数电课程设计报告(数字电子时钟、24秒倒计时)

课程设计任务书

2011 —2012 学年第1 学期

电气与信息工程学院学院（系、部）自动化专业班级

课程名称：电子技术

设计题目：数字电子时钟及篮球24秒计时器

完成期限：自2012 年 1 月 2 日至2012 年 1 月9 日共 1 周

指导教师（签字）：年月日

系（教研室）主任（签字）：年月日

电子技术课程设计

课题一数字电子时钟

一、设计目的：

1、熟悉集成电路的引脚安排和各芯片的逻辑功能及使用方法

2、了解数字电子钟的组成及工作原理

3、熟悉数字电子钟的设计与制作

二、设计内容和要求：

设计一个数字电子钟，具体要求：

1、以24小时为一个计数周期；

2、具有“时”、“分”、“秒”数字显示；

3、数码管显示电路；

4、具有校时功能；

5、整点前10秒，数字钟会自动报时，以示提醒；

6、用PROTEUS画出电路原理图并仿真验证；

三、设计思路：

1、首先设计一个秒脉冲产生电路，可采用555定时器构成多谐振荡器，通过设计多谐振荡器电阻、电容的参数大小，使555定时器输出一个固定频率为

1HZ的方波；

2、设计计时电路，计时电路即是计数电路，通过计数器集成芯片如：74LS161、74LS 16

3、74LS 192等完成对秒脉冲的计数，其中要重点考虑所选择的计数器芯片的进制问题。秒钟个位计到9进10时，秒钟个位回0，秒钟十位进1，秒钟计到59，进60时，秒钟回00，分钟进1…，以此类推，完成全部计时设计；（可通过添加相应的与非门电路，使计数器按照要求回0）

3、显示电路，根据EWB或PROTEUS元器件库中数码管的不同，有四个引脚

的（显示二进制）、有8个引脚的（显示8段位码，需要添加译码芯片），完成计数结果的输出显示。

4、校准电路

通过RS触发器及与非门对“时”和“分”进行校准的电路如图1所示。下面以校“分”电路来说明校准电路的原理：

①正常计数时，G1门开，秒脉冲进行单位产生的分脉冲可通过G1,G3(开门状态)送入分计数器，此时G2封锁，校准脉冲（即秒脉冲）进不去。

②按下S1则G1封锁，“分”脉冲受阻，而G2打开，秒脉冲进入分计数器进行快速计数（即较分），校时电路与此完全相同。

图1 校准电路原理图

5、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，以示提醒。其作用方式是发出连续的或有节奏的音频声波，较复杂的也可以是实时语音提示。

根据要求，电路应在整点前10秒钟内开始整点报时，即当时间在59分50秒到59分59秒期间时，报时电路报时控制信号。报时电路选74HC30，选蜂鸣器为电声器件。

四、硬件电路图及综合调试的仿真效果图

1.脉冲产生电路：

2.显示电路：

3.校准电路：

4.计数电路：

[键入文字]

电子技术课程设计09401700132 孙鹏程5.报警电路：

6.完整电路图：

课题二篮球竞赛24秒计时器

（选做内容）

一、设计目的：

1、熟悉集成电路的引脚安排和各芯片的逻辑功能及使用方法

2、了解数字24秒计时器的组成及工作原理

3、熟悉数字24秒计时器的设计与制作

二、设计要求

1. 具有24秒计时功能。

2. 设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能。

3. 在直接清零时，要求数码显示器灭灯。

4. 计时器为24秒递减时, 计时间隔为1秒。

5. 计时器递减到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。

三、设计思路

（1）、24秒计时器总体参考方案框图如图2所示。

图2 24秒计时器总体参考方案框图

它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、辅助时序控制电路（简称控制电路）和报警电路等五个部分组成。其中计数器和控制电路是系统的主要部分。计数器完成24秒计时功能，而控制电路是控制计时器的直接清零、启动计数和暂停/连续计数、译码显示电路的显示和灭灯等功能。

为保证系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系：

1．操作直接清零开关时，要求计数器清零，数码显示器灭灯。

2．当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP（秒脉冲信号），同时计数器完成置数功能，数码显示器显示24秒字样；当启动开关断开时，计数器开始计数。

3．当暂停/连续开关闭合时，控制电路封锁时钟信号CP，计数器处于锁存状态；当暂停/连续开关断开时，计数器继续累计计数。

（2）电路各个功能部分设计

1.标准秒脉冲发生电路

标准秒脉冲发生电路如图2所示, 它是由555定时器组成的多谐振荡器。定时元件R1 为630kΩ, R2 为400kΩ, C为1μF,产生1Hz的标准脉冲信号。

计算公式如下:

充电时间为＝（＋） Cln2 ≈ 0.7 （＋） C

放电时间为＝Cln2 ≈ 0.7 C

振荡周期为 T ＝＋≈ 0.7 （＋ 2 ） C

振荡频率为

标准秒脉冲发生电路

2.计数器及译码显示电路

计数器采用74LS192同步可逆双时钟计数器,其管脚引线排列图如图3所示。74LS192的UP、DOWN端分别是加/减计数器的时钟输入端。在置数控制端LOAD = 1、清零端CLR = 0的情况下,若DOWN = 1, 计数脉冲加入到UP端,则计数器在预置数的基础上完成加计数, CO′端发出进位负跳变脉冲;若UP = 1, 计数脉冲加入到DOWN端,则计数器在预置数的基础上完成减计数,当减计数到0时, BO′借位输出端发出借位负跳变脉冲。LOAD为异步并行置数控制端,当LOAD′= 0时,计数器置数,LOAD = 1时,计数器处于计数状态。用两片74LS192设计成二十四进制减法计数器,由74LS48译码,七段码显示器显示计时时间。计数器个位接成十进制,置数端A、B、C、D均接低电平“0”。计数器十位接成三进制, A、B两置数端接高电平“1”, C、D端接低电平“0”。计数脉冲信号接入个位计数器的DOWN减脉冲输入端(UP端接高电平) 。根据设计要求,计数器计数到零时应停止计数,为此,将十位计数器的BO′借位端与脉冲信号源通过与门联接,使计数到零时,BO2′= 0,封锁CP信号,计数器保持零状态不变,控制电路发出报警声信号,使报警电路工作,信号灯亮。