电工电子课设

学号：

课程设计

题目数字时钟设计

学院自动化

专业自动化

班级

姓名

指导教师

2012 年7 月 5 日

课程设计任务书

学生姓名：专业班级：自动化

指导教师：工作单位：武汉理工大学

题目: 数字时钟设计

初始条件：

1．运用所学的模拟电路和数字电路等知识；

2．用到的元件：实验板、电源、连接导线、74系列芯片、555芯片或微处理器等。

要求完成的主要任务:

1．设计一个有“时”，“分”，“秒”（23小时59分59秒）显示且具有校时功能的电子钟；

2．扩展功能：整点报时即在某分某秒能输出某一音频信号；

3．严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。

时间安排：

第1天下达课程设计任务书，根据任务书查找资料；

第2～4天进行方案论证，软件模拟仿真并确定设计方案；

第5天提交电路图，经审查后领取元器件；

第6～8天组装电路并调试，检查错误并提出问题；

第9～11天结果分析整理，撰写课程设计报告，验收调试结果；

第12～14天补充完成课程设计报告和答辩。

指导教师签名： 2012年 6月25日

系主任（或责任教师）签名： 2012年 6月25日

目录

引言

1 设计意义及要求 (5)

1.1 设计意义 (5)

1.2 设计要求 (5)

2 方案设计 (6)

2.1 设计思路 (6)

2.2 方案设计 (6)

2.2.1 数字钟的原理框图 (6)

2.2.2 设计方案一电路图 (7)

2.2.3 设计方案二电路图 (8)

2.3 方案比较 (9)

3 部分电路设计 (9)

3.1秒脉冲信号发生器设计 (9)

3.2计数器设计 (10)

3.2.1 60进制计数器设计 (10)

3.2.2 24进制计数器设计 (11)

3.3译码显示电路设计 (13)

3.4校时电路设计 (15)

3.5整点报时电路设计 (16)

4 调试与检测 (17)

4.1 调试中故障及解决办法 (17)

4.2 调试与运行结果18

5 仿真操作步骤及使用说明 (18)

结束语 (19)

参考文献 (20)

附录个人方案 (22)

本科生课程设计成绩评定表

引言

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。在此基础上，还能够实现整点报时，校时等功能。

数字钟的广泛应用，给人们的生活带来了许多方便，例如可以利用数字钟自动打铃、自动广播等功能。与老式钟表相比，数字钟具有使用寿命长、结构简单、生产成本低等特点。

本实验设计过程采用系统设计的方法，先分析任务，得到系统要求，然后进行总体设计，划分子系统，然后进行详细设计，决定各个功能子系统中的内部电路，最后进行测试，利用proteus仿真，最后通过实物连接出电路图，然后进行测试。

1 设计意义及要求

1.1 设计意义

我们此次设计与制做数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟。而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路.通过它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。

随着人类科技文明的发展，人们对于时钟的要求在不断地提高。时钟已不仅仅被看成一种用来显示时间的工具，在很多实际应用中它还需要能够实现更多其它的功能。高精度、多功能、小体积、低功耗，是现代时钟发展的趋势。在这种趋势下，时钟的数字化、多功能化已经成为现代时钟生产研究的主导设计方向。

本实验要求设计一个数字计时器，可以完成 0 分 00 秒~23 小时 59 分 59 秒的计时功能，并在控制电路的作用下有开机清零、快速校分、时，具有整点报时功能。

1.2 设计要求

1) 设计一个有“时”，“分”，“秒”（23小时59分59秒）显示且具有校时功能的电子钟；

2) 扩展功能：整点报时即在某分某秒能输出某一音频信号；

2 方案设计

2.1 设计思路

秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定了时钟的精度。这里用555构成的多谐振荡器来实现秒信号的产生。“秒计数器”和“分计数器”都是采用60进制计数器，计数达到60时产生一个进位信号，“时计数器”是采用24进制计数器。译码显示电路将“时、分、秒”的输出状态通过7段显示译码器译码，然后通过LED 显示器显示出来。校时电路是对“时、分”进行校对调整的，可以采用逻辑门电路控制“时、分”电路的脉冲输入。整点报时电路是通过系统的输出状态来决定的，利用8输入与非门可以实现在整点事报警10秒钟。

2.2 方案设计

2.2.1 数字钟的原理框图

图2-1 数字钟原理图

时显示器

分显示器

秒显示器

分译码器

秒译码器

时译码器

24进制计数器

60进制计数器

60进制计数器

多谐振荡器

整点报时电路

校时电路

2.2.2 设计方案一电路图

GND

VCC

VCC VCC

GND

GND

D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP 5TCU 12DN 4TCD 13

PL 11MR

14

U1

74LS192

D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP 5TCU 12DN 4TCD

13PL 11MR

14

U2

74LS192

D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP 5TCU 12DN 4TCD

13PL 11MR

14

U3

74LS192

D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP 5TCU 12DN 4TCD

13PL 11MR

14

U4

74LS192

D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP 5TCU 12DN 4TCD

13PL 11MR

14

U5

74LS192

D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP 5TCU 12DN 4TCD

13PL 11MR

14

U6

74LS192

1

2

3

U7:A

74LS00

R

4

DC

7

Q 3GND 1

VCC

8TR 2

TH

6

CV

5

U8

555

R1

10k

R2

10k

C1

1nF

C2

47uF

10

9

8

U7:C

74LS00

1312

11

U7:D

74LS00

C3

1nF

R3

10k

C4

1nF

1

2

3

U9:A

74LS00

R4

10k

VCC

GND

4

56

U7:B

74LS00

1234

561112

8U1274LS30

1

2

U13:A

74LS04

12

U10:A

74LS04

A 7QA 13

B 1QB 12

C 2QC 11D

6QD 10BI/RBO 4QE 9RBI 5QF 15LT 3

QG

14

U11

74LS48

GND

A 7QA 13

B 1QB 12

C 2QC 11D

6QD 10BI/RBO 4QE 9RBI 5QF 15LT 3

QG

14

U14

74LS48

A 7QA 13

B 1QB 12

C 2QC 11D

6QD 10BI/RBO 4QE 9RBI 5QF 15LT 3

QG

14

U15

74LS48

A 7QA 13

B 1QB 12

C 2QC 11D

6QD 10BI/RBO 4QE 9RBI 5QF 15LT 3

QG

14

U16

74LS48

A 7QA 13

B 1QB 12

C 2QC 11D

6QD 10BI/RBO 4QE 9RBI 5QF 15LT 3

QG

14

U17

74LS48

A 7QA 13

B 1QB 12

C 2QC 11D

6QD 10BI/RBO 4QE 9RBI 5QF 15LT 3

QG

14

U18

74LS48

D1

LED-RED

图2-2 个人方案电路图