数字电子技术报告论文

目录

一、设计目的 (1)

二、设计要求和设计指标 (1)

三、设计内容 (1)

3.1数字钟电路工作原理 (1)

3.2仿真结果与分析 (11)

四、本设计改进建议 (12)

五、总结 (12)

六、主要参考文献 (13)

七、附录 (13)

一、设计目的

1.巩固和加深学生对数字逻辑电路等课程基本知识的理解，综合运用课程中所学到的理论知识去独立完成一个实际课题。

2.根据课程需要，通过查阅手册和文献资料，培养学生独立分析和解决实际问题的能力。

3.通过电路方案的分析、论证和比较，设计调试和检测环节，掌握电路的分析方法和设计方法。

4.熟用常用电子元件的类型和特性，并掌握合理选用原则。

二、设计要求和设计指标

1.时钟显示功能，能够以十进制显示“时”、“分”、“秒”。其中时为24进

制，分秒为60进制。

2. 其他功能：设计一个电路实现时分秒校准功能, 闹钟功能，可按设定的

时间闹时,设计一个电路实现整点报时功能等。在59分51秒、53秒、55秒、57秒输出750Hz音频信号，在59分59秒时输出1000Hz信号，音频持续1s，在1000Hz荧屏结束时刻为整点。

三、设计内容

数字电子钟由振荡器、分频器、计数器、译码器显示器和校时电路组成。

振荡器产生稳定的高频脉冲信号,作为数字钟的时间基准,然后经过分频器输出标准秒脉冲。秒计数器满60后向分计数器进位,分计数器满60后向小时计数器进位,小时计数器按照“24翻1”规律计数。计数器的输出分别经译码器送显示器显示。计时出现误差时,可以用校时电路校时、校分。

3.1数字钟电路工作原理

实验基本原理：

总设计图

由图1到图8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。

2、整个电路的组装及调试：

扩展电路检查均无连线错误并且显示正常后，将两个电路连为一个整体，接上+5V电源。观察时钟是否显示正常；是否在上午7时59分发出闹时信号，持续时间一分钟；是否有四声低音分别发生在59分51秒、53秒、55秒及57秒，最后一声高音法正在59分59秒，它们持续时间均为1秒。若不正常则检查电路各个部分，直到得到满意的结果。我们圆满完成了这次的课程设计。

数字钟的主体电路逻辑图

3.1.1整体设计

设计框图

由上图的总体结构图可知，该设计大概可以分部分：秒脉冲产生部分、计数部分、显示部分、校时部分。在秒脉冲产生部分中，可以用振荡器或者555定时器予以实现，为了保证准确性，优先选用振荡器，但是由于个人技术问题，我们选用了555定时器来产生秒脉冲；在计数电路中，我们采用74ls90计数器.在3.1.2单元电路设计

（一）秒脉冲信号的设计

“秒脉冲信号发生器”的设计原理图

振荡器是数字钟的核心部分。振荡器的稳定性及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，一般来说555产生出来的秒脉冲不太稳定，但是由于某种原因，

数码管 数码管 数码管 数码管 数码管

时十位计数器 时个位计数器 分十位计数器 分个位计数器 秒十位计数器 秒个位计数器

译码驱动 译码驱动 译码驱动

译码驱动 译码驱动 译码驱动 校时控制电路

校分控制电路

秒脉冲信号发生器

数码管

本实验采用555定时器。其中要求R1为168K、 R2为68K的电阻， C1为4.7μF、C2为0.01μF的电容，Vcc为+5V电源,GND接地。

振荡器是数字钟的核心部分。振荡器的稳定性及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，一般来说555产生出来的秒脉冲不太稳定，但是由于某种原因，本实验采用555定时器。其中要求R1为168K、 R2为68K的电阻 C1为4.7μF、C2为0.01μF的电容，Vcc为+5V电源,GND接地。

555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器A1 的反相输入端的电压为2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端TR 的电压小于VCC /3，则比较器A2 的输出为1，可使RS 触发器置1，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH 的电压大于2VCC/3，同时T

R 端的电压大于VCC /3，则A1 的输出为1，A2 的输出为0，可将RS 触发器置0，使输出为0 电平。

3、时钟电路的设计

（二）秒计数、译码/驱动及显示部分的设计

众所周知，秒、分、时分别为六十、六十、二十四进制(十二进制亦可)计数器那么“秒”和“分”计数器用两块十进制计数器级连来实现，它们的个位为十进制，十位为六进制，这样，符合人们通常计秒数的习惯。“时”计数也用两个十进制集成块，只是做成二十四进制，上述计数器均可用反馈清零法来实现。

秒计数采用两个数码管、两个CD4511和一个CD4518来实现，将“秒”信号送入“秒”计数器，秒计数器采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分”脉冲信号，该信号将作为“分”计数器的时钟脉冲，进位脉冲最终用CD4081的一个与门来实现。而CD4511芯片具有锁存\译码\驱动的功能，可以外接电阻驱动七段口LED数码管显示出来，以下即为秒计数器的设计原理图。

（三）分计数、译码/驱动及显示部分的设计

分计数和秒计数的原理差不多，也是采用两个数码管、两个CD4511和一个CD4518来实现，将“秒”计数器的进位脉冲送入“分”计数器，每累计60分发出一个“时”脉冲信号，该信号将作为“时”计数器的时钟脉冲，进位脉冲最终用CD4081的又一个与门来实现，同样是采用CD4511来驱动七位LED数码管显示出来，分计数器的设计原理图与秒计数器的设计原理图相同。

见附图中图②部分

（四）、时计数、译码/驱动及显示部分的设计

时计数和分计数的原理差不多，也是采用两个数码管、两个CD4511和一个CD4518来实现，将“分”计数器的进位脉冲送入“时”计数器，但是是计数器采用的是24进制、且不需要进位脉冲，同样是采用CD4511来驱动七位LED 数码管显示出来，以下即为分计数器的设计原理图。

见附图中图③部分

其中秒、分、时计数器都用到芯片CD4511、CD4518、CD4081和数码管，下面就针对秒、分、时的设计原理来介绍这些芯片的引脚及功能。

①数码管是数字钟的显示部分，由七段LED和一个点构成，其引脚图如下

②CD4511是BCD锁存/7段译码器/驱动器，常用的显示译码器件，

MAX7219和他功能差不多。