北京印刷学院数字时钟课程设计论文

1、北京印刷学院信息工程学院课程设计北京印刷学院信息工程学院电子技术课程设计 数字电子钟姓 名： xxx 学 号： xxxxxxx班 级： 电13-2 摘要本课程设计的主题是数字电子钟。该电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、显示器组成。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，这里用多谐振荡器加分频器来实现。应用74LS90来实现分频功能。将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”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”也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”

2、。“时计数器”采用24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态送到七段显示译码器进行译码，通过六个LED七段显示器显示出来。整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后去触发，发光光二极管来实现。闹钟电路采用74LS85连接开关来实现。本作品的主要设计目的是熟练使用555定时器构成多谐振荡器的方法，掌握使用74LS160构成60进制计数器的方法以及使用74LS160构成24进制计数器的方法，理解在实际的设计电路中电压电流关系对整个电路功能的实现所具有的重要性。关键词：数字电子钟；555定时器；60进制计数器；24进制计数器；分频器

3、；共阴极七段显示译码器；In this paperThis course design is the topic of digital electronic clock. The circuit system by the second signal generator, "when, minutes and seconds" counter, display. A second signal generator is the system time base signal, it directly decides the accuracy of timing system

4、, here with multivibrator points frequency counter. Applied to 74 ls90 crossover functions. A standard second signal into "a second counter", "a second counter" USES 60 a binary counter, accumulative total 60 seconds each issued a "pulse" the signal, the signal will be

5、used as "minute counter" clock pulse. "Counter" also USES 60 a binary counter, each accumulative total 60 minutes, sends a "pulse" the signal, the signal will be sent to "counter". "Counter" USES 24 hexadecimal timer, which can realize to the accumul

6、ative total of 24 hours a day. Decoding display circuit "when", "points" and "second" the counter output state to the seven-segment display decoder for decoding, through six LED seven-segment displays. Integral point to announce the correct time of the circuit according

7、 to the timing system output state produces a pulse signal, then go to trigger, light-emitting diode to light.The alarm clock circuit adopt 74 ls85 connected switch.The main design purpose of this work is made by the skilled use of 555 timer multivibrator, the method of using 74 ls160 constitute a b

8、ase 60 counter method and USES 74 ls160 24 a binary counter, the method of understanding in the design of the actual circuit voltage current relationship of function of the realization of the importance of the whole circuit.Keywords: digital electronic clock; 555 timer; Base 60 counter; 24 a binary

9、counter; Divider; Common cathode seven-segment display decoder;目录第一章 方案设计与选择- 5 -第二章 原理设计和功能描述- 6 -2.1数字计时器的设计思想- 6 -2.2数字电子钟总体框架图- 6 -第三章 数字电子钟仿真- 13 -3.1 仿真效果- 13 -3.2 结果分析- 13 -第四章 心得体会- 14 -第五章 参考文献- 15 -第一章 方案设计与选择数字电子技术的复杂性和灵活性决定了数字电子钟的设计方案有多种，以下是本设计的方案选择。1、 脉冲信号源的选择多谐振荡器，信号发生器，脉冲芯片以及石英晶体振荡器等方

10、式都可以作为脉冲信号源，在此我选择的是用555定时器制作的多谐振荡器，主要考虑的是它的易于制作和很好的稳定性。2、 时分秒计数器的选择时分秒计数器的选择同样有多种，74LS160和 74LS161,74HC161，74LS191等等也都可以，考虑到其简单易用和作为课本上重点内容在此我选择的是74LS160 3、 译码显示器的选择考虑到元件与教学内容相结合，我选用SEVEN-SEG-COM-K四、电源设计整个电路采用5v供电。严格按照整流、滤波、稳压。第二章 原理设计和功能描述2.1数字计时器的设计思想要想构成数字钟，首先应选择一个脉冲源能自动地产生稳定的标准时间脉冲信号。而脉冲源产生的脉冲信号

11、地频率较高，因此，需要进行分频，使得高频脉冲信号变成适合于计时的低频脉冲信号，即“秒脉冲信号”（频率为1Hz）。经过分频器输出的秒脉冲信号到计数器中进行计数。由于计时的规律是：60秒=1分，60分=1小时，24小时=1天，就需要分别设计60进制，24进制计数器，并发出驱动信号。各计数器输出信号经译码器、驱动器到数字显示器，是“时”、“分”、“秒”得以数字显示出来。2.2数字电子钟总体框架图 电子钟在逻辑功能上是有秒脉冲发生器、秒计数器、分计数器、时计数器、译码器、显示器等组成。其原理框图如下所示：秒脉冲发生器计数器译码器显示器图2-1 电子钟基本结构示意图图2-2 数字电子钟原理图由555定时

