成绩
题 目
数字电子钟设计
课 程 名 称
院 部 名 称 龙蟠学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 M09电气工程及其自动化(2)班 学 生 姓 名 学 号 课程设计地点 课程设计学时 1周 指 导 教 师
金陵科技学院教务处制
一、绪论……………………………………………………………3
1.1相关背景知识 ……………………………………………………………3
1.2课程设计的思想 …………………………………………………………4
1.3课程设计的要求 …………………………………………………………4
1.4课程设计的目的 …………………………………………………………5
二、总体参考方案…………………………………………………5 三、单元电路设计…………………………………………………6
3.1秒脉冲产生电路 …………………………………………………………6 3.1.1方案一 555构成的多谐振荡器……………………………………6 3.1.2方案二 石英晶体振荡电路 ………………………………………9 3.2计数器电路 ………………………………………………………………12 3.2.1六十进制计数电路………………………… ………………………12 3.2.2二十四/十二进制计数电路…………………………………………12 3.3译码显示电路 ……………………………………………………………13 3.3.1七段数码管…………………………………………………………13 3.3.2 CD4511译码器 ……………………………………………………14 3.3.3小时译码显示子电路………………………………………………15 3.3.4分钟/秒译码显示子电路 …………………………………………17 3.4校时、校分电路 …………………………………………………………18 3.5整点报时电路 ……………………………………………………………18 3.5.1方案一………………………………………………………………18 3.5.2方案二………………………………………………………………19
四、附图说明各部分功能的实现…………………………………20
4.1开始状态 …………………………………………………………………20 4.2校时、校分功能 …………………………………………………………21 4.3十二进制与二十四进制转换功能 ………………………………………22 4.4满60秒向分钟进位状态 …………………………………………………23 4.5满60分向小时进位状态………………………………………………… 24 4.6 23:59:59向00:00:00进位状态……………………………………………25
五、整体电路图……………………………………………………26 六、实验室调试……………………………………………………27 七、设计结果分析与总结…………………………………………30 八、部分元件资料…………………………………………………30 九、参考文献………………………………………………………32
一、绪论
1.1相关背景知识
数字时钟是用数字集成电路构成的、用数码显示的一种现代计时器，与传统机械表相比，它具有走时准确、显示直观、无机械传动装置等特点，因而广泛应用于车站、码头、机场、商店等公共场所。在控制系统中，数字时钟也常用来做定时控制的时钟源。
数字钟是采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。数字钟的精度、稳定度远远超过老式机械钟。与传统机械钟相比，它具有走时准确、显示直观无机械传动装置等优点。
数字钟已成为人们日常生活中必不可少的物品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便。它扩展了钟表原有的报时功能，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、定时启闭电路、定时开关烘箱、通断动力设备，甚至各种定时电气的自动启用等，这些都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字电子钟以及扩大其在生活中的应用，有着非常现实的意义。
尽管目前市场上已有现成的数字钟集成电路芯片，价格便宜，使用也非常方便。鉴于数字钟电路的基本组成包含了数字电路的主要组成部分，为了帮助同学们将已经学过的比较零散的数字电路的知识能够有机的、系统地联系起来用于实际，培养综合分析、设计电路的能力，进行数字钟的设计是必要的。
Related background knowledge Digital clock is using digital integrated circuit, with a digital display of the form of a kind of modern timer, and the traditional mechanical watch, it has compared when accurate, direct display, no mechanical transmission device and other characteristics, and widely used in the station, port, airport, stores and other public places. In the control system, digital clocks are also used to do timing control clock source.
A digital clock is the digital circuit to realize \\digital display of the timing device. A digital clock precision, stability is far more than old mechanical clock. And the traditional mechanical ZhongXiang than, it has no direct display when the accurate, mechanical transmission device, etc.
A digital clock has become necessary in People's Daily life of the items, widely used in personal family and stations, docks, theater, office and other public places, to the life of people, study,
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work,entertainment bring great convenience. The digital clock to people production the life brought the great convenience. It expanded the clock and watch the original time function, such as timing automatic alarm, automatic the bell ring on time, time program automatic control, regular radio, timing, timing switch opening and closing circuit, to break the oven power equipment, and even all kinds of electrical automatic opening time, these are the basis of digital clocks and watches. Therefore, the digital electric clock and extend its life application, has a very realistic significance.
Despite the current market has been ready a digital clock integrated circuit chips, cheap, use also is very convenient. In view of a digital clock circuit of the basic component contains the main component of digital circuit, to help the students will have learned more scattered digital circuit of knowledge can organic, system to link for practical training comprehensive analysis, design, the ability of digital circuit, the design of the clock is necessary.
1.2课程设计的思想
由振荡器产生稳定的分频脉冲信号作为数字钟的时间基准，然后经过分频器输出标准的秒脉冲。秒计数器满60后向分计数器进位，分计数器满60后向小时计数器进位，小时计数器按“24翻1”规律计数。计数器的输出分别由译码器译出后送显示器显示。当计时出现误差时，可以用校时电路校时时和分。在数字显示方面，本设计采用七段数码管显示，非常直观。本设计是最基本的数字电子钟，实现了时间的显示、校时与定点报时功能，为实现日期，星期等功能打下了基础。
1.3课程设计的要求
①准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间。
②通过开关能实现小时的12进制和24进制的转换，分、秒采用60进制的计时方式。
③具有快速校准时、分的功能。 ④具有整点报时的功能。
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1.4课程设计的目的
? 在学习了《数字电子技术》这门课程后，能够把理论用于实践，学会分析问题与解决问题。
? 掌握芯片的逻辑功能及引脚的排布、学会用芯片进行电路的设计。 ? 学会检查电路的故障与排除故障的一般方法 ? 掌握用Multisin10.0软件仿真的方法。 ? 提高实际操作的动手能力
二、总体参考方案
数字时钟有振荡器、分频器、计数器、译码显示、报时等电路组成。其中，振荡器和分频器组成标准秒信号发生器，直接决定计时系统的精度。由不同进制的计数器、译码器和显示器组成计时系统。将标准秒信号送入采用六十进制的“秒计数器”，每秒计60s就发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用六十进制计数器，每累计60min，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用二十四或十二进制计时器，可实现对一天24h或12h的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态通过六位七段译码显示器显示出来，可进行整点报时，计时出现误差时，可以用校时电路校时、校分。数字时钟的原理框图如下图2.1所示。
报时 图2.1 数字时钟的原理框图
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