1、東華理工大學(xué)課程設(shè)計報告 課程名稱： 數(shù)字鐘 系 部： 信息工程系 通信工程 專業(yè)班級： 1421302 小組成員： 謝淵良 指導(dǎo)教師： 鄧伶俐 完成時間： 2016/ 3/20 報告成績： 評閱教師 鄧伶莉 日期 目錄摘要.2第一章：課程設(shè)計任務(wù)與要求3第二章:設(shè)計內(nèi)容.3 2.1 基本設(shè)計思路 .3 第三章： 詳細(xì)設(shè)計及參數(shù)計算4 3.1 秒脈沖的產(chǎn)生 .4 3.2 時鐘顯示電路設(shè)計.5 3.2.1 時計數(shù)的設(shè)計.6 3.2.2 秒計數(shù)、分計數(shù)的設(shè)計.7 3.3 整點報時電路設(shè)計8 第四章：系統(tǒng)的總體設(shè)計與仿真.9第五章：總結(jié)10參考文獻(xiàn).10摘 要電子鐘在現(xiàn)代社會已經(jīng)使用的非常廣泛，伴隨

2、著數(shù)字電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字鐘的出現(xiàn)，更加方便了大家的生活，同時也大大地促進(jìn)了社會的進(jìn)步。數(shù)字電路具有電路簡單、可靠性高、成本低等優(yōu)點，本設(shè)計就以數(shù)字電路為核心設(shè)計智能電子鐘。 數(shù)字鐘就是由電子電路構(gòu)成的計時器。是一個將“ 時”，“分”，“秒”顯示于人的視覺器官的計時裝置。它的計時周期為12小時，顯示滿刻度為11時59分59秒，另外應(yīng)有校時功能和、報時等附加功能。主電路系統(tǒng)由秒信號發(fā)生器、時、分、秒計數(shù)器，譯碼器及顯示器，校時電路，整點報時電路組成。秒信號產(chǎn)生器是整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計時系統(tǒng)的精度，一般用石英晶體振蕩器加分頻器來實現(xiàn)，這里采用555定時器。秒信號產(chǎn)生器將標(biāo)準(zhǔn)秒信號送入“

3、秒計數(shù)器”，“秒計數(shù)器”采用60進(jìn)制計數(shù)器，每累計60秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計數(shù)器”的時鐘脈沖?！胺钟嫈?shù)器”也采用60進(jìn)制計數(shù)器，每累計60分鐘，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時計數(shù)器”。“時計數(shù)器”采用24進(jìn)制計時器，可實現(xiàn)對一天24小時的累計。計數(shù)器用的是74160。譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”計數(shù)器的輸出狀態(tài)送到七段顯示譯碼管譯碼顯示出來。整點報時電路時根據(jù)計時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一脈沖信號，然后去觸發(fā)一音頻發(fā)生器實現(xiàn)報時。校時電路時用來對“時”、“分”、“秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對調(diào)整的。關(guān)鍵詞 ： 計時器；計數(shù)； 譯碼 ； 報時；校時校分 第一章：課程設(shè)

4、計任務(wù)與要求1.1數(shù)字鐘的功能要求 基本功能 準(zhǔn)確計時，以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間 小時的計時要求為“12翻1”，分和秒的計時要求為60進(jìn)位 有較時功能 整點報時功能 第二章：設(shè)計內(nèi)容2.1設(shè)計思路模塊化的數(shù)字鐘電路 時分秒計數(shù)電路 校時電路 譯碼顯示電路 整點報時電路 脈沖產(chǎn)生電路設(shè)計思路：數(shù)字鐘實際上是一個對標(biāo)準(zhǔn)頻率（1Hz）進(jìn)行計數(shù)的計數(shù)電路，一般由脈沖產(chǎn)生器、計數(shù)器、整點報時電路、七段數(shù)碼顯示器等幾部分組成。采用555定時器產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖信號，作為數(shù)字時鐘的時間基準(zhǔn)，要求頻率為1HZ，為標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖。 將秒脈沖接入時分秒電路，“秒”的顯示由兩級計數(shù)器74LS160組成的六十進(jìn)制計數(shù)電

5、路實現(xiàn)；“分”的顯示電路與“秒”相同，“時”的顯示由兩級計數(shù)器74LS160組成的二十四進(jìn)制電路來實現(xiàn)，“所有計時結(jié)果由7位數(shù)碼管顯示。且電路帶有整點報時電路,使用蜂鳴器發(fā)生達(dá)到報時效果。它的基本邏輯框圖如圖所示： 第三章： 詳細(xì)設(shè)計及參數(shù)計算3.1 秒脈沖的產(chǎn)生多諧振蕩器是一種能產(chǎn)生矩形波的自激振蕩器，也稱矩形波發(fā)生器?！岸嘀C”指矩形波中除了基波成分外，還含有豐富的高次諧波成分。多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)。在工作時，電路的狀態(tài)在這兩個暫穩(wěn)態(tài)之間自動地交替變換，由此產(chǎn)生矩形波脈沖信號，常用作脈沖信號源及時序電路中的時鐘信號。要求精確的時鐘源是通過555定時器（LM555CN）實現(xiàn)多諧振

