数字逻辑电路设计课程设计之数字电子钟

课程名称：数字电路逻辑设计课程设计设计项目：数字电子钟

学生姓名：

同组人：高爽

一．设计目的

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；

4.培养书写综合实验报告的能力。

二 . 设计要求

1.设计一个具有时、分、秒显示的电子钟（23小时59分59秒）；

2.应该具有手动校时校分的功能；

3.应该具有整点报时功能：从59分51秒起(含59分51秒)，每隔2秒发出一次蜂鸣，连续5次；

4.使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；

5.画出框图和逻辑电路图，写出设计、实验总结报告。

三 . 设计原理

1.数字电子钟基本原理

数字电子钟的逻辑框图如下图所示。它由555集成芯片构成的振荡电路、分频器、计数器、显示器和校时电路组成。555集成芯片构成的振荡电路产生的信号经过分频器作为秒脉冲，秒脉冲送入计数器，计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器显示时间。

2.数字电子钟单元电路设计

时钟脉冲已经由实验箱提供,实验箱提供的是秒脉冲；

显示电路已经由实验箱提供。

(1)计数器电路

A．秒个位计数器，分个位计数器，时个位计数器均是十进制计数器；

B．秒十位计数器，分十位计数器均是六进制计数器；

C．时十位计数器为二进制计数器

因此，选择74LS90可以实现二-五-十进制异步计数器芯片实现上述计数功能。

时位计数器分位计数器

秒位计数器

(2)手动校时电路

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；在分钟校正时不影响秒和小时的正常计数。

手动校时电路图

(3)整点报时电路

整点报时功能：即从59分51秒起(含59分51秒)，每隔2秒发出一次蜂鸣，连续5次。

整点报时电路图

3.器件清单

类型型号及规格数量中规模集成芯片74LS90 6 中规模集成芯片74LS08 3 导线若干

数字电子钟仿真电路图：

整点报时仿真结果(蜂鸣器由红色发光二级管代替)：

59分50秒

59分51秒59分52秒

59分53秒59分54秒

59分55秒59分56秒

59分57秒59分58秒

59分59秒

五 .数字电子钟的组装与调试

由图中所示的数字中系统组成框图按照信号的流向分级安装，逐级级联。这

里的每一级是指组成数字中的各个功能电路。

级联时如果出现时序配合不同步，或剑锋脉冲干扰，引起的逻辑混乱，可以

增加多级逻辑门来延时。如果显示字符变化很快，模糊不清，可能是由于电源电

流的跳变引起的，可在集成电路器件的电源端Vcc加退藕滤波电容。通常用几十

微法的大电容与0.01μF的小电容相并联。

六 .实验结论

通过运用数字集成电路设计的24小时制的数字电子时钟，经过试验，成功实现了以下基本功能：

1.能准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间；

2.能实现整点报时的功能，并分别在51秒、53秒、55秒、57秒、59秒实现了蜂鸣的报时效果；

3.能定时控制，且能进行校正时间（通过开关调时、分）。

七 .实验心得

通过数字电子钟的实际设计，使我更进一步的熟悉了芯片的结构，掌握了相关个芯片的工作原理和其具体的使用方法，也锻炼了自己独立思考问题的能力；对于芯片的使用，我们应该在了解它的各项功能的前提条件下，灵活巧妙的运用。

在课程设计的过程中，我们应该带着不仅要知其然，而且要知道其所以然的态度对待任何事物，也要有钻研的信念和执着追求的意志力。

在实际电路搭建的过程中，出现了很多问题，例如，在校正时间过程中，切换校正时间脉冲和进位脉冲的过程中，跳变很严重，经历很多次改进，问题依旧很严重，但是我们没有放弃，耐心的查找问题，咨询老师，最终成功实现设计目标！

八 .参考文献

1.《数字电路逻辑设计》（第二版）主编：王毓银

2.《数字电路硬件设计实践》主编：贾秀美