12、器组成的多谐振荡器如图(C)所示，其中R1、R2和电容C为外接元件。其工作波如图(D)所示。图2-3 555定时器组成的多谐振荡器及其工作波形图设电容的初始电压0，t0时接通电源，由于电容电压不能突变，所以高、低触发端0<，比较器1输出为高电平，输出为低电平，即，（1表示高电位，0表示低电位），触发器置1，定时器输出此时，定时器内部放电三极管截止，电源经，向电容充电，逐渐升高。当上升到时，输出由0翻转为1，这时，触发顺保持状态不变。所以0<t<期间，定时器输出为高电平1。时刻，上升到，比较器的输出由变为0，这时，触发器复0，定时器输出。期间，放电三极管T导通，电容通过放电。按

13、指数规律下降，当时比较器输出由0变为1，触发器的，的状态不变，的状态仍为低电平。时刻，下降到，比较器输出由1变为0，R-S触发器的1，0，触发器处于1，定时器输出。此时电源再次向电容C放电，重复上述过程。通过上述分析可知，电容充电时，定时器输出，电容放电时，0，电容不断地进行充、放电，输出端便获得矩形波。多谐振荡器无外部信号输入，却能输出矩形波，其实质是将直流形式的电能变为矩形波形式的电能。振荡周期由图（D）可知，振荡周期。为电容充电时间，为电容放电时间。充电时间 放电时间 矩形波的振荡周期因此改变、和电容C的值，便可改变矩形波的周期和频率。在本电路中取R1=1 k，R2=75k，则由公式可求

14、得T1.057s多谐振荡器的电路图如下所示：图2-4 555组成的多谐振荡器该多谐振荡器产生的脉冲信号的波形图如图2-5所示：图2-5 脉冲信号的波形图时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器、时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，时个位和时十位计数器为24进制计数器。秒、分60进制计数器原理图如图2-5所示：图2-6 两片74LS160构成60进制计数器原理图图2-7 两片74LS160构成24进制计数器数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管，本设计提供的为1位共阴极七段LED数码管，译码器选用77

15、48N。图2-8 显示器电路分频器的功能有两个：一是产生标准脉冲信号，二是提供整点报时电路用的1kHz的高音频信号和500Hz的低音频信号。选用三片74LS90完成上述功能。第一片的QA端输出频率为500Hz，第二片的QD端输出为10Hz，第三片的QD端输出为1Hz。电路如图2.3。 图2-9分频器整点报时电路每当数字钟快要到整点时二极管亮校时电路采用分频器发出的高频脉冲信号调整电路 图2-10整点报时和校时电路闹钟电路选用了四片74LS85四位数值比较器实现。74LS85比较器的一组输入接小时和分钟时计数器的输出，另外一组接四位拨码开关，当小时和分钟计数器的输出与拨码开关的值完全相等时，四片

16、比较器输出都为高电平，经四位与门后输出到蜂鸣器，蜂鸣器响一分钟。例如，拨码开关依次为0001, 0011,0100, 0000,此时表示为13时40分，当计数器的输出也为13时40分时，四片74LS85的OAEQB输出端都为高电平。 图2-11闹钟电路电源电路 图2-12电源电路第三章 数字电子钟仿真3.1 仿真效果 本设计采用Muitisim 11进行仿真。仿真整体效果如图所示：图3-1 整体电路仿真图3.2 结果分析经测试，电路可以实现设计要求，可以实现数字钟的基本功能，秒脉冲信号及60、24进制计数器均可正常工作。所以，基于仿真结果可以认定，此次数字钟的设计是成功的。第四章 心得体会通过

17、这次数字电子钟的课程设计，把课本上学到的知识与实践相结合。从中对学到的知识有了更进一步的理解，而且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，而是同学们对待问题时的态度和处理事情的能力。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。另外，我还渐渐熟悉了mutisim这个仿真软件的各个功能，让我体会到了期中的乐趣，还在电脑制作文档的过程中，使我对办公软件有了更进一步的了解和掌握。熟练掌握了Multisim仿真软件的使用，最重要的是提高了自己的动手实践能力。具体来说：1、 学会了如何使用Multisim 11软件。2、 在实践中了解了多种元件的功能和参数。3、 从仿真实践中不仅学会了如