数电课设：具有时间校正功能的电子钟.doc

课 程 设 计（说明书）具有时间校正功能的电子钟班 级/学 号 94010105-133 学 生 姓 名 指 导 教 师 课 程 设 计 任 务 书课 程 名 称 数字逻辑课程设计 院（系） 计算机学院 专业 计算机科学与技术 班级 学号 姓名 课程设计题目 具有时间校正功能的电子钟 课程设计时间: 2011 年 7 月 11 日 至 2011 年 7 月 24 日课程设计的内容及要求：一、设计内容：设计一个能校准时、分的电子时钟，要求显示时、分、秒。时钟频率为1Hz的方波信号。该电路主要由时钟信号产生电路、时、分、秒计数电路、清零信号产生电路、校准电路和显示电路五部分组成。时钟信号产生电路将产生的时钟信号送入计数电路进行计数，由显示电路显示，当计数值达24时产生清零信号，将产生的所有数字清零。二、设计要求：用7段显示器显示。要求设计层次化。三、实验要求1根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。2进行实验数据处理和分析。四、推荐参考资料1. 童诗白，华成英主编模拟电子技术基础M北京：高等教育出版社，2006年2. 阎石主编数字电子技术基础M北京：高等教育出版社，2008年3. 戴伏生主编基础电子电路设计与实践M北京：国防工业出版社，2002年4. 谭博学主编集成电路原理与应用M北京：电子工业出版社，2003年5. 陈光明等主编电子技术课程设计与综合实训M北京：北京航空航天大学出版社，2007年6. 谢自美主编电子线路设计实验测试M武汉：华中科技大学出版社，2006年7. 华满清主编电子技术实验与课程设计M北京：机械工业出版社，2005年五、按照要求撰写课程设计报告指导教师 年 月 日负责教师 年 月 日学生签字 年 月 日成绩评定表评语、建议或需要说明的问题：指导教师签字： 日期：成 绩一、概述 数字电子钟是广泛应用在生活中的一种电子产品，本课设通过设计电子钟可以使我们知道电子钟的工作原理，可以帮助我们在日后的生活中更好的学习知识。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，另外应有校时功能。数字电子钟的逻辑框图如下图所示。它由555震荡器构成的振荡电路、计数器、显示器和校时电路组成。由555震荡器构成的振荡电路产生的信号作为秒脉冲，秒脉冲送入计数器，计数结果通过“时”、“分”、“秒”数码管显示时间。二、方案论证设计一个能校准时、分的电子时钟，要求显示时、分、秒。时钟频率为1Hz的方波信号。该电路主要由时钟信号产生电路、时、分、秒计数电路、清零信号产生电路、校准电路和显示电路五部分组成。时钟信号产生电路将产生的时钟信号送入计数电路进行计数，由显示电路显示，当计数值达24时产生清零信号，将产生的所有数字清零。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，另外应有校时功能。数字电子钟的逻辑框图如下图所示。它由555震荡器构成的振荡电路、分频器、计数器、显示器和校时电路组成。由555震荡器构成的振荡电路产生的信号经过分频器作为秒脉冲，秒脉冲送入计数器，计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器显示时间。数字电子钟的基本原理框图如下所示：图2.1 电子钟电路原理框图数码管1数码管2数码管3数码管4数码管5数码管6译码器译码器译码器译码器译码器译码器二进制计数器十进制计数器六进制计数器十进制计数器六进制计数器十进制计数器555振荡器校时三、电路设计3.1 振荡器 振荡器是数字钟的核心,振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度。一般来说，振荡器的频率越高，计时精度越高。如下图所示为555定时器构成的振荡器。 图3.1 555振荡器 该电路由555定时器构成，通过555定时器构成的振荡器提供标准脉冲信号。通过公式1/(2R3+R1)*C1计算得出震荡周期等于1s，555振荡器将脉冲信号输入计时电路中，电子钟的秒计时开始计时。