课程设计（论文）-数字显示电子时钟的设计

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1、西华大学课程设计说明书1、前言计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器,由于电子钟、石晶表、石英钟都采用了石英技术,因此走时精度高,稳定性好,使用方便,不需要经常调随着科学技术的不断发展,人们对时间计量的精度要求越来越高。高精度的校,数字式电子钟用集成电路计时时,译码代替机械式传动,用LED显示器代替指针显示进而显示时间,减小了计时误差,这种表具有时、分、秒、显示时间的功能,还可以进行时和分的校对。片选的灵活性好。因此时钟的数字化使其功能更加丰富，使用更佳便利。数字钟电路是一个典型的数字电路系统，其由时、分、秒计

2、数器以及校时和显示电路组成。利用60进制和24进制递增计数器子电路构成的数字钟系统。在数字钟电路中由两个60进制同步递增计数器完成秒、分计数，由一个24进制同步递增计数器实现小时计数。本文就是一篇关于数字显示电子时钟的设计报告。本设计报告使用了大量表格、插图、公式，详细介绍了由555定时器、四位二进制计数器74LS161、BCD码七段译码驱动器4511和7段发光LED数码管（共阴）构成的24小时制数字电子时钟的工作原理、设计方法、设计过程、各部分功能及整体功能。第1页西华大学课程设计说明书2、总体方案设计2.

3、1初步设计方框图2.1.1.以晶体振荡器作为时钟脉冲源石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确，电路结构简单，频率易高调整。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制时，才达到最后的稳定，这种压电谐振的频率就是晶体振荡的固有频率。第1页西华大学课程设计说明书数字显示器BCD译码驱动器60进制BCD译码驱动器60进制BCD译码驱动器24进制数字显示器数字显示器秒十位器秒个位数器时个位数器分个位数器时十位器分十位器晶体振荡器分频器校时

4、存储器数器控制音响扬声器数器图1石英晶体时钟脉冲源第1页西华大学课程设计说明书2.1.2．以555定时器作为时钟脉冲源数字显示器BCD译码驱动器60进制BCD译码驱动器60进制BCD译码驱动器24进制数字显示器数字显示器秒十位器秒个位数器时个位数器分个位数器时十位器分十位器555定时器校时存储器数器控制音响扬声器数器图2555时钟脉冲源第1页西华大学课程设计说明书2.2方案的比较与论证由于555定时器与石英晶体振荡器相比较来说，我们更熟悉555定时器的各项功能，更能更好的实现数字时钟的各项要求，因此，我们选择

5、555定时器作为时钟脉冲源。2.2.1译码驱动器和数字显示器的选择本设计中需要用7段LED数码管来显示时间，因此需要用到BCD码七段译码驱动器。此类译码驱动器型号有74LS47（共阳）、74LS48（共阴）、4511（共阴）等。本设计采用作者曾接触过的相对较熟悉的4511BCD锁存/七段译码/驱动器来驱动共阴LED数码管。关于4511的具体功能及参数将在后面的章节中详细介绍。图345112.2.2计数器的选择在本设计中，只要是十进制或十进制以上的计数器都可以做为秒、分、时计数器。一般使用十进制计数器较简单。7

6、4LS290是一种异步十进制计数器，它由一个1位二进制计数器和一个异步五进制计数器组成，可以分别组合成二、五、十进制计数器。用两个74LS290级联可以组成60进制计数器（分、秒计数器），也可以组成24进制计数器（时计数器）。由于7LS290在仿真软件中无法仿真。所以在本设计中不采用74LS290，而用了稍微复杂一点的四位二进制计数器74LS161。74LS161同样可以象74LS290那样通过级联组成60进制计数器和24进制计数器，只是电路结构要复杂一些。第1页西华大学课程设计说明书2.2.3时钟源的选择在

7、本设计中，比较合适的时钟源应该是555定时器。555定时器可以和电阻及电容组成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器。单稳态触发器需要外部输入信号才能工作，而且在输入有限信号的情况下不能持续产生输出信号，将很快有暂态回到稳态。多谐振荡器不需要输入外部信号，一旦产生谐振即可永远振荡下去，且输出的信号是有规律的，即输出信号是周期性的。施密特触发器的工作情况与单稳态触发器类似。在时钟电路中，由于时间的显示是有规律的相对连续且可持续无限长时间的，所以我们选择多谐振荡器作为时钟源。本设计中使用的是周期为一秒的时钟源，因

8、此，需要将多谐振荡器的周期设置为一秒，这一点将在本文的单元模块设计部分具体讲解。图4555定时器综合以上叙述，本设计中选用的元器件为555定时器、74LS161（时、分、秒计数器）、4511（七段译码驱动）、七段LED共阴数码管。在下一章中将详细介绍各元器件以及它们组成的单元模块的功能、参数等。第1页西华大学课程设计说明书3、单元模块设计3.1译码驱动器和数字显示器选择CD4511作为显示译码电路；