数字电子钟电路设计分析解析

学号***********

本科毕业设计

学院物理电子工程学院

专业电子信息工程

年级2010级

姓名冯从俊

设计题目数字电子钟电路设计

指导教师周胜海职称副教授

2014 年 5 月 13 日

目录

摘要 (1)

Abstract (1)

引言 (1)

1 设计要求 (1)

2 总体设计方案 (2)

3 单元电路设计 (2)

3.1振荡器 (2)

3.2分频器 (3)

3.3计数器 (3)

3.4校时电路 (7)

3.5译码与显示电路 (8)

3.6定时控制电路 (8)

3.7正点报时电路 (9)

4 装调与测试 (10)

5 结论与讨论 (11)

参考文献 (12)

附录 (13)

数字电子钟电路设计

学生姓名：冯从俊学号：20105042033

学院：物理电子工程学院专业：电子信息工程

指导教师：周胜海职称：副教授

摘要：本文提出了一种基于常用数字芯片的数字钟设计方法。它由时钟源、分频器、计数器、译码器、数码管、校时电路等单元构成。测试结果表明，该设计可实现数字钟的基本功能和若干扩展功能。数字钟表较传统钟表有很多优点，因而得到越来越广泛的应用。

关键词：振荡器；分频器；计数器；译码器

Design of Digital Electronic Clock Circuit Abstract: The design scheme of a digital clock with common digital ICs was presented. The digital clock is mainly composed of a clock pulse generator, three frequency dividers, five counters, six decoders, and six LED nixie lights. Digital clocks are becoming more and more common due to their advantages over conventional clocks. Test results illustrated that it can realize the primary functions and some additional functions of a digital clock.

Key words: oscillator; frequency divider; counter; decoder

引言

数字电子钟在我们的日常生活中有很多应用，比如说，我们在商场，超市，以及家庭里面随处可见，它成为我们日常生活中的必需品。数字电路的发展越来越迅速，并且得到了广泛应用，使得数字钟的精度、应用超过老式钟表，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。可以说，数字钟及其应用，已经占据了我们生活的方方面面，有着非常现实的意义。

1 设计要求

（1）能够计时准确，以数字形式显示时、分、秒的时间；

（2）小时的计时要求为“12翻1”，分和秒的计时要求为60进位；

（3）校时方便。

2 总体设计方案

图1为数字电子钟的总体框图，它由振荡器、分频器、计数器、译码器、数码显示器等单元构成。显示、译码、计数电路是完成电子钟的基本钟表显示，进位功能。脉冲电路是产生1Hz的秒脉冲。

图1 数字钟基本功能组成框图

图1所示的框图能够实现数字电子钟的基本显示功能。另外，还可以扩展电路，从而实现数字电子钟的定时控制、整点报时等扩展功能。

数字钟的基本工作原理：由振荡器产生高频脉冲，高频脉冲信号经过分频器分频，产生接近1Hz的秒脉冲，脉冲信号经过计数器计时，在经过译码器在显示器上显示出来，这就是数字钟最基本的工作原理，而扩展电路一定在主体电路正常运行的情况下才能进行功能扩展[1]。

3 单元电路设计

3.1 振荡器

可以说，振荡器是数字电子钟最重要的部分，是数字钟的灵魂。其稳定度和频率的精确度决定了数字钟计时的准确度。一般来说，振荡器的频率越高，计数精度越高。本设计采用由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器[2]。通过对电阻的选择和调节，将初始的调振荡频率为1kHz。电路图如图2所示。

C4

0.1u f

C30.01uf

VCC

R65.1k

R42k

1

1

22334455667788

JP7555

R510k

3.2 分频器

分频器的功能有两个：一产生标准秒脉冲信号；二提供功能扩展电路所需要的信号。选用计数器74LS90可以实现上述要求。每片74LS90为1/10分频，3片级联即可获得所需要的信号，第1片Q 3端输出频率为100Hz ，第2片Q 3端输出频率为10Hz ，第3片Q 3端输出频率为1Hz [3]。电路如图3所示。

1122334455667

7

1122334455667

7

8

8

9910

10

1111121213131414

U1774LS90

1122334455667

7

8

8

9910

10

1111121213131414U1874LS90

1122334455667

7

8

8

9910

10

1111121213131414U1974LS90

C20.01uf

VCC

R33.3k 123

J101VCC

VCC

VCC

图2 555振荡器