南昌大学数字钟实验报告.docx

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1、数字钟实验报告课程：专业班级：学生姓名：学号：2014年12月22日多功能数字钟设计一、设计任务设计一多功能数字钟并进行仿真以及PCB制版。二、设计要求基本功能：准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间。扩展功能：校正时间PCB制版要求：尽量单面板、尺寸为200mm*150mm、焊孔0.5mm等三、设计方案数字钟设计方案基本框图如下：秒分时个位十位个位十位十位个位译码译码时计数器译码译码译码译码秒计数器分计数器秒脉冲信号校正控制时的设计：时的计数以24小时为周期，按通常的习惯，24小时计数器的计数序列为00，01，…，22，23，00，…，即当计数到23小时59分5

2、9秒时，再来一个秒脉冲，计数器就进到00时00分00秒。这样，可利用反馈置数或反馈清零法进行二十四进制计数。分、秒的设计：分和秒计数器都是模M=60的计数器。计数规律为00，01，…，58，59，00，…。它们的个位都是十进制，而十位则是六进制。译码显示：将计数器输出的4位二进制代码，译码显示出相应的十进制数状态，可利用译码显示器和数码管实现。校时电路：校时可用1s脉冲快速校正，也可手动产生单次脉冲慢校正至时或者分计数器。可设置变量来控制实现校正或正常计数。四、Multisim仿真与分析1、设计方案与模块框图2、各子模块电路设计及原理说明（1）振荡器石英晶体振荡器的

3、特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易调整。它还具有压电效应，在晶体某一方向加一电场，则在与此垂直的方向产生机械振动，有了机械振动，就会在相应的垂直面上产生电场，从而机械振动和电场互为因果，这种循环过程一直持续到晶体的机械强度限止时，才达到最后稳定。这用压电谐振的频率即为晶体振荡器的固有频率。 一般来说，振荡器的频率越高，计时精度越高，但耗电量将增大。如果精度要求不高也可以采用由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器。如图1所示。 图1  ② 分频器     由于振荡器产生的频率很高，要得到秒脉冲，需要分屏电路。本实验由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡

4、器，产生1KHz的脉冲信号。故采用3片中规模集成电路计数器74LS160来实现，得到需要的秒脉冲信号。   图2   秒脉冲功能的实现：③  计数器     秒脉冲信号经过6级计数器，分别得到“秒”个位、十位、“分”个位、十位以及“时”个位、十位的计时。“秒”“分”计数器为六十进制，小时为十二进制。 （1）六十进制计数 由分频器来的秒脉冲信号，首先送到“秒”计数器进行累加计数，秒计数器应完成一分钟之内秒数目的累加，并达到60秒时产生一个进位信号，所以，选用两片74LS161组成六十进制计数器，采用反馈归零的方法来实现六十进制计数。其中，“秒”十位是六进制，“秒”个位

5、是十进制。如图3所示。  图3 （2）二十四进制计数 “24翻1”小时计数器是按照“00——02——03——„„——23——00——01——02——„„”规律计数的，这与日常生活中的计时规律相同。     计数器的状态要发生两次跳跃：一是计数器计到9，即个位计数器的状态为Q03Q02Q01Q00=1001，在下一脉冲作用下计数器进入暂态1010，利用暂态的两个1即Q03Q01使个位清零，同时向十位计数器进位使Q10=1；二是计数器计到23后，在第24个脉冲作用下个位计数器的状态应为Q03Q02Q01Q00=0000，十位计数器的Q10=0。图4     ④  译码器

6、 、显示器   译码是指把给定的代码进行翻译的过程。计数器采用的码制不同，译码电路也不同。本系统用七段发光二极管来显示译码器输出的数字.由于MULTSIM有四脚的显示器所以就没用译码器，在用DXP做PCB时使用了译码器。⑤  校时电路 当数字钟走时出现误差时，需要校正时间。校时电路实现对“时”“分”“秒”的校准。在电路中设有正常计时和校对位置。本实验实现“时”“分”的校对。 对校时的要求是，在小时校正时不影响分和秒的正常计数；在分校正时不影响秒和小时的正常计数。 校时开关四、Protel制版1．整体原理图.2.PCB布了二十几遍线，还是无法弄成单面板，只能力求红线少

7、一些。1.PCB版打印图1.元器件清单七段数码显示管6个7448译码器6个161计数器6个160计数器3个7400与非门3个555定时器1个电阻390欧42个电阻4.7K2个电容2个单刀双掷开关2个六、实验总结通过数字电路数字钟的设计仿真实验，我们对数逻里所学的知识，有了一个更加深入的了解，将学过的理论知识真正应用到实践中去，同时让我们明白在学习理论知识的时候，我们应该更注重实践，通过所学的知识，设计一些对我们的日常生活很有用的东西。此外，通过这次实验设计仿真PCB版制作，还让我们学会了查找资料的方法，提高了我们处理分析电路，设计电路的能力。作为工科类的学生，以