数字电子钟设计论文123.

题目名称：简易数字电子钟的设计

摘要：本数字电子钟电路系统采用中小规模的74LS系列（双列直插式）组件实现所选定的电路, 由秒信号发生器（采用555构成的多谐振荡器）﹑“时﹑分﹑秒”计数器（采用十进制74LS90）﹑译码器（采用74LS47）及显示器（采用共阳极八段数码管配合显示译码器74LS47来显示计数器输出的数字）﹑校时电路（采用74LS00﹑74LS02﹑74LS08）组成。最后用电路仿真软件Proteus绘制出数字电子钟的完整电路图，并进行仿真﹑验证它的工作状态是否正常,以实现要求的功能电路。

关键词：数字电子钟秒脉冲发生器计时器显示电路译码器

Abstract The paper syste matically poses how to utilize medium and small scale 74LS serious (double- row p lug in)component to realize the selected circuit. Each unit was designed and the overall adjustment was perfo- rmed。At last through software platform named “Proteus”， electronic digital clock logic circuit is designed out. On thep latform, the working state of the digital clock is simulated and validated. The function of the login circuit is achieved.

key words digital electronics-digital clock； second signal impulse；number counter； LED indicator ； decipherer

目录

一设计任务与要求 (1)

1.设计任务 (1)

2.设计要求 (1)

二方案设计与论证 (1)

1．秒脉冲发生器的设计 (1)

方案一：用石英晶体振荡器+分频电路构成秒信号电路 (1)

方案二：用555构成多谐振荡器 (3)

2.电子钟整体电路设计 (4)

方案一：用AT89S51单片机控制的电子钟 (4)

方案二：用计数器实现的数字电子钟 (5)

三单元电路设计与参数计算 (6)

四安装与调试 (9)

五性能测试与分析（软件设计与调试） (9)

六论与心得 (9)

参考文献： (10)

附录： (10)

附1：元器件清单： (10)

附2：总原理图 (11)

附3：元器件的引脚说明图 (12)

一. 设计任务与要求

1．设计任务

要求由所学的数字电路知识以及查阅有关资料设计并制作出一台数字电子钟。而且要完成电路的装配和调试。

2．设计要求

(1)采用八段数码管，显示范围0分00秒——23时59分59秒。

(2)提出至少两种设计实现方案，并优选方案进行设计。

(3)详细说明设计方案，并计算元件参数。包括选择的依据和原理，参数

确定的依据。

(4) 当电路发生走时误差时，要求电路具有校时功能。

(5) 自己独立完成设计，并能发现问题解决问题。

(6) 撰写设计报告：写出设计过程，附上有关资料和图纸，写上心得体会。二．方案设计与论证

设计要求我们运用所学的数字电路知识以及查阅有关资料设计并制作一台数字电子钟，而且要完成电路的装配和调试。首先对于电子钟，第一个要解决的问题就是秒脉冲发生电路，秒脉冲发生电路是数字钟的核心部分,它的精度和稳定度直接决定了数字钟的质量，因此我们既可以采用石英晶体振荡器和分频器的组合电路来实现，也可以采用我们所学的运用555构成多谐振荡器来实现；其次就是实现对秒脉冲的计数，对于计数我们可以用单片机来实现，也可以运用我们所学的计数器的知识来解决。对于数字钟必须有一个显示时间的，我们可以采用八段数码管来实现显示功能。

1.秒脉冲发生器的设计

方案一：用石英晶体振荡器+分频电路构成秒信号电路

为了提高秒信号准确性和稳定性,利用石英晶体来构成振荡电路。由于石英晶体的选频特性非常好,只有某一频率点的信号可以通过它,其它频率段的信号均会被它所衰减,而且,振荡信号的频率与振荡电路中的R、C元件的数值无关。因此, 这种振荡电路输出的是准确度极高的信号。然后再利用分频电路,将其输出信号转变为秒信号, 其组成框图如图1：

图1 电路构成框图其中,晶体振荡电路采用图2所示电路。利用两个与非门自我反馈,使它们工作在线性状态;然后利用石英晶体JU 来控制振荡频率,同时用C1 作电容间耦合, 两与非输入输出间电阻R 1、R 2 作为负反馈元件、电容C2 防止寄生振荡。在输出端得到较稳定的4MHZ 脉冲信号。如图2：

图2 用晶振构成的石英晶体振荡电路

由于石英晶体振荡产生频率很高为4MHz, 而电子钟需要秒脉冲, 可采用分频电路实现, 具体电路如图3 所示。先经过1 次四分颁, 再经过6 次十分频, 最后得到秒脉冲信号。

图3 分频电路

这里采用74LS161作为四分频、将74LS161QC 连接于74LS192,增计数CPV 端。用74L S192作为十分频,将74LS161四分频信号加74LS1925脚CP V ,将进位信号C 0连接下一片74LS192的CP V ,完成十分频,最后输出1HZ 的秒脉冲给计数电路。 方案二：用555构成多谐振荡器

如图4(a)所示，由555定时器和外接元件R 1、R 2、C 构成多谐振荡器，脚2

与脚6直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外加触发信号，利用电源通过R 1、R 2向C 充电，以及C 通过R 2向放电端 C t 放电，使电路产生振荡。电容C 在CC V 31和CC V 3

2之间充电和放电，其波形如图4(b)所示。输出信号的时间参数是 T ＝t w1＋t w2， t w1＝0.7(R 1＋R 2)C ， t w2＝0.7R 2C

555电路要求R 1 与R 2 均应大于或等于1K Ω ，但R 1＋R 2应小于或等于3.3M Ω。

外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，555定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。

（a ） （b ）

图4 多谐振荡器

在此，我们将电路进行了进一步的改进，将上图中的R1和R2合并为一个100K Ω的电位器，通过调节电位器可以得到相对比较稳定并且精确地秒脉冲信号，提供给秒计数器使用。将图中电阻R1﹑R2关系式，电容C 元件的参数代入上式，要使脉冲周期为T=1s ，计算得：R1≈57.14K Ω。 两种方案的比较：方案一中的振荡电路输出的是准确度极高的信号，然后再利用分频电路, 将其输出信号转变为秒信号, 石英晶体振荡器有频率精确、振荡