电子数字时钟课程设计报告(数电)

数字电子钟的设计1.设计目标数字钟是一种使用数字电路技术来实现小时、分钟和秒钟计时的设备。与机械钟相比，数字钟具有更高的精度和直观性，没有机械装置，使用寿命更长，因此得到了广泛的应用。数字时钟在原理上是一种典型的数字电路，它包括组合逻辑电路和时序电路。因此，我们设计了数字钟，以了解数字钟的原理，并学习如何制作数字钟。此外，通过数字时钟的制造，我们可以进一步了解制造中使用的各种中小型集成电路的功能和实用方法。并且因为数字时钟包括组合逻辑电路和定时电路。通过它，我们可以进一步学习和掌握各种组合逻辑电路和时序电路的原理和用法。1.1设计指数1.时间是12小时。2.显示小时、分钟和秒钟；3.具有时间校准功能，可将时间和时间分别校准到标准时间。1.2设计要求1.电路设计原理描述2.硬件电路设计(需要电路原理图和说明)3.实物生产：完成的系统能够满足课题的要求。4.完成3000字的课程设计报告2.实用原则2.1数字时钟的基本原理数字电子钟由信号发生器、“时、分、秒”计数器、发光二极管数码管、计时电路、计时电路等组成。其工作原理是利用时钟源产生稳定的脉冲信号。作为数字种类的时间基准，振荡频率要求为1HZ，这是一个标准的第二脉冲。标准的第二脉冲信号发送到“第二计数器”，第二计数器采用60位计数器，每60秒发送一个“分离脉冲”信号，作为“分离计数器”的时钟脉冲。“分钟计数器”也使用60位数的计数器。每累积60分钟，就会向“时间计数器”发送一个“时间脉冲”信号。“时间计数器”采用24位计数器，可实现24小时累计。发光二极管数码管显示“时、分、秒”计数器的输出状态。计时电路用于校准和调整显示的“小时、分钟和秒”数。2.2原理框图3.功能模块3.1振荡电路多谐振荡器也被称为非稳态触发器。它没有稳定状态，并且可以输出具有特定频率的矩形波形(自激振荡)，而不需要额外的触发脉冲。要实现555多谐振荡器，需要R1、R2和电容，并连接到5V DC电源。振荡周期：T=0.69(R1 2R2)摄氏度当R1=5K，R2=4.7K，C=100uF时，t=0.9936s3.2 CD40110工作原理CD40110是一个十进制可逆计数器/锁存器/驱动器，具有上下计数、计数器状态锁存、七段解码输出等功能。本设计使用了CD40110的计数和七段解码输出功能。CD40110有两个计数时钟输入端，即CPu和CPd，分别用作计数时钟输入端和计数时钟输入端。由于电源中有一个时钟信号预处理逻辑，因此当一个时钟输入计数时，另一个时钟输入可以处于任何状态，因此我们使用CpA接收脉冲信号，CPd被挂起。CD40110的进位输出一氧化碳和借用输出氧气通常处于高水平。当计数器从9到0时，BO输出脉冲，当计数器从0到9时，CO输出脉冲，因此可以利用CO端子实现大于十进制的计数功能。业务对象进位输出一氧化碳借出量CPd递减计数器时钟输入CPu加计数器时钟输入完全结束/联系类型计数允许结束/LE闩锁预设VDD正供给VSS接地YaYg锁存解码输出包功能表3.2秒计数电路秒的每个位部分都是十进制1，十位部分是六进制1，这样就一起完成了60位计数器。当计数达到59时清零，并重新开始计数。秒位的设计：十进制计数器CD40110用于设计十进制计数器来显示秒位。当比特计数器从0增加到9时，产生进位并连接到10比特计数器的脉冲输入端CP，从而实现10比特计数和进位功能。使用74LS161和74LS11，6位计数器设计为显示10位秒。当10位计数器从0增加到5时，74LS11“与”门用于产生连接到10位和10位的高电平的CD40110的清零端，同时产生一个脉冲来分频10位。十六进制秒计数电路3.3分钟计数电路小数位数被分成小数位，小数位被分成六个小数位，从而一起完成60位计数器。当计数达到59时清零，并重新开始计数。第二位部分的设计：来自第二计数电路的进位脉冲将每分钟的位加1，十进制计数器CD40110用于设计十进制计数器以显示第二位。当比特计数器从0增加到9时，产生进位并连接到10比特计数器的脉冲输入端CP，从而实现10比特计数和进位功能。使用74LS161和74LS11，6位计数器设计为显示10位秒。当10位计数器从0增加到5时，74LS11“与”门用于产生连接到10位和10位的高电平的CD40110的清零端，同时，为每个位产生一个脉冲。60位分频计数电路3.4小时计数电路来自子计数器电路的进位脉冲将时钟的位相加，位计数器从0增加到9产生进位，进位连接到10位计数器的脉冲输入端CP。当10位计数达到2，3位计数达到3时，通过74LS11与门产生清除信号，清除所有的CD40110。24位时间计数电路3.5显示电路十进制数由CD40110生成，然后由数码管显示。这里的发光二极管数码管通过公共阴极连接。3.6定时电路数字时钟应具有分钟校正和时间校正功能，因此，应切断分钟位和时间位的直接计数路径，并应使用可随时在正常定时信号和校正信号之间切换的电路对其进行访问。这里，触摸开关用于实现计时功能。触摸开关的一端连接到高电平，另一端连接到CD40110的CP。当按下触摸开关时，小时或分钟的位将加1，从而实现计时功能。4.系统电路总图将设计好的单元电路级联，得到数字电子钟系统的电路原理图。见附录1。5.物理地图(见附录2)6.经验通过这次数字电子钟的设计，让我了解电路设计的基本步骤，也让我了解数字时钟的原理和设计理念，设计一个电路，首先进行软件仿真，然后进行实际电路制作。然而，最终产品可能与模拟不完全相同，因为有各种条件限制实际布线。此外