数字电路电子时钟设计

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1、物理与电气工程学院课程设计报告数字电路电子时钟设计姓名学号专　　业指导教师成绩日　　期14第页数字电路电子时钟设计摘要：数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。目前，数字钟的功能越来越强，并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。本设计通过简单的芯片实现数字电子钟。要点在于用555芯片连接输出为一秒的多谐振荡器用于时钟的秒脉冲，用74LS160（十进制计数器）、74LS48（

2、七段显示译码管的驱动）等连接成的60和24进制的计数器，再通过数码管显示，构成简单数字时钟。其中还包括校时功能。此数字钟电路由振荡器、分频器、校时电路、显示译码电路组成。本实验采用Multisim软件进行仿真，仿真结果显示此电路能完成上述要求，可实现上述一系列功能。关键词：数字时钟、计数器、555定时器、校时功能、仿真测试1引言20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力的推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。数字中作为人们日常生活中

3、必不可少的物品，广泛用于个人家庭以及办公室等公共场所，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和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。尽管目前市场上已有现成的数字钟集成电路芯片出售，价格便宜，使用也方便，但鉴于数字钟电路的基本组成包含了数字电路的主要组成部分，因此进行数字钟的设计是必要的，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。本次课程设计的目的在于培养学生对基本电路的应用和掌握，使学生在实验原理的指导下，初步具备基本电路的分析和设计能力，并掌

4、握其应用方法；自行拟定实验步骤，检查和排除故障、分析和处理实验结果及撰写实验报告的能力。综合实验的设计目的是培养学生初步掌握小型数字系统的设计能力，包括选择设计方案，进行电路设计、安装、调试等环节，运用所学知识进行工程设计、提高实验技能的实践。数字电子钟是一种用数字显示秒、分、时的记时装置。数字电子钟由于采用了石英技术，走时精度高、稳定性好，不需要经常调校，使用携带方便，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命。因而能得到广泛的应用，小到人们的日常生活中的电子手表、电子闹钟、大到车站、码头、机场等公共场所的大型数字显示电

5、子钟。本设计通过简单的芯片实现数字电子钟。要点在于用555芯片连接输出为一秒的多谐振荡器用于时钟的秒脉冲，用74LS160（十进制计数器）、74LS48（七段显示译码管的驱动）等连接成的60和24进制的计数器，再通过数码管显示，构成简单数字时钟。2方案认证2.1芯片方案一采用CMOS。CMOS电路是电压控制器件，是一种低功耗器件。虽功耗低，但是当电流过大时，会烧毁芯片，并且COMS电路的速度慢，传输延迟时间长(25-50ns)。方案二14第页采用TTL电路。TTL电路是电流控制器件，TTL电路的速度快，传输延迟时间短(5-10ns)，能到达很好的精度

6、。通过以上两种方案的比较，故选方案二。2.2秒脉冲方案一采用1kHz经过分频后产生的秒脉冲。可以利用石英晶体产生32768Hz的频率，然后经过CD4060的十四分频，再用74LS74二分频就可以产生1Hz的脉冲。方案二直接采用555震荡器产生的1Hz秒脉冲。由于1kHZ频率相对较大，所以导致所需的电阻阻值很小，而且整体电路过于复杂，不易于实现。故选方案二。2.3脉冲产生器方案一采用石英晶体振荡器。石英晶体振荡器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点。其具有极高的频率稳定，主要用在要求频率十分稳定的振荡电路中作谐振元件，但成本相对较高。方案

7、二采用NE555多谐振荡器。NE555多谐振荡器只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极，可由几微秒至几小时之久。其操作电源范围广，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，它的计时精确度高、温度稳定度佳，且成本较低。方案三采用单片机作为计时器。51单片机功能比较广，功耗大，用来做数字时钟浪费。综上所述分析，故选方案二。2.4显示模块方案一采用LED显示。LED数码管显示速度快，亮度高，显示清晰，控制也较为简单。方案二采用低功耗LED显示。虽然液晶有较低功耗且能够较清晰的较多位数的数字和所有的字母，但是不太经济和不好控制。为了较

8、好地控制和使用，选择方案一。3系统设计3.1系统整体框图数字时钟是由555定时器