课程设计（论文）-多功能数字钟电路设计

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1、课程设计报告书9多功能数字钟电路设计摘要多功能数字钟是简易模拟电子表计时、报时及校正的电路。利用振荡器产生方波信号做为CP脉冲，经过分频器形成秒脉冲信号，秒计数器电路计满60秒后发出一个分脉冲信号到分计数器电路，分计数器电路计满60分后发出一个时脉冲信号到时计数器电路，时计数电路计满24小时后又开始下一轮的循环计数。一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、数码显示器等几部分组成。其中振荡电路主要用来产生时间标准信号，因为时钟的精度主要取决于时间标准信号的频率及稳定度，所以采用石英晶体振荡器。由于振荡器产生的标准信号频率很高，要得到“秒”信号，就需要使用分频器进行分频。根据60

2、秒为1分，60分为1时，24小时为1天的进制，要用“时”、“分”、“秒”的计数器，并分别设定为60进制，60进制,24进制计数器。日期电路是31进制计数器，但不同月份进位不同，根据不同月份的日期总数进位。译码显示是将“时”“分”“秒”以数字显示出来。校时电路可以对分和时以及日期进行校正。关键字数字钟振荡计数校正9一、课程设计目的（1）初步掌握数字系统电路的一般设计方法，具备对逻辑电路独立设计能力。（2）进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则。（3）提高综合运用所学的理论知识，独立分析和解决问题的能力。（4）初步掌握对数字系统电路的安装与调试等基本技能。二、

3、设计要求（1）设计一个能显示日期、小时、分钟、秒的数字电子钟，并具有整点报时的功能。（2）由晶振电路产生1HZ标准的信号。分、秒为六十进制计数器，时为二十四进制计数器。（3）可手动校正时、分时间和日期值。三、设计方案论证与选择该电路系统由电压源、秒信号发生器、分频器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、整点报时电路组成。电压源由220v家用交变电压经变压器、整流器变为较小的电压5v。秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用石英晶体振荡器加分频器来实现。将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”9采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信

4、号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“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24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。。译码、显示译码、显示整点报时译码、显示译码、显示日期计数器24进制时计数器60进制秒计数器60进制分计数器校日期校时定点报时校分校秒校准控制晶体振荡器分频器图一数字钟原理方框图四、各个模块的设计（1）秒信号发生器秒信号发生器是数字钟的核心。它的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，通常选用石英晶体构成振荡器电路。石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频

5、率易调整，它是电子钟的核心，用它产生标准频率信号，再由分频器分成秒时间脉冲。采用频率fs＝32768Hz的石英晶体。D1、D2是反相器，D1用于振荡，D2用于缓冲整形。Rf为反馈电阻（10~100MΩ9），反馈电阻的作用是为CMOS反相器提供偏置，使其工作在放大状态。C1是频率微调电容，改变C1可对振荡器频率作微量调整，C1一般取5~35pF。C2是温度特性校正用的电容，一般取20~405pF，电容C1、C2与晶体共同构成网络，完成对振荡器频率的控制，并提供必要的1800相移。最后输出fs=32768Hz，将32768Hz脉冲信号输入到CD4060组成的脉冲振荡的14位二进

6、制计数器，所以从最后一级Q14输出的脉冲信号频率为：32768/214=32768/16384=2Hz。再经过二次分频，得到1Hz的标准信号脉冲，即秒脉冲。如图所示：（你的仿真图里面没画信号发生器，你可以把这个加上）（2）““日期”，“时”，“分”，“秒”计数器9秒、分计数器都是模60的计数器，可采用中规模集成计数器来实现。如图三所示，采用两个十进制计数器74LS162来构成秒计数器利用反馈式清零端来实现。秒计数器各位的进位端Occ接十位的S2，当个位计数是1001时，个位的Occ=1,待下一个脉冲到来时，个位为0000，十位为0001.当秒计数器为59时，个位的Occ、十

7、位的Qa、Qc相与非，使个位、十位的CLR=1，下一个脉冲到来时，秒计数器的输出全为0。分计数器的电路和秒计数器电路完全相同。秒计数器满59时，反馈清零使得CLR为1，将分计数器的个位的S2接秒计数器的CLR，则下一个脉冲到来时，秒位为0，分计数器为1。这就是秒计数器向分计数器个位进位的原理，分计数器向时计数器的个位进位原理同理。时计数器是模为24的计数器，也是采用两个十进制计数器74LS162来构成秒计数器利用反馈式清零端来实现，如图所示。当时计数器的个位的Qa、Qb、十位的Qb与非，使得使个位、十位的CLR=1