数字电子钟计时系统设计与实现指导书

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1、.数字电子钟计时系统设计与实现一、实验目的1.掌握各类计数器及它们相连的设计方法2.掌握多个数码管显示的原理与方法3.学习利用EWB软件进行电路仿真的方法二、实验仪器设备1.PC机，EWB软件2.面包板、接插线、74LS160和74LS48等电子元器件、信号发生器、万用表三、设计内容设计一个数字电子钟计时系统，要求如下：1.数字钟以24/12小时为一个计数周期。2.准确计时，具有“时”（00～23）、“分”（00～59）、“秒”（00～59）数字显示。扩展功能：校时功能、整点报时功能四、设计步骤：1．根据选题要求，进行方案比较，画出系统框图，进行初步设计。2．设

2、计单元电路，计算参数，选择元器件。(1)用555定时器构成多谐振荡器，设计一个秒钟脉冲发生器；(2)用同步十进制集成计数器74160设计一个秒钟计数器和分钟计数器，即六十进制计数器。(3)用同步十进制集成计数器74160设计一个24/12小时计数器，通过转换开关可实现二十四与十二进制数值的转换。(4)用74LS48和LED数码管实现显示功能。3．画出系统电路原理图初稿。4．利用EWB软件组装调试所设计的系统电路。5．利用面包板和相应仪器设备组装调试所设计的系统电路，修改设计中的疏漏。6．绘制正式的系统电路图。7．撰写报告。五、设计成果及要求1．用A4纸打印数字电

3、子钟计时系统仿真电路图。2．用A4纸手绘出数字电子钟计时系统电路图。...3．报告部分要求写明设计要求及技术指标、总体设计方案的论证及选择、系统方框图及工作原理概述、各单元电路设计及工作原理叙述、设计计算及元器件选择等。设计过程：一、概述数字电子钟的原理方框图如图所示。该电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路等组成。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555来实现。将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用六十进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分

4、计数器”也采用六十进制计数器，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进制计数器，可实现对一天24小时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态经七段显示译码器译码，通过六位LED七段显示器显示出来。校时电路是用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的。二、EWB仿真电路设计1.利用两片74160和带译码器的七段显示数码管组成60进制递增计数器计数器74160的功能表如图所示：...利用两片74160组成的同步60进制递增计数器如图所示，其中个位计数器接成十进制形式。十位计数器选择QC与Q

5、B做反馈端，经与非门输出控制清零端（CLR），接成六进制计数形式。个位与十位计数器之间采用同步级连方式，将个位计数器的进位输出控制端（RCO）接至十位计数器容许端（ENT），完成个位对十位计数器的进位控制。将个位计数器的RCO端和十位计数器的QC、QA端经与们由RCO端输出，作进位输出控制信号。当计数器状态为59时，CO端输出高电平，在同步级联方式下，容许高位计数器计数。选择信号源库中的1HZ方波信号作为计数器的测试时钟源。秒/分计时电路2.用两片74160组成24/12进制递增计数器图所示电路是由两片74160组成的能实现12和24进制转换的同步递增计数器。图

6、中个位与十位计数器均接成十进制计数形式，采用同步级连方式。选择十位计数器的输出端QB...和个位计数器的输出端QC通过与非门NAND2控制两片计数器的清零端（CLR’），利用状态24反馈清零，可实现24进制递增计数。若选择十位计数器的输出端QA与个位计数器的输出端QB经过与非门NAND1输出，控制两片计数器的清零端（CLR’），利用状态12反馈清零，可实现12进制递增计数。敲击Q键，使开关K选择与非门NAND2输出或NAND1输出可实现24和12进制递增计数器的转换。该计数器可利用作数字钟的时计数器。24/12进制计时电路3.电路总体调试将以上单元电路组合，该电

7、路即为利用74160芯片构成的数字电子钟系统。总的电路图如图所示：...三、实际电路设计1.555时钟电路设计实际电路中，可用555型集成时基电路构成多谐振荡器作为数字钟计时系统的脉冲源。如图，由555定时器和外接元件R1、R2、C构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外加触发信号，利用电源通过R1、R2向C充电，以及C通过R2向放电端Ct放电，使电路产生振荡。电容C在和之间充电和放电，其波形如图所示。输出信号的时间参数是T＝tw1＋tw2，tw1＝0.7(R1＋R2)C，tw2＝0.7R2C555电路要求R1与R2均应

8、大于或等于1KΩ，但R1