简易电子钟设计报告

简易电子钟设计报告

一设计目的

电子钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械钟相比具有更高的准确性和直观性，且具有无机械传动装置等特点，因此得到了广泛的使用。电子钟从原理上看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。设计与制作电子钟可以使我们了解电子钟的原理，并且学会制作电子钟.而且通过电子钟的制作进一步地了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及使用方法。且由于电子钟包括组合逻辑电路和时序电路，通过此次设计可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。

二设计任务

设计制作一个数字电子钟指标：

（1）时间计数电路采用24进制，从00开始到23后再回到00；

（2）各用2位数码管显示时、分、秒；

（3）用6块74LS90异步计数器和1块74LS08二输入端四与门实现该电子钟的逻辑功能。

三数字电子钟电路系统设计

下面将介绍数字电子钟的整个电路系统设计的过程。包括数字电子钟的设计原理，设计方案的确定，数字电子钟的电路设计计算机模拟仿真几大部分。

3.1 设计原理

数字电子钟是一个对标准频率（1Hz）进行计数的计数电路。主要由振荡器、计数器、集成门电路和显示器电路功能模块组成。振荡器产生的时钟信号经过分频器形成秒脉冲信号，秒脉冲信号输入计数器进行计数，并把累计结果通过显示器以“时”、“分”、“秒”的顺序以数字形式显示出来。秒计数器电路计满60后触发分计数器电路，分计数器电路计满60后触发时计数器电路，当计满24小时后又开始下一轮的循环计数。

3.2 设计方案

本电路系统由晶体振荡电路（在此该电路由脉冲时钟发生器替代，不做设计），时间计数电路，集成门电路组成。其中，时间计数电路用六个74LS90组成。

电路整体原理电路图

秒钟设计部分电路图

GND

U9

74LS90D QA 12QB 9QD

11

QC 8INB 1R916R92

7

R012INA 14R023U10

74LS90D

QA 12QB 9QD

11

QC 8INB 1R916R92

7

R012INA 14R023

GND

GND

U11

DCD_HEX

U12

DCD_HEX

U13A 74LS08D

分钟设计部分电路图

U14

U15

时钟设计部分电路图

大致工作原理：当分（秒）个位的74LS90芯片的进位输入端11端的脉冲进位信号传到十位的脉冲输入端时，十位端便计数一次，十位端计数满6时便会向时（分）脉冲端进位。此处我们利用74LS90的一些功能对电路做了一些巧妙的简化，如上图我把每一个控制秒钟与分钟十位端的74LS90的QB （9号引脚）QC(8号引脚)，通过一个与门分别连接到各个74LS90的R01（2号引脚）与R02（3号引脚），这里是为了让十位端跳到6（0110）的时候，R01，R02同时为高电平会使74LS90自动置零，并且给时的脉冲端输送一个下降沿，使每个输出端置零。

3.3 数字电子钟的电路计算机模拟仿真

我先在图纸进行电路的设计，然后在电脑上用软件Multisim 画出电路进行模拟仿真，刚开始数码显示管显示的数字有些问题，最后经过调试模拟成功。

四设计的收获、体会和建议

电子技术大作业的设计是一个很锻炼动手能力的一次实践性活动。要完成这一次设计任务，必须先做以下的准备：

1.复习本学期所学的数电知识,弄懂设计要求和实现该功能的芯片，将局部功能的电路图设计出来，并按照课程设计的要求设计出原理图。

2.充分利用仿真软件Multisim，将原理图在电脑上进行仿真。

在这次课程设计中收获很多。首先，以前在做数电实验时只是按照实验指导书上的步骤连接电路，并完成实验。但这一次是完全要求手动。从电路原理图的设计到模拟仿真实现功能，都要求理解并熟悉芯片的内部结构及功能。在调试过程中要分析电路故障，一一排除，直到没问题。根据题目要求设计好电路后，选择好芯片后，在Multisim 上进行仿真直到成功。在过程中我加深了对计数器与时序逻辑功能的理解，有助于我们了解理论知识，帮助我们理论联系实际，提高解决问题的能力。同时，这次课程设计过程中所收获的体会也是很深刻的。首先，我明白了一个道理：做事情千万不能急躁，连接电路的时候要从上到下，从左到右依次连接，以免出现问题，并且单有丰富的理论知识是不够的，我们必须将理论运用到实践当中，才能更好地解决实际问题。