二十四小时制数字钟系统设计

1、沈阳航空航天大学课程设计（说明书）二十四小时制数字钟系统设计班级/学号学生姓名 mandy指导教师 徐 嵩沈阳航空航天大学课程设计任务书课程名称数字逻辑课程设计课程设计题目二十四小时制数字钟系统设计课程设计的内容及要求：一、设计说明与技术指标设计一个二十四小时制数字钟系统电路，技术指标如下：该数字钟系统要求利用二十四小时制表示时间，利用6位数码管进行具体时 间显示；另外要求有三个按键进行时间调节，一个调整时间功能键，按一次此键进入 调时功能；连按两次进入调分功能；连按三次进入调秒功能；另外两个按键分别为 功能与功能。二、设计要求1 .在选择器件时，应考虑成本。2 .根据技术指标,通过分析计算确

2、定电路和元器件参数。3 .画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化三、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，用软件仿真。2 .进行实验数据处理和分析。、推荐参考资料1.童诗白，华成英主编.数字电子技术基出.M北京：高等教育出版社，2006五、按照要求撰写课程设计报告成绩 指导教师 日期一.概述数字钟是采用数字电路实现“时"、"分、"秒"数字显示的计时装置。由于数字 集成电路的发展和石英晶体振荡器的使用"吏得数字钟的精度、稳定度远远超过了机 械钟表。钟表的数字化在提高报时精度的同时，也大大扩展了它的功能，诸如定时自 动报警、

3、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、定时启闭路灯等。因此，研 究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。本设计就是关于数字钟的设计。本设计的数字钟是二十四小时制的数字钟系统，设备上配备另外有三个按键，分 别为空格键，用来控制"时、"分"、"秒三个分路的时间调节；W键，用来调整时 间起到"的作用；Q键，用来调整时间起到“，的作用。操作时，按一次空格键 可以使"时停止，通过Q和W键来调整时间，同理，按两次空格键调整分：三 次调整秒”，四次回到正常运行状态。本报告包括方案的原理，方案的设计步骤，各部分电路的设计，性能的测试，以 及设计

4、的心得体会。二.方案的原理本方案主要采用具有加减功能的十进制的计数器74LS192来实现数字钟系统的 设计，采用门电路与加法计数器74LS160控制各个分电路的运行，采用门电路的组合 实现时间的调整，当调整时间的时候，按下空格键会给对应的74LS160片 子一个脉冲从而控制分电路,74HC160片子的输出端连接着门电路与74LS192的片 子，配合按键就可以实现对数字钟的时间调整功能。原理框图如图1所示。图T二十四小时制数字钟系统的原理框图总共三条分电路，分别控制"时"、"分"、"秒"。每条分路，例如控制"秒”的分 路中，又

5、由两个显示器，两个计数器和一组利用" +调整时间的门电路组成。最后通过控制电路，用按下空格键的次数来控制每条分电路的时间调整。三、电路设计1 .控制电路控制电路由显示器，开关，门电路，和计数器74LS160组成。当按下1次空格 键（开关）时，会给计数器74LS160 一个脉冲，同时显示器显示数字1 ,再通过门电 路的组合，使进入控制"时”的计数器74LS192的UP和DOWN引脚的均为高电平, 就能控制"时电路”的停止，同理，按下2次控制"分电路"，3次控制"秒电路”， 而按下4次空格键时，电路则正常运行。控制电路如图2所示。时电路分

6、电路( <U22DCD_HEX_DIG_BLUE秒电路U31AU34A74ALS21AN74LSO4DU23A U50A qZ> MkSMD 74ALS21AN 74LS04DUS3A. U27ASSJ auy意 o38S U1774LS160N m S qq m <-o o-图2控制电路2 .调节电路调节电路主要由开关和门电路构成，在控制电路中选择了要停止的电路后，通过 门电路的组合，给计数器74LS192的UP或DOWN 一个低电平，就可以实现"+"、 的调节功能，调节电路如图3所示。DOWN3 .计数器与显示电路计数器与显示电路主要由加减计数器74L

7、S192，门电路和显示器组成,完成最基 本的数字钟的运行。将"分"和"秒”用两个74LS192片子接成60进制的计数器， 将"时'接成24进制的计数器，60进制计数器与显示电路如图4所示，24进制计 数器与显示电路如图5所示。U5DCD_HEX_DIG_BLUEU6DCD_HEX_DIG_BLUE泌3骋m88 3385 t t/9m » a。n4o t a ” a k11174LS192NU12 74LS192NNK& dn NKQO图4 60进制计数器与显示电路U408888 aoai V3? aM?8? Hu0un A Nx

8、oaU41DCD HEX DIG BLUEDCD HEX DIG BLUE67AI I 74ALS20AN136 74LS192N脸v i a u m y图5 24进制计数器与显示电路性能的测试按电路图连接好电路,调整到23时59分50秒，再正常工作到00时00分00秒。时分秒123XX22359X32359504000000图6测试数据表按照测试数据表对电路进行测试，得到如图7,8,9,10所示的结果。NM亘芭8苴O5»aOss55?u2y*5<，flr.L5§?亘S33mBMa X3H 03n-B9IQX3HG3Q8A了ONV 口三壬ulw &won S3

