多功能数字钟的设计与仿真分析

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1、淮海工学院课程设计报告书课程名称：电子技术课程设计题目：多功能数字钟的设计与仿真分析　学院：电子工程学院（东港）学期：2012-2013-2专业班级：D通信工程111姓名：学号：评语：成绩：签名：日期：121引言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。早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、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展，数字钟的设计已经是个课程的基础。由电子电路实现一个自动数字钟，完成秒分时自动调节及其相关功能，加强学生手动实践能力成为合适首选的方案之一

2、。 数字钟是现代计时器，也可用作时间控制的时钟源。数字钟由于其具有走时准，显示直观，款式新颖，附加功能多等优点而受到人们的欢迎。设计一个具有整点报时，可对时的数字钟 。由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟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。如闹铃、按时自动打铃、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。 2主要目的和要求实验设计目的：掌握各芯片的逻辑功能及使用方法；掌握数

3、字钟的设计方法和计数器相互级联的方法；进一步掌握数字系统的设计和数字系统功能的测试方法；熟悉集成电路的使用方法。功能要求：设计一个高精度、高稳定度的时钟信号源。用秒脉冲作信号源，数字钟具有显示时、分、秒的24小时制功能和显示星期的功能。数字钟具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间。计时过程具有整点报时功能。3数字钟构成与仿真分析 3.1数字钟的基本构成 数字钟一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器、校时电路、报时电路等部分组成，这些都是数字电路中应用最广的基本电路。  3.2工作原理

4、分析 数字钟实际上是一个对标准频率（1Hz）进行计数的计数电路。振荡器产生的时钟信号经过分频器形成秒脉冲信号，秒脉冲信号输入计数器进行计数，并把累计结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。秒计数器电路计满60后触发分计数器电路，分计数器电路计满60后触发时计数器电路，当计满24小时后又开始下一轮的循环计数。  123.3数字钟的基本逻辑功能框图 图1数字钟的基本逻辑功能图4数字钟的硬件及原理图 4.1秒脉冲信号发生器 秒脉冲信号发生器是数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量。由振荡器与分频器

5、组合产生秒脉冲信号。 振荡器: 通常用555定时器与RC构成的多谐振荡器，经过调整输出1000Hz脉冲，输出波形的振荡周期T=0.7(Ra+2Rb)C振荡频率f=1.43/(Ra+2Rb)CPS:Ra=R1+R4,Rb=R212图2多谐振荡器电路图图3多谐振荡器输出波形分频器: 分频器功能主要有两个，一是产生标准秒脉冲信号，一是提供功能扩展电路所需要的信号，选用三片74LS160进行级联，因为每片为1/10分频器，三片级联好获得1Hz标准秒脉冲。12图4分频器电路图图5分频后波形图4.2计时电路秒、分计数器为60

6、进制计数器，小时计数器为24进制计数器。74LS90功能：十进制计数器原理说明：本电路是由4个主从触发器和用作除2计数器及计数周期长度为除5的3位2进制计数器所用的附加选通所组成。有选通的零复位和置9输入。为了利用本计数器的最大计数长度（十进制），可将B输入同QA12输出连接，输入计数脉冲可加到输入A上，此时输出就如相应的功能表上所要求的那样。图674LS90管脚图和功能表选用6片74LS90来实现计数功能，其中分个位、秒个位及时个位是十进制，分十位和秒十位是六进制，时十位只能显示0、1、2三个数字。分计时和秒计

7、时中当Q1、Q2全为1时，R01、R02均为高，计时器清零实现60进制。时计数中当十位Q1和个位Q2均为1时，十位个位上R01、R02全为高，计时器清零实现24进制。选择两片74LS90 12的芯片级联，一片实现十进制的功能，一片实现六进制的功能，且六进制的芯片的计数要用十进制的9到0的跳变进行使能，基于这个想法，可知六十进制的计数器易得。低位的十进制计数器采用同步清零的方式实现。同步清零意味着计数器的清零使能是在1001的时候就已经给出的，在下一上升沿脉冲来时可以实现清零。低位的十进制计数器采用同步清零的方式实

8、现。同步清零意味着计数器的清零使能是在1001的时候就已经给出的，在下一上升沿脉冲来时可以实现清零。图7六十进制计数器二十四进制的电路实现与六十进制的基本原理有异曲同工之妙，都是采用清零法来实现的。本设计将二十四进制同样分为两位，低位在高位为0000和0001时为十进制，而在高位为0010时为四进制，高位为3进制。所以需要注意的时刻在当高位为0000和0001时，时钟低位