多功能数字钟的电路设计

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1、学号：2013-2014学年第1学期《数字电子技术基础》课程设计报告题目：多功能数字钟的电路设计专业：电气工程及其自动化班级：11电气工程及其自动化（1）班姓名：薛莉君指导教师：臧大进成绩：电气工程系2013年11月8日课程设计任务书学生班级：11电气工程及其自动化（1）班学生姓名：薛莉君学号：设计名称：多功能数字钟的电路设计起止日期：20131111—20131117指导教师：臧大进设计要求：一、设计目的 1、掌握数字钟的设计、组装与调试方法。2、熟悉集成电路的使用方法。二、设计任务及要求 1

2、、时钟显示功能，能够以十进制显示“时”、“分”、“秒”。2、具有快速校准时、分、秒的功能。3、计时准确度，每天计时误差不超过1s。4、整点自动报时，在离整点10s时，便自动发出鸣叫声，步长1s，每隔1s鸣叫一次，前四响是低音，最后一响为高音，最后一响结束为整点。摘要21世纪，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。时间对人们来说总是那么宝贵，钟

3、表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。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，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。数字钟是用数字集成电路构成的、用数码显示的、具有实现时、分、秒数字显示的计时装置。由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的使用，使得数字钟的精度与传统机械表相比，具有走时准确、显示直观、无机械传动装置等特

4、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，也常用来作定时控制的时钟源。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。数字钟的设计方法有许多种,例如,可用中小规模集成电路组成电子钟；也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟；还可以利用单片机来实现电子钟等等。本课题采用中小规模集成电路制作，需要振荡器、分频器、计算器、显示器等电路，所用的元器件较多，仅计数器就需要好多块，虽然原理简单，但所画出的电路图比较复杂，功能单一关键

5、词：振荡器;分频器;显示器;74HC390;CD4511目录1绪论11.1课题描述11.2基本工作原理及构成框图12设计原理及相关芯片介绍22.1晶体振荡器电路22.1.1工作原理及电路组成22.1.2二进制计数器CD406032.2分频器电路32.2.1工作原理及构成32.2.22输入与非门74HC00D42.2.3七段显示译码/驱动器CD451142.3时间计数电路62.3.1十进制计数器74HC39062.3.2工作原理及电路组成62.4译码驱动及数字显示电路72.4.17段数码管译码器7

6、4LS4772.4.2数字显示电路82.5校正电路102.6整点报时电路112.6.1工作原理及电路组成112.6.28输入与非门74HC30D113总体电路设计123.1实验设备及元器件12总结15致谢15参考文献..16绪论1.1课题描述数字钟因其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多等特点，更加适合现代人的工作和生活，因此得到了广泛的使用。本课题采用中小规模集成电路制作，根据数码管动态显示原理来进行显示，用32768Hz的晶振产生振荡脉冲，采用相应进制的计数器，转化为二进制数，经过译

7、码和显示电路准确地将时间“时”“分”“秒”用数字的方式显示出来，是一个将“时”“分”“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。在此次设计中，电路具有显示时间的其本功能，还可以实现对时间的调整。1.2基本工作原理及构成框图图1所示为数字钟的一般构成框图数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，另外应有校时功能

8、和一些显示、查看时间等附加功能。因此，一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”“分”“秒”计数器、校时电路、分频器电路和振荡器组成。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟，其一般构成电路如图1所示。2设计原理及相关芯片介绍2.1晶体振荡器电路晶体振荡器—简称石英晶体或晶体，是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。2.1.1工作原理及电路组成图2所示为晶体振荡器电路。该电路通过U2实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电阻R1为非门提供偏置，使电