扬州大学数电课程设计 数字时钟电路

扬州大学能源与动力工程学院本科生课程设计

题目：数字时钟电路

课程：数字电子技术基础

专业：电气工程及其自动化

班级：电气1101

学号：

姓名：

指导教师：年漪蓓蒋步军

完成日期： 2013.6.13

总目录第一部分：任务书

第二部分：课程设计报告

第三部分：设计图纸

第一部分

任

务

书

一、课程设计的目的

本课程是在学完《数字电子技术基础》、《数字电子技术实验》之后，集中一周时间，进行的复杂程度较高、综合性较强的设计课题的实践环节，通过该教学环节，要求达到以下目的：

1.使学生进一步掌握数字电子技术的理论知识，培养学生工程设计能力和综合分析问

题、解决问题的能力；

2.使学生基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力；

3.熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。

二、设计题目及内容

数字时钟电路

（1）、具有“时”“分”的数字显示时钟

（2）、“秒”不作数字显示，只使“时”和“分”之间“：”间隔内亮

（3）、具有校时和校分功能

（4）、具有整点报时功能（因部分器件本实验软件中不具备，故用小灯代替整点报时）

三、设计要求

1、用中小型规模集成电路设计出所要求的电路；

2、在实验箱上安装、调试出所设计的电路；

3、写出设计、调试、总结报告。

四、使用仪器设备

1、PC机（装有MULTISIM软件）；

2、GW48 EDA编程系统等。

五、参考文献

1、“模拟电子技术基础”和“数字电子技术基础”教材；

2、有关“电子技术课程设计指导书”；

3、“集成电路特性应用手册”；

4、其他。

第二部分

课

程

设

计

报

告

目录

1设计任务及要求 (6)

2系统总体设计方案 (7)

2.1总体设计方案 (7)

2.2方案特点 (7)

3控制电路设计 (8)

3.1控制电路工作原理 (8)

3.2参数计算 (8)

3.3器件选型 (8)

4 振荡电路设计 (9)

4.1振荡电路工作原理 (9)

4.2参数计算 (10)

4.3器件选型 (10)

5 计数电路设计 (11)

5.1计数电路工作原理 (11)

5.2参数计算 (12)

5.3器件选型 (12)

6 译码显示电路设计 (13)

6.1译码显示电路工作原理 (13)

6.2参数计算 (13)

6.3器件选型 (13)

7系统总体电路设计 (14)

7.1系统总体电路 (14)

7.2 电路说明 (14)

8电路调试 (16)

8.1振荡电路调试及实验结果分析 (16)

8.2 计数电路调试及实验结果分析 (16)

8.3 译码显示电路调试及实验结果分析 (16)

8.4 控制电路调试及实验结果分析 (16)

8.5 系统联调及实验结果分析 (16)

9改进意见及收获体会 (17)

10器件明细清单 (18)

参考文献 (19)

1设计任务及要求

设计任务：数字时钟电路

（1）、具有“时”“分”的数字显示时钟；

（2）、“秒”不作数字显示，只使“时”和“分”之间“：”间隔闪亮；（3）、具有校分和校时功能；

（4）、具有整点报时功能（59分50秒开始间歇报时）。

设计要求：

（1）用中小型规模集成电路设计出所要求的电路；

（2）在实验箱上安装、调试出所设计的电路；

（3）写出设计、调试、总结报告。

2系统总体设计方案

2.1总体设计方案

数字时钟钟的总体框图如下图所示，它由显示、译码、计数电路、整点报时电路、手动校时校分电路和开机清零电路五部分组成。

图1 数字时钟钟的总体框图

2.2方案特点

当时钟开机时时、分、秒清零，数码管显示为0；脉冲电路由外部电路提供，在信号的作用下，时钟钟开始计时，秒分均为六十进制，时为二十四进制。秒闪烁六十秒产生的进位信号作为分的脉冲信号，分的进位信号作为时的脉冲信号；同时可以手动校时校分；当时间为59分时，报时电路整点报时（小灯闪烁）。

3.1控制电路工作原理

分控J1

分进位信号CLK 4时控制信号CLK 5

图65 校时校分原理

当需要校分时打开开关A 使之和2接，这时秒进位信号关断，分校时信号进入充当分控制信号。同理，校时电路开关接6，分进位信号关断，时校时信号进入充当控制信号。这时便可实现校时校分功能。（同时引入开关J3、J4详见电路总体设计分析），减少了分时偏差。

3.2参数计算

见原理部分

3.3器件选型

三端开关2个

4.1振荡电路工作原理

振荡器是计时器的核心，其作用是产生一个标准频率的脉冲信号。振荡频率的精度和稳定度决定了数字钟的质量。采用集成电路555定时器与RC组成的多谐振荡器。输出的脉冲频率为fs=1/[(R1+2R2)C1ln2]=1KHZ，周期T=1/fs=1ms。若参数选择：R1=R2=10K欧姆，C1=47uF时，可以得到秒脉冲信号。虽然直接得到了秒脉冲，但从计时精度的角度考虑，振荡器的振荡频率越高，钟表计时的精度就越高，所以一般不直接输出秒脉冲信号。本次设计采用的是用555输出1KHZ 的脉冲，然后通过3个同步十进制计数器74LS160将1KHZ的脉冲变成1HZ适用。

使用74LS160分频时，将进位与下一个160中的Cp相连，产生1/10的分频。