6、蕩，需要R1，R2和電容，并接+5V的直流電源。 因為選擇了頻率為1000HZ的振蕩器以提高計時器的精度而74LS160計數(shù)器所需要的是1HZ的標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號3.11原理圖如下：3.12參數(shù)計算：振蕩周期：T=0.7(R1+2R2)C T=0.7(47000+2*47000)*0.000001=1HZ3.2時鐘顯示電路設(shè)計計數(shù)電路就要用到計數(shù)器，而計數(shù)器又有同步和異步之分。這里時計數(shù)電路要用到12進(jìn)制計數(shù)器；分、秒計數(shù)器則需要用到60進(jìn)制計數(shù)器。為了電路器件的統(tǒng)一，也方便。這里均采用74160同步十進(jìn)制計數(shù)器。 74160計數(shù)器不僅具有二進(jìn)制加法計數(shù)功能，還具有預(yù)置數(shù)、保持、和異步置零等附加功

7、能。圖中LD為預(yù)置數(shù)控制端，D0-D3為數(shù)據(jù)輸入端，C為進(jìn)位輸出端，RD為異步置零端，EP、ET為工作狀態(tài)控制端。3.2.1時計數(shù)的設(shè)計原理圖如下：時計時器采用的是12進(jìn)制計時。全部采用的是異步置零法。通過兩片74LS160構(gòu)建100進(jìn)制加法器來得到任意比100進(jìn)制小的進(jìn)制計時器。當(dāng)個位為0010，十位為0001時，用與門產(chǎn)生置零信號進(jìn)行異步置零。3.2.2 秒計數(shù)，分計數(shù)的設(shè)計原理圖如下：分計時器采用的是60進(jìn)制計時。全部采用的是異步置零法。通過兩片74LS160構(gòu)建100進(jìn)制加法器來得到任意比100進(jìn)制小的進(jìn)制計時器。當(dāng)個位為0000，十位為0110時，用與門產(chǎn)生置零信號進(jìn)行異步置零。3.

8、3 報時電路設(shè)計原理圖如下：這里通過三個開關(guān)來分別較時秒，分，鐘。當(dāng)開關(guān)打開時，時分不由秒脈沖控制，由秒進(jìn)位、分進(jìn)位控制。而當(dāng)開關(guān)閉合時，由秒脈沖主導(dǎo)控制。而秒較時開關(guān)斷開時則不讓秒脈沖信號源接入秒CLK，當(dāng)達(dá)到所要較的秒數(shù)，則閉合開關(guān)，引入秒脈沖信信號由此達(dá)到較時功能。 3.3 整點報時電路設(shè)計設(shè)計要求：達(dá)到整點，需要報時，報整點數(shù)下。如時鐘到6點時報時6下。原理圖如下：整點報時主要由4位串行加法器和74191減法計數(shù)器組成。根據(jù)要求達(dá)到整點，需要報時，報整點數(shù)下。這里通過加法器，將時鐘的個，十位的BCD碼變成16進(jìn)制時鐘數(shù)。通過減法計數(shù)器，當(dāng)將輸入的16進(jìn)制碼減碼到0時，接個反門連到CTE

9、S使其保持。而同步置數(shù)端由當(dāng)分，秒同時為xx:59:59控制。報時電路通過輸出端與CLK端與在一起，接個LAMP。第四章 ：系統(tǒng)的總體設(shè)計與仿真總電路如下圖：首先脈沖產(chǎn)生器產(chǎn)生1s秒脈沖，接入較時電路、整點報時電路。較時電路控制時，秒，分計時器計時與較時。而整點報時電路是做為一個輔助功能電路而存在的。此電路中用燈泡代替了蜂鳴器，效果相同。第五章 ：總結(jié)做什么設(shè)計，要有大體的框架，先要有大的一個方向，具體細(xì)節(jié)先不管，然后各個擊破。由于這個數(shù)字鐘設(shè)計是模塊化設(shè)計的，所以實現(xiàn)更容易些。如果不封裝起來，誰不會暈。由于有書借鑒，所以做較時電路的話簡單一些，我還修改了一下其中的電路設(shè)計圖，使其更簡潔。后來

10、的整點較時電路比較難一點，先前測試的減法計數(shù)器都不工作，自己和同學(xué)一起一點點測試分析問題所在才把接口接對。所以我覺得遇到問題不能傻的愣在那里，不舍得去拆電路，怕困難，要敢于嘗試。凡事先破后立也就是這個道理吧。當(dāng)然團(tuán)結(jié)合作排在第一位吧。只有相互交流才能更好的解決問題。參考文獻(xiàn)1 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).5版.北京：高等教育出版社,2006.東華理工大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計評分表學(xué)生姓名：謝淵良 班級：1421302 學(xué)號：201420130326課程設(shè)計題目：數(shù)字鐘項目內(nèi)容滿分實 評選題能結(jié)合所學(xué)課程知識、有一定的能力訓(xùn)練。符合選題要求（5人一題）10工作量適中，難易度合理10能力水平能熟練應(yīng)用所學(xué)知識，有一定查閱文獻(xiàn)及運(yùn)用文獻(xiàn)資料能力10理論依據(jù)充分，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，公式推導(dǎo)正確10能應(yīng)用計算機(jī)軟件進(jìn)行編程、資料搜集錄入、加工、排版、制圖等10能體現(xiàn)創(chuàng)造性思維，或有獨特見解10成果質(zhì)量總體設(shè)計正確、合理，各項技術(shù)指標(biāo)符