数字电路课程设计——数字钟

四川工业科技学院

电子信息工程学院课程设计专业名称: 电子信息工程

课程名称：数字电路课程设计

课题名称：自动节能灯设计

设计人员：蔡志荷

指导教师：***

2018年1月10日

《模拟电子技术课程设计》任务书

一、课题名称：数字钟的设计

二、技术指标：

（1）掌握数字钟的设计、组装和调试方法。

（2）熟练使用proteus仿真软件。

（3）熟悉各元件的作用以及注意事项。

三、要求：

（1）设画出总体设计框图，以说明数字钟由哪些相对独立的功能模块组成，标出各个模块之间互相联系。

（2）设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。

（3）选择合适的元器件，设计、选择合适的输入信号和输出

方式，确保电路正确性。

指导教师：廖俊东

学生：蔡志荷

电子信息工程学院

2018 年1 月10 日

课程设计报告书评阅页

课题名称：数字钟的设计

班级：15级电子信息工程4班

姓名：蔡志荷

2018 年1 月10 日指导教师评语：

考核成绩：指导教师签名：

20 年月

目录

摘要 (1)

第1章设计任务与要求 (2)

1.1 设计指标数字钟简介 (2)

1.2 具体要求 (2)

1.3 设计要求 (3)

第2章元件清单及主要器件介绍 (4)

2.1 元件清单 (4)

2.2 主要器件介绍 (4)

2.2.1 74LS90计数 (4)

2.2.2 74LS47 (5)

2.2.3 七段数码显示器 (7)

第3章设计原理与电路 (8)

3.1 计时电路 (8)

3.1.1 计秒、计分电路 (8)

3.1.2 计时电路 (10)

3.2 校时电路 (11)

3.2.1 报时锁存信号 (13)

3.2.2 报时 (13)

第4章仿真结果及误差分析 (15)

4.1 实验结果 (15)

4.2 实时分析 (15)

第5章设计总结 (16)

参考文献 (17)

摘要

本次课程设计的主题是数字电子钟。干电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、显示器、整点报时电路组成。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，这里用多谐振荡器加分频器来实现。将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60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。“分计数器”也采用60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进制计时器，可实现对一天24小时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态送到七段显示译码器译码，通过七位LED七段显示器显示出来。整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后去触发蜂鸣器实现报时。

数字电子时钟优先编码电路、译码电路将输入的信号在显示器上输出；用控制电路和调节开关对LED显示的时间进行调节，以上两部分组成主体电路。通过译码电路将秒脉冲产生的信号在报警电路上实现整点报时功能等，构成扩展电路。本次设计由震荡器、秒计数器、分计数器、时计数器、BCD-七段显示译码/驱动器、LED七段显示数码管设计了数字时钟电路，可以实现：计时、显示，时、分校时，整点报时等功能。

关键词：数字时钟，振荡器，计数器，报时电路

第1章设计任务与要求

1.1 设计指标数字钟简介

数字钟电路是一款经典的数字逻辑电路，它可以是一个简单的秒钟，也可以只计分和时，还可以计秒、分、时，分别为12进制或24进制，外加校时和整点报时电路。

数字钟已成为人们日常生活中必不可少的生活日用品。广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、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、集成电路有体积小、功耗小、功能多、携带方便等优点。

因此本次设计就用数字集成电路和一些简单的逻辑门电路来设计一个数字式电子钟，使其完成时间及星期的显示功能。多功能数字钟采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。具有时间显示、走时准确、显示直观、精度、稳定等优点，电路装置十分小巧,安装使用也方便而受广大消费的喜爱。

1.2 具体要求

1、掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、安装、测试方法；

2、进一步巩固所学的理论知识，提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力；

3、提高电路布局，布线及检查和排除故障的能力。

1.3 设计要求

1、设计一个有“时”、“分”、“秒”（23小时59分59秒）显示，且有校时功能的电子钟。

2、用中小规模集成电路组成电子钟，并在实验箱上进行组装、调试

3、画出框图和逻辑电路图、写出设计、实验总结报告。

4、整点报时。在59分51秒时输出信号，音频持续10秒，在结束时刻为整点。

第2章元件清单及主要器件介绍

2.1 元件清单

1、74LS90（6个）

2、74LS47（6个）

3、74LS00（6个）

4、74LS20（6个）

5、74LS04（6个）

6、共阳七段数码显示器（6个）

7、蜂鸣器（1个）

8、快关若干，电阻若干

2.2 主要器件介绍

2.2.1 74LS90计数

本题目核心器件是计数器，常用的有同步十进制计数器74HC160以及异步二、五、十进制计数器74LS90.这里选用的是74LS90芯片。

74LS90的引脚图如图2-1表示。

图2-1

74LS90内部是由两部分电路组成的。一部分是由时钟CKA与一位触发器Q0组成的二进制计数器，可记一位二进制数；另外一部分是由时钟CKB与三个触发器Q1、Q2、Q3组成的五进制异步计数器，可记五个数000~111.如果把Q0和CKB 连接起来，CKB从Q0取信号，外部时钟信号接到CKA上，那么由时钟CKA和Q0、Q1、Q2、Q3组成十进制计数器。

R0(1)和R0(2)是异步清零端，两个同时为高电平有效；R9(1)和R9(2)是置