因此在试验中可以通过调整R3，R1，C1的值 来调整振荡周期。3.2 时、分、秒计时电路图3.2-1 24进制计数器本电路采用时24进制显示方式。时个位计数器开始作为十位计数器产生09的计时个位，当下一时间10点到时向上输出进位信号RCO=1，同时时十位计数器加1，等计时到23点后再来时计数脉冲（即分记述满60）时计数器要清零复位。所以十位计数器的QB和时个位计数器的QA，QB通过与非门与非门产生清零复位信号，使时计数器具备0023循环计数的功能。然后将六个计数器的计数结果通过计数器的QA-QB输出端送到显示译码驱动电路中。图3.2-2 60进制计数器 分和秒计数器都是模M=60的计数器，其记数规律为0001-、-585900、可选用74LS160N作为计数器级联组成，其电路图如上图图3.2-2所示。由图可知CLR接高电平，秒信号脉冲从CLK端输入进行十进制记数，满十通过RCO输出进位信号，此信号用于控制秒十位计数器的记数。秒十位计数器为六进制计数器。秒十位计数器的QA、QC的输出端通过与非门与秒个位的QA，QD输出端通过与非门，再通过多个与非门，非门把清零复位信号给LOAD端，从而构成六进制计数器。分计数器的组成电路与秒计数器的组成电路完全相同。不过进入CLK的脉冲信号为由秒十位进位信号与非后输入的信号。3.3时、分时间校正电路ENTENPU16A 图3.3 小时时间校正电路 小时时间校正电路如上图3.3所示，J1开关的左边的引线接到小时计数器十位的ENP，ENT端，右边引线下端接5V高电平，上端接非门，当J1开关在上方时，电子钟正常工作，当需要调整小时时，开关向下拨动一次时，计时芯片ENP，ENT端接入高电平，计时器时钟个位时间加一。分钟调整电路工作原理与小时时间调整电路工作原理相同。分钟校正电路开关J2左边的引线接到分计数器十位的ENP，ENT端，右边引线下端接5V高电平，上端接非门。 四、性能测试1、频率发生电路测试因为秒脉冲时间为一秒，因此频率发生电路应该输出频率为1Hz的信号，测试结果表明该频率发生电路符合要求。 图4.1 秒脉冲波形2、显示电路测试 显示电路包括小时，分钟，秒显示数码管，通过验证显示电路正常工作。 图4.2-1 小时显示数码管 图4.2-2 分钟显示数码管 图4.2-3 秒显示数码管五、结论 本电路采用多种数字芯片构成了电子钟，经检测该电子钟具有准确的计时功能，能够以数字形式显示时，分，秒的时间，并且具有时间校正功能，同时具有清零时间的功能。六、性价比 本电路使用六个计数器、一个555定时器，六个数码管，若干与非门，非门等元器件组成，这些器件都是我们在学习中常用的电子器件，它们的价格合理，且本电路工作状态比较稳定。七、课设体会通过本次课程设计学习电子钟的设计与制作，让我有很多感受和体会，深切感受到了电子技术在日常生活中的广泛应用，更加理解理论联系实际的意义，为以后的学习。工作奠定了基础。此次课程设计使我更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。也锻炼了自己独立思考问题的能力和通过查看相关资料来解决问题的习惯。虽然这只是一次简单的课程设计，但通过这次课程设计我们了解了课程设计的一般步骤，和设计中应注意的问题。设计本身并不是有很重要的意义，而是对待问题时的态度和处理事情的能力。至于设计的成绩无须看的太过于重要，而是设计的过程，设计的思想和设计电路中的每一个环节，电路中各个部分的功能是如何实现的。各个芯片能够完成什么样的功能，使用芯片时应该注意那些要点。同一个电路可以用那些芯片实现，各个芯片实现同一个功能的区别。同时对普通计数器如何构成n进制计数器有了更深的了解和掌握，对自我的实际操作能力也有了很高的提升。参考文献1. 童诗白，华成英主编模拟电子技术基础M北京：高等教育出版社，2006年2. 阎石主编数字电子技术基础M北京：高等教育出版社，2008年3. 戴伏生主编基础电子电路设计与实践M北京：国防工业出版社，2002年4. 谭博学主编集成电路原理与应用M北京：电子工业出版社，2003年5. 陈光明等主编电子技术课程设计与综合实训M北京：北京航空航天大学出版社，2007年6. 谢自美主编电子线路设计实验测试M武汉：华中科技大学出版社，2006年7.