数字电子钟设计报告,完整版.doc

一、任务技术指标

设计一个数字电子钟

（1）能显示小时、分钟和秒；

（2）能进行24小时和12小时转换；

（3）具有小时和分钟的校时功能。

二、总体设计思想

1.基本原理

该数字钟由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器和校时电路等六部分组成。振荡器产生的钟标信号送到分频器，分频电路将时标信号分成每秒一次的方波秒信号。秒信号送入计数器进行计数，计数到60秒后向分进位，同理计数到60分后向小时进位，并将计数的结果以BCD-七段显示译码器显示出来。计数选用十进制计数器74LS760D，校时电路通过选通开关对“时”和“分”进行校时。二十四小时和十二小时的转换也可以用开关进行选择。

2.系统框图

如图1：振荡器产生的钟标信号送到分频器，分频电路将时标信号送至计数器。计数器通过译码显示把累计的结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。整个过程中可选择用校时电路进行校时。

图1 系统框图

三、具体设计

1.总体设计电路

该数字钟由振荡器、分频器、计数器、显示器和校时电路组成。振荡器产生的钟标信号送到分频器，分频电路将时标信号分成每秒一次的方波秒信号。秒信号送入计数器进行计数，计数到60秒后向分进位，同理分计数器计数到60分后向小时进位，并将计数的结果以BCD-七段显示译码器显示出来。计数选用十进制计数器74LS760D，校时电路通过选通开关对“时”和“分”进行校时。二十四小时和十二小时的转换可以用开关进行选择。

图2 总体电路图

2.模块设计

（1）振荡器的设计

振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，通常选用石英晶体构成振荡器电路。石英晶体振荡器的作用是产生时间标准信号。因此，一般采用石英晶体振荡器经过分频得到这一时间脉冲信号。

电路中采用的是将石英晶体与对称式多谐振荡器中的耦合电容串联起来，就组成了如图3所示石英晶体多谐振荡器。

图3振荡器电路图和仿真波形图

（2）分频器的设计

对于分频器的设计选定74LS90集成芯片。74LS90本身就是一个2分频和5分频的

十进制计数器，自身可连成一个十个频的分频器。控制端接地，电路进入计数状态。将3片74LS90串接就可将振荡器的1KHZ转变为1HZ。分频电路的仿真图如下：

图4分频器电路图和仿真波形图

（3）分计数器和秒计数器的设计

分计数器和秒计数器相同都是六十进制计数器。选用教材中介绍过的中规模集成

74LS160十进制计数器。接法是采用置数法将两片74LS160进行串行进位方式的连接。

图5秒计数器设计电路图

图6分计数器设计电路图

（4）时计数器的设计及安装

时计数器是24进制计数器。实现这个计数器仍采用两片中规模集成计数器74LS160。集成芯片的连接仍按串行进位方式进行。任务要求能进行二十四进制和十二进制转换，所以利用一个开关进行切换。

图7十二进制时计数器设计电路图

图8二十四进制时计数器设计电路图

(5）译码显示电路

译码电路的功能是将“秒”“分”“时”计数器的输出代码进行编译，变成相应的数字。选用BCD-七段显示译码器显示可减少译码器件的使用。

图9译码显示电路图

（6）校时电路

当时钟指示不准或停摆时，就需要校准时间。如图，分计时器的校时电路由5个与非门构成，其中U4和U5构成了一个最简单的RS触发器。U2的另一端接入秒的进位信号，U3的另一端接入秒信号也就是时标信号。当S1接高电位，S2接地时，U4输出低电位，秒的进位信号有校，电路正常工作。当S1接地S2接电源时U5输出低电位，秒信号有效，分的计数器进入快速计时状态，此时校分。

时计时器的校时同分计时器的校时相同，如下图所示。

图10校时电路图

3.仿真及仿真结果分析

图11 仿真结果电路图

电路运行后秒显示器开始计时，满60秒后进位至分，满60分后进位至时，通过开关可以进行二十四进制和十二进制的时钟显示转换，选通校时电路时可以通过开关分别对分和秒校时，因此仿真成功。

四、结论

在此次的数字钟设计过程中，更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法，也在运用Protel软件的基础上学习了对Multisim10的使用。使我对已学过的电路、数电、模电等电子技术的知识有了更深一步的了解，锻炼和培养了自己利用已学知识来分析和解决实际问题的能力。对自己以后的学习和工作有很大的帮助。

刚开始做这个设计的时候感觉自己什么都不知道怎么下手，脑子里比较浮躁和零乱。但通过一段时间的努力，通过重温数电，模电等电子技术的书籍，还有通过查看相关的设计技术以及一些参考文献，在老师的指导和周围同学的帮助下，使我对自己的设计大致上有了一个思路，再通过对各个模块的分别设计，最终设计出来这个电子钟。

通过不断的查阅期刊杂志和从网络上搜集资料，这次设计更让我熟悉了一些常用集成逻辑电路和其相应芯片的使用。这个课程设计我发现了我好多知识都不熟悉甚至有的东西我根本就不知道，这让我感到了要学习的东西还有很多很多。因此我认为作为电子信息工程专业的学生，我们不仅要从基本的电路设计学起，不断了解专业前沿的知识，利用各种资源来丰富充实自己的专业知识，还要有遇到困难不妥协的精神。

参考资料

[1]阎石.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：高等教育出版社，1997.

[3]孙梅生.电子技术基础课程设计[M].北京：高等教育出版社，1998.

[4]高吉祥.电子技术基础实验与课程设计[M].北京：电子工业出版社，2002.