电工电子技术课程设计

题目: 数字电子钟

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景德镇陶瓷学院

电工电子技术课程设计任务书

目录

1、总体方案与原理说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

2、单元电路1（用实际的单元电路名称，下同）. . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

3、单元电路2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

4、单元电路3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

5、单元电路N（N根据实际情况增减）. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

6、总体电路原理相关说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

7、总体电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

8、元件清单；. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

9、参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

10、设计心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

1.总体方案与原理说明：

数字电子钟是一种用数字显示秒、分、时的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确、显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到了广泛的应用：小到是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。

数字钟实际上是一个标准频率（1Hz）进行计数的计数电路。由于计数的起始世间不可能与标准世间一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1Hz时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。数字电子钟的电路组成方框图如图所示。

图1所示为数字钟的一般构成框图

2.时钟脉冲和按键控制模块：

秒脉冲发生器是数字钟的重要部分，它的精度稳定度决定了数字钟的质量，通常用晶体振荡器发生的脉冲经过整形、分频获得1Hz的秒脉冲。如晶振为32768Hz，通过15次二分频后可获得1Hz的脉冲输出。（本实验中实验箱上已

经有1hz脉冲）。按键由琴键或拨码开关发出脉冲或电平信号，控制整个系统工作。

原理图如图2:

图2 时钟脉冲和按键控制模块电路

3.可调时钟模块

秒、分、时分别为60、60和24进制计数器。秒、分均为六十进制，即显示00∽59，它们的个位为十进制，十位为六进制。时为二十四进制计数器，显示为00∽23，个位仍为十进制，而十位为三进制，但当十进位计到2，而个位计到4时清零，就为二十四进制了。

用两片74LS290做一个二十四进制,其电路图如图3：

图3 二十四进制加法计数器

4.校正电路：

在记时开始后记时出现误差时，必须与标准时间进行校准，这一功能由校准电路来实现。常用的校准方法是给被校的计时电路引入频率较高的脉冲信号（本设计采用标准秒脉冲信号），将该脉冲信号愤怒别引入“分”和“时”的脉冲输入端可以快速校准“分”和“时”，从而使计时电路快速达到标准时间。

其电路如图图4所示：

图4 校正电路图

当开关打到上端时电路进入校准功能，当开关打到下端时电路进入正常计时功能。

5.带有消抖的校正电路：

数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截取断分个位的直接计数通路，并采取正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。即为用COMS 与或非门实现的时或分校时电路，In1端与低位的进位信号相连；In2端与校正信号相连，校正信号可直接取自分频器产生的1Hz或2Hz信号；输出端折与分或时个位输入端相连。当开关打向下时，因为校正信号和0相与的输出为0，而开关的另一端接高电平，正常输入信号可以顺利通过与或门，故校时电路处于正常计时状态；当开关打向上时，情况正好与上述相反，这时校时电路处于校时状态。

实际使用时，因为电路开关存在抖动问题，所以一般会接一个RS触发器构成开关消抖动电路，所以整个校时电路就如图5所示：

图5 带有消抖电路的校正电路

6、总体电路原理相关说明：

1: 秒信号发生电路

利用555设计一个多谐振荡器,谐振荡器也称无稳态触发器，它没有稳定状态，同时毋须外加触发脉冲，就能输出一定频率的矩形脉冲（自激振荡）。用555实现多谐振荡，需要外接电阻R1，R2和电容C，并外接+5V的直流电源。电路图: 图二根据计算公式得f=1hz, 即为秒脉冲。

2: 秒计时单元电路

利用两片74160组成的同步60进制递增计数器如图三所示，其中个位计数器（C1）接成十进制形式。十位计数器（C2）选择QC与QB做反馈端，经与非门输出控制清零端（CLR’），接成六进制计数形式。个位与十位计数器之间采用同步级连方式，将个位计数器的进位输出控制端（RCO）接至十位计数器容许端（ENT），完成个位对十位计数器的进位控制。将个位计数器的RCO端和十位计数器的QC、QA端经与们由CO端输出，作进位输出控制信号。当计数器状态为59时，CO端输出高电平，在同步级联方式下，容许高位计数器计数。

3．计数器

秒脉冲信号经过6级计数器，分别得到“秒”个位、十位、“分”个位、十位以及“时”个位、十位的计时。“秒”“分”计数器为六十进制，小时为十二进制。

（1）六十进制计数

由分频器来的秒脉冲信号，首先送到“秒”计数器进行累加计数，秒计数器应完成一分钟之内秒数目的累加，并达到60秒时产生一个进位信号，所以，选用一片74LS90和一片74LS92组成六十进制计数器，采用反馈归零的方法来实现六十