(完整版)数字电路课程设计--数字时钟

《数字时钟》技术报告

概要

数字钟是一个将“时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒。一个基本的数字钟电路主要由秒信号发生器、“时、分、秒、”计数器、译码器及显示器组成。由于采用纯数字硬件设计制作，与传统的机械表相比，它具有走时准，显示直观，无机械传动装置等特点。

本设计中的数字时钟采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”的显示和调整。通过采用各种集成数字芯片搭建电路来实现相应的功能。具体用到了555震荡器，74LS90及与非，异或等门集成芯片等。该电路具有计时和校时的功能。

在对整个模块进行分析和画出总体电路图后，对各模块进行仿真并记录仿真所观察到的结果。

实验证明该设计电路基本上能够符合设计要求！

一、系统结构。

（1）功能。

此数字钟能显示“时、分、秒”的功能，它的计时周期是24小时，最大能显示23时59分59秒，并能对时间进行调整和校对，相对于机械式的手表其更为准确。

（2）系统框图。

系统方框图1

（3）系统组成。

1.秒发生器：由555芯片和RC组成的多谐振荡器，其555上3的输出频率由接入的电阻与电容决定。

2.校时模块：由74LS03中的4个与非门和相应的开关和电阻构成。

3.计数器：由74LS90中的与非门、JK触发器、或门构成相应芯片串接得到二十四、六十进制的计数器，再由74LS90与74LS08相连接而得到秒、分、时的进分别进位。

4.译码器：选用BCD锁存译码器4511，接受74LS90来的信号，转换为7段的二进制数。

5.显示模块：由7段数码管来起到显示作用，通过接受

CD4511的信号。本次选用的是共阴型的CD4511。

二、各部分电路原理。

1.秒发生器：555电路内部（图2-1）由运放和RS触发器共同组成，其工作原理由8处接VCC，C1处当Uco=2/3Vcc>u11时运放输出为1，同理C2也一样。最终如图3接口就输出矩形波，而形成的秒脉冲。

图2-1 内部结构图

图2-2 555功能表

2.校时模块：校时模块主要由74LS03中的4个与非门构成（图2-3），由其功能图看得出只要有一个输入端由H到L或者从L到H都会使输出端发生高低变化。因此通过开关的拨动产生高低信号从而对时、分处的计数器起到调数作用。

图2-3 校时模块图

图3-3 74LS03功能图

3.计数器：通过74LS90来计数，由14接脚INPUT为秒脉冲信号输入端，从而使输出端到CD4511上产生10进制数，这里相互之间的74LS90的连接能相应的产生60进制和24进制数，由个位到十位是当各位控制的74LS90输出到8、9是Qd变为H，又从9到0是Qd变为低，从而使十位74LS90的14接口输入由H到L进一位（图2-5和图2-7）。关于24进制和60进制的控制是由74LS08控制的，如图2-5所示74LS08控制的是60进制数，当Qb、Qc输出高电平时，即此时数码管显示的60，74LS08的与门输出H，到74LS90的R0(1)、R0（2）从而达到清零的作用，与此同时又到下一时

钟处的74LS90的14接口处而达到进位作用。同理24进制就是把十位上的Qb和个位上的Qc与74LS08上的与非门相连而达到清零作用。

图2-5

图2-6

Reset Inputs复位输入输出

R0 (1) R0

(2)

R9

(1)

R9

(2)

Q

D

Q

C

Q

B

QA

H H L X L L L L

图2-7

4.显示模块：显示模块由CD4511和数码管组成。其功能表

如图2-8和图2-9所示。

图2-8

图2-9

三、装配与调试。

整个装配过程分为四各阶段过程：

1.秒脉冲信号模块：在焊接结束后接上正负极，看555上3接口处的发光二极管的是否能亮，来判断是否成功。

2.秒显示模块：焊好秒显示模块时，接上555秒脉冲模块发现不能正常工作，数码管都显示00，后来又看电路图，原来74LS90上的2、3接口并没有接上，原电路图是接上74LS08后才能正常工作。后来由使74LS90上的2、3接地，就能正常工作了。

3.时、分显示模块：其实这一模块和秒显示模块接线都一样的，所以焊上后用同样用555秒脉冲模块一样调试都能正常工作。

4.校时模块：这也是最后调试模块（总调试），这个过程前面调试都没有问题，接下来会有问题的话，就是时、分、秒模块的连接问题或者是校时电路的问题，也可能是74LS08的连接问题，当然还可能是芯片问题。这次调试要达到的效果就是总的效果，走秒、走分、走时以及可以调数。还好最后没出问题，总的效果没问题。

四、技术总结。

本电路采用纯数字电路制作，刚开始也是不知道怎么下手，总的制作过程分为三个过程：

1.制作前期：从图书馆借阅图书查找相应的课题，并从网上查找相应的课设和论文，最终决定选定制作数字时钟。

2.制作中期：从相应的图书和论文中选定电路图，本组三人分模块去弄，各自把各自的模块搞懂，并一定时间相应讨论进度，了解整个模块的运行原理。用Protues仿真软件

进行相应的仿真（图1-1），并能成功运行运行。在仿真中对原电路图进行了一定的修改，原来的分频板块取消了（分频模块目的是降低555脉冲的输出频率），由于可以通过改变555模块的电阻和电容，从而得到1秒脉冲，就直接就接上555秒脉冲电路。本来打算用晶振来做秒脉冲的但是觉得555报警电路以前做过觉得简单就用555秒脉冲电路，并且显示模块在实际焊接的时候数码管没有4段的，就利用电子实习时做八路抢答器时显示模块是利用CD4511接上的，最后就采用CD4511（图4-2）。

3.制作后期：从仿真的电路图中确定元器件，去采购相应的元器件，并通过Protues软件对电路进行了相应的排版（图4-3），最后开始焊接电路，一点一点的进行调试。

图4-1