数字电子电路课程设计数字钟

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1、指导老师：学生姓名：学号：专业：电子信息工程班级：系别：电气工程与自动化学院设计时间：2007.1.15目录一.概述……………………………………………………1二.设计要求和任务………………………………………1三.设计原理及方框图……………………………………1四.各部分电路的设计及实现……………………………2五.总体电路图设计………………………………………6六.安装与调试……………………………………………6七.主要实验器材…………………………………………8八.收获与体会……………………………………………9九.参考文献………………………………………………

2、9数字钟电路的设计一、概述数字钟已成为人们日常生活中不可少的必需品，给人们的生活，学习，工作带来极大的方便。本文介绍的数字钟是一种利用数字电路来显示时、分、秒的装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确，性能稳定，显示直观，无机械传动装置等特点。此外，本数字钟还具有整电报时、定时响闹功能。二、设计要求和任务1、设计的数字钟以数字形式显示时、分、秒的时间，小时计时为“12翻1”。2、当电路出现走时误差时，电路具有校时功能。要求手动快校时、快校分或慢校时、慢校分。3、要求电路具有整点报时功能，报时声响为四低一高，最后一响正好为整点。4、要求电路具有定时响闹

3、功能。三、设计原理及方框图数字钟实际上是一个对标准频率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1kHZ时间信号必须做到准确稳定。构成方框图如下：时显示器秒显示器分显示器时译码器定时控制电路秒译码器整点报时电路分译码器时计数器秒计数器分计数器校时电路分频器震荡器图1由图可见：本数字钟电路主要由震荡器、分频器、校时电路、时分秒计数器、译码显示器及整点报时电路、定时控制电路构成。它们的工作原理是：由震荡器产生的高频脉冲信号作为数字钟的时间基准，再经过分频器输出标准“秒脉冲”送入秒计数

4、器，秒计数器采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号作为分计数器的脉冲信号，分计数器也采用60进制计数器，每累计60分钟发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到时计数器，时计数器采用12进制计数器。译码显示电路将时、分、秒计数器的输出状态送到七段译码显示器，通过六位LED七段显示器显示出来。校时电路用来对时、分显示数字进行调整；整点报时电路则根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后去触发音频发生器实现报时；定时控制电路由指定时刻发出的信号，驱动音响电路。四、各部分电路的设计及实现1．震荡器电路震荡器电路是数字钟的核心，主要用来产

5、生时间标准信号，数字钟的精度，主要取决于时间标准信号的频率及稳定度。一般来说，震荡器的频率越高，计时精度越高。通常采用石英晶体震荡器经过分频得到这一信号，也可采用由门电路或555定时器构成的多谐震荡器作为时间标准信号源。本设计方案采用的是集成电路定时器555与RC组成的多谐震荡器，如下图所示：图2接通电源后，电容C1被充电，Vc1上升，当Vc1上升到2/3Vcc时，触发器被复位，同时放电BJTT导通，此时Vo为低电平，电容C1通过R和T放电，使Vc1下降。当Vc1下降到1/3Vcc时，触发器又被复位，Vo翻转为高电平，电容C1放电所需要的时间为：t1

6、=RC1ln2=0.7RC1当C1放电结束是，T截止，Vcc将通过R1，R2向电容器C1冲电，Vcc由1/3Vcc上升到2/3Vcc所需要的时间为：t2=(R1+R2)C1ln2=0.7(R1+R2)C1当Vc上升到2/3Vcc是，触发器又发生翻转。如此周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波，其频率为：f=1/(t1=t2)=1.43/(R1+R2)C1这里设震荡频率f=1KHz。2．分频器的设计由于震荡器输出的频率很高，所以需一定级数的分频电路。本设计方案中的分频器主要功能有两个：一是产生标准“秒”信号，二是提供整点报时电路所需要的1KHz的高音

7、信号和500Hz的低音信号。这里选用三片中规模集成电路计数器74LS90即可满足上述功能，因三片级联则可获得所需频率信号，即第一片的Q0输出频率为500Hz，第二片的Q3输出频率为10Hz，第三片的Q3输出频率为1Hz。具体电路图见总图部分。3．计数器的设计有了时间标准“秒”信号后，就可以根据设计要求设定时、分、秒计数器：分和秒计数器都采用60进制计数器，计数规律均为00，01，02------58，59，00，01------，因此个位均选用十进制计数器74LS90，十位均选用十二分频计数器74LS92，再将它们级联则可组成60进制计数器。十进制计

8、数器是一个“12翻1”的特殊计数器，即当数字钟运行到12时59分59秒时，秒的个位计数器再输入一个秒脉冲，数