数电课程设计数字钟

洛阳理工学院

课程设计

课程名称数字电子技术

课题名称多功能数字钟

专业电器工程及其自动化

班级

学号

姓名

指导教师

年月日

洛阳理工学院学院课程设计任务书

课程名称数字电子技术

题目多功能数字钟

专业班级

学生姓名

指导老师

审批

任务书下达日期年月日

设计完成日期年月日

目录

一、设计总体思路、基本原理 (7)

二、设计框图 (8)

三、单元电路设计 (9)

1、分秒计数器电路 (9)

2、24小时计数器电路 (10)

3、整点报时电路 (11)

4、校时电路设计 (13)

5、秒脉冲产生器 (13)

四、EWB软件和重要芯片的介绍 (15)

五、仿真结果 (17)

六、电路的安装与调试 (21)

七、总结与体会 (23)

八、附录 (25)

九、参考文献 (25)

十、整机原理图 (26)

十一、评分表 (27)

多功能数字钟课程设计

一、设计总体思路和基本原理

数字电子钟是一种用数字显示秒、分、时、日的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确，显示直观、无机械传动装置、具有更长的使用寿命，等优点，因而得到了广泛的应用、小到人们日常生活中的电子手表，大到车站、码头、机场等公共场所的大型数显电子钟。数字电子钟由以下几部分组成：秒脉冲发生器；校时电路；六十进制秒、分计数器，二十四进制（或十二进制）计时计数器；秒、分、时的译码显示部分。

从课程设计要求来看，数字钟主要分为数码显示器、60进制和24进制计数器、频率振荡器、校时电路和整点报时电路这几个部分。数字钟要完成显示需要6个数码管，八段的数码管需要译码器才能显示，然后要实现时、分、秒的计时需要60进制计数器和24进制计数器，在仿真软件中发生信号可以用函数发生器仿真，频率可以随意调整。频率振荡器可以由晶体振荡器分频来提供，也可以由555定时来产生脉冲并分频为1HZ。方案可以采用74LS160同步十进制加法计数器或采用74LS161十六进制计数器或74LS192十进制异步清零计数器，也可进行组合来组成10进制和6进制的计数器。而小时的24进制也可以采用上述方案。由于我对74LS160的功能比较熟悉，故我分别用六块74LS160芯片来实现，两个60进制和一个24进制的秒、分、时计数。

二、设计框图

图2.1

（1）振荡器电路：一般说来，振荡器的频率越高，计时精度越高。本设计中采用由集成定时器555与RC组成的多谐振荡器，经过调整输出1000Hz脉冲。

（2）时间计数器电路：时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，时个位和时十位计数器为24进制计数器。

（3）译码显示电路：译码显示电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流，我们采用自带译码功能的数码管。

（4）整点报时电路：一般时钟都应具备整点报时电路功能,即在时间出现整点前数秒内,数字钟会自动报时。其作用方式是在整点前

的十秒内，出现奇数秒时报时灯发光，从而实现在最后十秒内闪烁五次，以示提醒。

（5）校时电路：由于数字钟的初始时间不一定是标准时间，而且在数字钟的运行过程中可能出现误差，所以需要校时电路来对“时、分”显示数字进行校对调整。

三、单元电路设计

1、分秒计数器电路

分和秒的进制一样，都采用60进制计数。本设计选用74LS160作为计数器，将一片74LS160设置成10进制加法计数器，另一片设置成6进制加法计数器。两片74LS160按反馈清零法串接而成，当十位和个位总共计满60个数后计数器清零。因为秒计数器的十位的输出端QB、QC表示6，秒计数器的十位的输出端QB、QC通过与非门输出低电平脉冲用作自身清零，秒计数器的十位的输出端QB、QC通过与非门然后接一个非门输出高电平脉冲作分计数器的输入脉冲。秒计数器接受的信号为振荡器经分频后输出的1HZ的标准脉冲，秒计数器接受来自分频器的60个1HZ脉冲后，QB、QC都为逻辑‘1’通过与门输出一个进位脉冲给分计数器，通过与非门和非门输出一个低电平0给清零端，秒计数器清零。当分计数器接受60个来自秒计数器的进位信号后向时计数器的个位给出一个进位信号。秒、分计数器的计数规律是从00——59——00。秒、分计时器电路：

图3.1 分秒计数器仿真电路图

2、24小时计数器电路

时钟计数器设计为24进制计数，本设计选用74LS160作为计数器，开始将两片74LS160都设置成十进制加法计数器，将时个位的QC和时十位的QB接到与非门，然后分别接到两块芯片的清零端，从而实现24进制。既个位计数器的状态为QD QC QB QA = 0100 、十位计数器的状态为QD QC QB QA = 0010时，要求计数器归零。把个位QC、十位QB通过与非门的输出信号送到个位和十位计数器的清零端，使计数器清零。计数规律是从00——23——00。时计数器电路：

图3.2 24小时计数器电路

3、整点报时电路

数字钟一般都应具备整点报时电路功能,即在时间出现整点前数秒内,数字钟会自动报时。其作用方式是在整点前的十秒内，出现奇数秒1、3、5、7、9时报时灯发光，从而实现在最后十秒内闪烁五次，以示提醒。

本设计采用74LS151数据选择器选出整点前最后十秒内的奇数秒。把秒计数个位的QA、QB、QC分别接到74LS151的A、B、C端，当151的输入是001时，选择输出D1，以此类推，当个位出现9时，‘9’的二进制数1001的后三位是001 ，刚好就是十进制数的‘1’，从而就巧妙的让只有三个数据输入端的74LS151选出了本不能选出来的‘9’。我们通过多个与门选出当分钟的十位为‘5’、个位为‘9’、秒钟的十位为‘5’时的状态，将三个状态与在一起后再非一下，连接到74LS151的G`端，从而控制74LS151在五十九分五十秒的时候开始工作，零分零秒的时候停止工作。74LS151工作时，秒钟是奇数秒时报时灯亮。整点报时电路图：