数电课程设计报告---数字电子钟.doc

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1、数字电路课程设计报告题目：数字电子钟专业：电气工程及其自动化班级：08级电气()班姓名：同组队员：学号:日期：2010年7月15一．设计目的1、根据课堂上所学的知识，通过自己和同组成员共同研究，把数字电子钟的电路设计出来，以达到把课堂理论和自主实践相结合的目的2、通过与同组成员共同研究课题，培养我们分工合作的能力；3、把文字性的设计要求形成切实可行的设计方案，培养独立思考的学习能力；4、通过思考把课堂上独立的知识点组合成一个统一的数字系统，培养解决实际问题的能力。二．设计要求和设计指标1、显示时间从00：00：00到23：59：59的数字钟；2、设计的电路包括产生时基信号，时、分、

2、秒计时电路，显示电路；3、最小计时时间单位为1s；4.秒、分为00----59六十进制计数器，时为00----23二十四进制计数器；4、扩展功能：实现校时、校分、校秒以及整点报时。三．总体框图设计15图１：总体框图本小组设计的数字电子钟由以下五部分组成：1、由CD4013集成芯片构成的校时电路；2、由555定时器构成的多谐振荡器和由CD4013集成芯片组成秒脉冲发射器；3、由74LS192集成芯片构成的二十四进制时计数器，六十进制分、秒计数器；4、由7448集成芯片构成的时、分、秒译码显示电路；5、由555定时器构成的单稳态触发器组成整点报时电路。15一．功能模块设计和原理说明1、

3、由CD4013集成芯片构成的校时电路图2：时、分校时电路图3：秒清零电路时、分校时电路的工作原理：手动校时，按一次能产生一个上升沿脉冲（0à1）给输入端口CPu，使计数器的数字显示增加1。手动校时时，连续按动，到了调节到需要的时间为止，这样能实现时、分的校时。秒清零电路工作原理：手动按一次，秒计数器的异步清零端CR=1，实现了秒清零的目标。特别说明：这里的是可弹回式按钮，即按一次之后会自动弹回到原来的状态。15２、由555定时器构成的多谐振荡器和由CD4013集成芯片组成的秒脉冲发射器图4：秒脉冲发射器多谐振荡器的频率计算式为f=1/0.7(Rw+2R)C多谐振荡器的频率设计为2H

4、z，Rw=50KΩ，C=4.7uF因此，f=1/0.7(Rw+2R)C=1/0.7(50+2*51)**4.7*=2Hz调节电位器Rw（约为50kΩ），使多谐振荡器产生频率为2Hz的方波信号。多谐振荡器产生的2Hz脉冲信号经过CD4013组成的分频器，进行2分频，输出1Hz的秒脉冲作为计数器的计数脉冲，脉冲时间为１ｓ。15２、由74LS192集成芯片构成的二十四进制时计数器，六十进制分、秒计数器图5：六十进制秒计数器图6：六十进制分计数器图7：二十四进制时计数器15数字电子钟的计数器由四个74LS192集成芯片组成，其中分、秒计数器都为六十进制计数器，时计数器为二十四进制计数器。7

5、4LS192集成芯片说明：a)CＰu---加计数脉冲输入端，上升沿有效；b)CO---进位输出信号，加计数时出现，低点平有效；c)CR---异步清零端，高电平有效；d)Qi---输出信号端；74LS192集成芯片作加计数器工作时，端口Ucc接高电平。计时器工作原理：（1）六十进制秒计数器工作原理：左端74LS192集成芯片的CＰu端口接收秒脉冲发射器发出的脉冲信号时，Q3Q2Q1Q0从0000开始计数，每过一秒，计数增加量为1；当Q3Q2Q1Q0达到1001状态时，在下一个脉冲到来时，Q3Q2Q1Q0的状态瞬间变成0000，与此同时产生进位信号从CO端输出，从右端74LS192集成

6、芯片的Cpu输入此进位信号，Q７Q６Q５Q４从0000开始计数；当　　　　Q７Q６Q５Q４达到0110时，此时Q６Q５的状态为1１，通过与门电路给分计数器提供脉冲信号（0à1），使分脉冲计数器开始计数；在给分计数器提供脉冲信号的同时，异步清零端CR=1，使　　　Q７Q６Q５Q４的状态瞬间回到0000状态，重新进入下一轮的计数。以上过程分析实现了六十进制秒计数器的功能。15（1）六十进制分计数器工作原理与秒计数器的工作原理相同，左端74LS192集成芯片的CＰu端口接收秒计数器提供的脉冲信号时，Q3Q2Q1Q0从0000开始计数，至Q７Q６Q５Q４达到0110时，分计数器给时计数器提

7、供脉冲信号，使时计数器开始计数，同时分计数器又返回到最初状态。（2）二十四进制时计数器工作原理：左端74LS192集成芯片的CPu端口接收分计数器提供的脉冲信号时，Q3Q2Q1Q0从0000开始计数，当Q3Q2Q1Q0达到1001状态时，在下一个脉冲到来时，Q3Q2Q1Q0的状态瞬间变成0000，与此同时产生进位信号从CO端输出，从右端74LS192集成芯片的CPu输入此进位信号，Q７Q６Q５Q４从0000开始计数；当Q７Q６Q５Q４Q3Q2Q1Q0达到0010010