校時電路、整點(diǎn)報(bào)時電路等組成。工作原理為時鐘源用以產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖信號，作為數(shù)字種的時間基準(zhǔn)，震蕩頻率為1HZ，為標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖。將標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號送入“秒

5、計(jì)數(shù)器”，該計(jì)數(shù)器采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計(jì)數(shù)器”的時鐘脈沖?！胺钟?jì)數(shù)器”也采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60分，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時計(jì)數(shù)器”?！皶r計(jì)數(shù)器”采用24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可以實(shí)現(xiàn)24小時的累計(jì)。LED數(shù)碼管將“時、分、秒”計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)顯示。校時電路是來對“時、分、秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對調(diào)整。</p><p><b>　　2. 原理

6、框圖</b></p><p><b>　　四. 功能模塊</b></p><p><b>　　1. 振蕩電路</b></p><p>　　在實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)用晶體振蕩電路不能產(chǎn)生4Mhz，所以我們選擇了用信號發(fā)生器代替晶體振蕩電路來產(chǎn)生4Mhz的脈沖。</p><p><b>　　2．

7、分頻電路</b></p><p>　　首先利用兩個D觸發(fā)器同時實(shí)現(xiàn)二分頻，將4M變?yōu)?M，然后利用六個74HS90的全部實(shí)現(xiàn)十分頻功能，就把1Mhz信號變成1hz的信號，作為秒脈沖</p><p><b>　　3. 秒計(jì)數(shù)電路</b></p><p>　　秒的個位部分為逢十進(jìn)一，十位部分為逢六進(jìn)一，從而共同完成60進(jìn)制計(jì)數(shù)器。當(dāng)計(jì)數(shù)

8、到59時清零并重新開始計(jì)數(shù)。秒的個位部分的設(shè)計(jì)：利用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS90設(shè)計(jì)10進(jìn)制計(jì)數(shù)器顯示秒的個位 。個位計(jì)數(shù)器由0增加到9時產(chǎn)生進(jìn)位，連在十位部計(jì)數(shù)器脈沖輸入端CP，從而實(shí)現(xiàn)10進(jìn)制計(jì)數(shù)和進(jìn)位功能。利用74LS90和與門設(shè)計(jì)6進(jìn)制計(jì)數(shù)器顯示秒的十位 ，當(dāng)十位計(jì)數(shù)器由0增加到5時利用與門產(chǎn)生一個高電平接到清零端，同時產(chǎn)生一個脈沖給分的個位。</p><p>　　60進(jìn)制--秒計(jì)數(shù)電路</p>

9、<p><b>　　4.分計(jì)數(shù)電路</b></p><p>　　同秒計(jì)數(shù)器，他們同為六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，不再贅述。</p><p><b>　　5.時計(jì)數(shù)電路</b></p><p>　　來自分計(jì)數(shù)電路的進(jìn)位脈沖使時的個位加，個位計(jì)數(shù)器由0增加到9是產(chǎn)生進(jìn)位，連在十位計(jì)數(shù)器脈沖輸入端CP，當(dāng)?shù)?4個時信號脈沖到達(dá)時

10、,U12計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為“0100”，U13計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為“0010”，此時時個位計(jì)數(shù)器和十位計(jì)數(shù)器的輸出都為1，把他們分別送到清零端R0（0）和R0（1）,通過74LS90內(nèi)部的與非后清零，計(jì)數(shù)器復(fù)零，完成24進(jìn)制。</p><p>　　24進(jìn)制--時計(jì)數(shù)電路</p><p><b>　　6.顯示電路</b></p><p>　　利用74LS4

11、8驅(qū)動器來配合使用七段譯碼驅(qū)動器。這里的LED數(shù)碼管是采用共陰的方法連接的。</p><p><b>　　7. 校時電路</b></p><p>　　數(shù)字鐘應(yīng)具有秒校正，分校正和時校正功能，因此，應(yīng)截?cái)喾謧€位和時個位的直接計(jì)數(shù)通路，并采用正常計(jì)時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中。這里利用輕觸開關(guān)來實(shí)現(xiàn)校時功能，輕觸開關(guān)的一端接高電平，另一端接時或分的個位74L

12、S90的CP，當(dāng)按下輕觸開關(guān)時，時或分的個位就會加1，這樣就能實(shí)現(xiàn)校時功能。</p><p><b>　　8.報(bào)時電路</b></p><p>　　將分計(jì)時電路U15的5（0101B）和U14的9（1001B），送入4輸入與非門U25；將秒計(jì)時電路U10的5（0101B）和U9的奇數(shù)判別位（末位）和取9（1001B）時的首位的非，送入4輸入與非門U24（用來區(qū)別51、

13、53、55、57響750Hz，59響1000Hz）；將秒計(jì)時電路U10的5（0101B）和U9的 9（1001B）送入4與非門U28。</p><p>　　將U25和U24以及產(chǎn)生750Hz的時鐘信號經(jīng)3輸入與非門U26驅(qū)動喇叭LS1；同理將U25和U28以及1000Hz的時鐘信號經(jīng)3輸入與非門U29驅(qū)動喇叭LS1：LS1另一端接地。</p><p>　　這樣即可達(dá)到在59分51秒、53秒

14、、55秒、57秒輸出750Hz音頻信號，在59分59秒是輸出1000Hz信號的效果。</p><p><b>　　五. 系統(tǒng)電路總圖</b></p><p>　　將設(shè)計(jì)的各個單元電路進(jìn)行級聯(lián)，得到數(shù)字電子鐘系統(tǒng)電路原理圖見附錄1。</p><p><b>　　六．經(jīng)驗(yàn)體會</b></p><p>　

15、　通過這次對數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)作，是我收獲頗多。讓我了解了電路設(shè)計(jì)的基本步驟，也是我明白了關(guān)于數(shù)字鐘的原理與設(shè)計(jì)理念。要設(shè)計(jì)一個電路先進(jìn)行軟件模擬仿真再進(jìn)行實(shí)際的電路制作是很必要的，但是最后的成品卻不一定與仿真時完全一樣，因?yàn)椋賹?shí)際接線中有著各種各樣的條件制約著。而且，在仿真中無法成功的電路接法，在實(shí)際中因?yàn)樾酒旧淼奶匦远軌虺晒?。所以，在設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮兩者的差異，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。通過這次學(xué)習(xí)，讓我對各種芯片都有了大概的了解，