9、石“A33B aa X3HQ3QVAS卜fl 5<y苫a=3g< .g<8AHB025至SM3m8 OS X3H §Tr13 S3崔3T必»*£图7测试1结果图&338 MOSHGOOA3IH8 MO X3H 0OCD HEX MG BLUEDCD_HEX_«G_BLUE1HrQ- %82 88品I I82 8弘8 I I山37NdKU3574LS«2N；53. Ut Wvcc丁 5V %t aleMA7ULSW 叫ILS她正?，4俨 5VU9ElXDHEX (XG BLVIOCD HEX DIG BLUE _ _ _

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11、助吧| vccH = 5V1八S" panVCCT 5V stI Q I CLLT-88 BBSSI “fl J1JaU14AB8 8陇5885 3?VCC1§-L1-wU12 7CS192NM1 1LS192NiX丁 5VDCO HEX_WQ BLUE 'QUtoMSUSA /74MNUI公WMSE 州s maU1nlsiMUSIAuwLGg11 4AN0O2 alMALAWIUH13轶 “ISKCU40U41BrDCD_HEX_DIG_BLUEDCD_HEX_DIG_BLUEU8U9DCD HEX MG BLUEU5U6Bra DCD_HEX_«G_B

12、LUEDCD_HEX_D*G_BLUE五.结论本次测试结果和要求的数据完全一样，任务书的要求是该数字钟系统要利用 二十四小时制表示时间，利用6位数码管进行具体时间显示；另外要求有三个按键进 行时间调节，一个调整时间功能键（空格），按一次空格键进入调时功能；连按两次进 入调分功能；连按三次进入调秒功能；另外两个按键W和Q分别为功能与” 功能。本设计符合任务书的基本要求，可以实现任务书中要求的功能，并可以完美的 运行该数字钟。六性价比根据电路实现的功能来看，该二十四小时制数字钟系统的性价比还是比较好的。 本设计电路主要应用了显示器，74LS192计数器，74LS160计数器，门电路还有开关 这五种

13、器件，尽量节省元器件以实现所要求的功能，各个元件间紧密联系，数字钟的 实现原理清楚简洁，思路清晰，接法简单，不繁杂，所用原件均为常用的数字电路原 件，成本低廉，用此设计可以节约成本，利于生产，并且所设计的电路的功能较为贴 近我们日常的生活，较为符合普通市面上所生产出售的数字手表的功能，综合还说此 设计性价比较高。七.课设体会及合理化建议经过两周的二十四小时制数字钟系统的数电课程设计，我深入学习了时序逻辑部 件的相关知识，查阅了相关图书资料，并借助互联网对该问题的原理进行细致的研究。 由于课题比较复杂。设计涉及到加减计数器74LS192等元器件，所以我特别对他们的 工作原理进行了较深刻的学习，同

14、时也对他们的实际应用产生了一定的了解。在课程设计的过程中，也出现了一些困扰我的问题，在书籍与互联网都无法解答 我困惑的时候，老师给了我许多的讲解与提示，因此，这次的课程设计也离不开老师 的帮助，因为对于74LS192这个计数器还不够熟悉，在实现调节功能中的功能 时，对于“时"，进行"00” -1的操作时因电路还未完善，会显示“99”而非23”, 通过老师对原理的讲解以及提示，最终，本设计被较为完美的实现了。通过本次课设，我对数字电子技术基础的知识有了进一步的理解。并且学习使用 了一款从未接触过的软件Multisimo在开始时，对此软件还不够熟悉，而在此刻， 完成了此次数电课

15、设时，我已经可以较为熟练的应用此软件，并根据所设计的电路进 行仿真处理。通过此次的课设，我学习到了许多在课堂上没有学习到的知识，同时也提高了自 己的动手能力，设计出了较为实用，贴近现实的系统。把在课本上与自学到的理论融 入到了实际中。最后再次感谢老师这些天耐心的指导，使我在本次课设过程之中收获 良多，此次的课程设计所带给我的所有的东西也必将在我以后的学习生活道路上起到 不可替代的作用。参考文献1阎石主编.数字电子技术.M北京：高等教育出版社，2006年2陈振官等编著.新颖高效声光报警器. M北京：国防工业出版社，2005年3谢自美编.电子线路设计实验测试.M武汉：华中理工大学出版社，2000年

16、4付家才.电子实验与实践. M北京：高等教育出版社，2004年5杨兴瑶主编.新编实用电子电路500例.M北京：化学工业出版社，2006年6南新志、刘计训主编.数字电路实验教程.M济南：山东大学出版社，2003年7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8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 9梁宗善编著.电子技术基础课程设计.M武汉：华中科技大学出版社，2009年 10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年附录I总电路图。工5;5;25s:2R8s:G妻 STVS:sossloalsxl§3 nlauxaH8aSI2O,2X«§srf OS I 80XS3S cfn3n=20 X3H 80flI 8ALx生一*