多功能数字钟课程设计

摘要

多功能数字钟是采用数字电路实现对时，分，秒，数字显示的计时装置，广泛用于个人家庭，车站，码头，办公室等公共场所，成为人们日常生活中不可少的必需品，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度远超过老式钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及其广大应用，有着非常现实的意义。

数字电子钟由信号发生器“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路等组成。秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用555或晶振电路构成的振荡器加分频起来实现。将标准秒脉冲信号送入“秒计数器”，该计数器采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也60进制计数器，每累计60分，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用24进制计数，可以实现一天24h 的累积计。

译码显示电路将“时、分、秒”计数器的输出状态经七段显示译码器译码，通过六位LED显示器显示出来。整点报时电路是根据计时系统的输出状态产生一个脉冲信号，然后去触发音频发生器实现报时。校时电路是来对“时、分、秒”显示数字进行校对，调整。

关键词多功能数字钟计数器译码器显示器校时电路

目录

摘要......................................................................................................................................................................... I 1 绪论 .. (1)

1.1 项目研究的背景及意义 (1)

1.2 多功能数字钟的现状和发展趋势 (1)

2 设计总体方案 (2)

2.1 简要说明 (2)

2.2 任务要求 (2)

2.3 基本原理 (2)

3 单元电路 (3)

3.1 振荡器的设计 (3)

3.2分频器的设计 (4)

3.3计数器的设计 (4)

3.3.1六十进制加法计数器 (5)

3.3.2二十四进制加法计数器 (5)

3.4 译码器和显示电路的设计 (6)

3.5 校时电路的设计 (6)

4单元电路设计 (7)

4.1时间脉冲产生电路的设计 (7)

4.2计数电路的设计 (7)

4.2.1 60进制计数器的设计 (7)

4.2.2 24进制计数器的设计 (8)

4.3 译码及驱动显示电路 (9)

4.4 校时电路的设计 (9)

4.5 报时电路 (10)

4.6电路总图 (11)

5仿真结果及分析 (12)

5.1时钟结果仿真 (12)

5.2星期电路结果仿真 (12)

5.3手电电路 (13)

5.4测试结果分析 (13)

总结分析 (14)

致 (15)

参考文献 (16)

附录1 (17)

附录2 (18)

1 绪论

1.1 项目研究的背景及意义

20世纪末，电子技术得到了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和复杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。

多功能数字钟是采用数字电路实现对时，分，秒，数字显示的计时装置，广泛用于个人家庭，车站，码头，办公室等公共场所，成为人们日常生活中不可少的必需品，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度远超过老式钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及其广大应用，有着非常现实的意义。

1.2 多功能数字钟的现状和发展趋势

单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。

目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路装化等几个方面发展。

单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。

在单片机技术日趋成熟的今天，其灵活的硬件电路设计和软件的设计，让单片机得到了广泛的应用，几乎是从小的电子产品，到大的工业控制，单片机都起到了举足轻重的作用。单片机小的系统结构几乎是所有具有可编程硬件的一个缩影，可谓是“麻雀虽小，肝胆俱全”，单片机的学习和研究是对微机系统学习和研究的简捷途径。

2 设计总体方案

2.1 简要说明

设计一个具有时分秒显示的数字钟。

2.2 任务要求

(1) 具有正常走时的基本功能；

(2) 具有校时功能（只进行分、时的校时）；

(3) 具有整点报时功能；

(4) 信号产生电路采用石英晶体构成的振荡器；

(5) 列出步骤，画出设计的逻辑电路图。

(6) 电路进行仿真、修改，使仿真结果达到设计要求；

(7) 装并测试电路的逻辑功能。

2.3 基本原理

数字钟的原理框图如图2-1所示，是由555多谐振荡器、分频器、秒、分、时计数器、译码器、显示器和校时电路组成。555多谐振荡器产生的信号经过分频器作为秒脉冲，秒脉冲送入计数器计数，计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器显示时间。

图2-1 数字钟的原理框图