数字电子技术课程设计电子钟设计

1、 课 程 设 计资 料 袋 电气与信息工程 学院（系、部） 2011-2012 学年第 1 学期 课程名称 电子技术课程设计 指导教师 职称 讲师 学生姓名 专业班级 电自094 学号 09401300417 题 目 电子钟设计 成 绩 起止日期 2012 年 01 月 03 日 2012 年 01 月 07 日目 录 清 单序号材 料 名 称资料数量备 注1课程设计任务书1份2课程设计说明书1份3课程设计图纸5张4总计资料756 课程设计任务书2011年 2012 学年第 1 学期 电气与信息工程 学院（系、部） 电气工程及其自动化 专业 电自094 班级课程名称： 电子技术课程设计 设计题

2、目： 电子钟设计 完成期限：自 2012 年 01 月 03 日至 2012 年 01 月 07 日共 1 周内容及任务一、设计目的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，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。因此，我们此次设计与制做数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟。而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法，且由于数字钟包括组合逻辑电路和时序电路，通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与

3、时序电路的原理与使用方法。二、设计要求（1）设计指标时间以24小时为一个周期；显示时、分、秒；具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间；计时过程具有报时功能，当时间到达的秒数为你的学号17时进行灯光报时；脉冲信号由555震荡电路提供，选择合适的元件参数。（2）设计要求画出电路原理图（或仿真电路图）；元器件及参数选择；电路仿真与调试（用EWB软件）；（3）编写设计报告写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。三、设计工作量电子钟电路设计说明书一份；电子钟电路原理总图一份。进度安排起止日期工作内容2012.01.03讲授设计的一般步骤和方法、设计的要求、布置设计题目。

4、2012.01.0406学生进行设计2012.01.07学生修改、打印设计报告主要参考资料（1）康华光 电子技术基础 数字部分（第五版） 高等教育出版社 2007年（2）彭容修 数字电子技术基础 武汉：华中理工大学出版社 2000年 （3）瞿安连 应用电子技术 北京：科学出版社 2003年（4）ewb中文教程 指导教师（签字）： 年 月 日系（教研室）主任（签字）： 年 月 日电子技术课程设计设计说明书电子钟设计起止日期： 2012 年 01 月 03 日 至 2012 年 01 月 07 日学生姓名 班级电自094学号09401300417成绩指导教师 电气与信息工程学院（部）电子钟设计1)

5、 设计目的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，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。因此，我们此次设计与制做数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟。而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法，且由于数字钟包括组合逻辑电路和时序电路，通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。2) 设计要求（1）设计指标时间以24小时为一个周期；显示时、分、秒；具有校时功能，可以分别对时

6、及分进行单独校时，使其校正到标准时间；计时过程具有报时功能，当时间到达的秒数为你的学号时进行灯光报时；脉冲信号由555震荡电路提供，选择合适的元件参数。（2）设计要求画出电路原理图（或仿真电路图）；元器件及参数选择；电路仿真与调试（用EWB软件）；（3）编写设计报告写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。3) 设计任务1、 设计思路图如下 2、选用芯片说明74290芯片说明a.外部管脚图b.芯片简要说明异步清零端MR1,MR2为高电平时，只要置9端MS1,MS2有一个为低电平，就可以完成清零功能。当MS1,MS2均为高电平时，不管其他输入端状态如何，就可以完成置9功能。当MR1,MR

7、2 中有一个以及MS1,MS2中有一个同时为低电平时，在时钟端/CP0,/CP1脉冲下降沿作用下进行计数操作：a) 十进制计数。应将/CP1与Q0连接，计数脉冲由/CP0输入。b) 二、五混合进制计数。应将/CP0与Q1连接，计数脉冲由/CP1输入。c) 二分频、五分频计数。Q0为二分频输出，Q1Q3为五分频输出。引出端符号：/CP0 二分频时钟输入端（下降沿有效）/CP1 五分频时钟输入端（下降沿有效）Q0Q3 输出端MR1,MR2 异步复位端MS1.MS2 异步置9端c.74290的功能表复位输入置位输入时钟输出MR1MR2MS1MS2CPQA QB QC QDHHLXXL L L LHH

8、XLXL L L LXXHHXH L L HLXLX计数LXXL计数XLLX计数XLXL计数555定时器芯片介绍555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积很小，使用起来方便。只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及自激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。它在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。集成555定时器有双极性型和CMOS型两种产品。一般双极性型产品型号的最后三位数都是555，CMOS型产品型号的最后四位数都是7555.它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。器件电源电压推荐为4512V

9、，最大输出电流200mA以内，并能与TTL、CMOS逻辑电平相兼容。其主要参数见表8.1。555定时器的内部电路框图及逻辑符号和管脚排列分别如图2.1和图2.2所示。图2.2 555定时器逻辑符号和引脚图2.1 555定时器内部结构引脚功能Vi1（TH）：高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端，标志为TH。Vi2（）：低电平触发端，简称低触发端，标志为。VCO：控制电压端。VO：输出端。Dis：放电端。：复位端。Vcc：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 18V。一般用5V。GND: 外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。555定

10、时器内含一个由三个阻值相同的电阻R组成的分压网络，产生VCC和VCC两个基准电压；两个电压比较器C1、C2；一个由与非门G1、G2组成的基本RS触发器（低电平触发）；放电三极管T和输出反相缓冲器G3。是复位端，低电平有效。复位后, 基本RS触发器的端为1（高电平），经反相缓冲器后，输出为0（低电平）。分析图8.1的电路：在555定时器的VCC端和地之间加上电压，并让VCO悬空，则比较器C1的同相输入端接参考电压VCC，比较器C2反相输入端接参考电压VCC ，为了学习方便，我们规定：当TH端的电压VCC时，写为VTH=1，当TH端的电压VCC时，写为VTR=1，当端的电压VCC时，写为VTR=0

11、。低触发：当输入电压Vi2VCC 且Vi1VCC 且Vi1VCC，则VTH=1，比较器C1输出为低电平，无论C2输出何种电平，基本RS触发器因=0，使1，经输出反相缓冲器后，VO0；T导通。这时称555定时器“高触发”。 555定时器功能表输 入输 出THVODisVCCVCCVCCVCCLHHHLH不变L导通截止不变导通3.各个分电路说明用555定时器构成多谐振荡器用555定时器构成多谐振荡器，输出稳定的秒脉冲，作为时间基准。如下图555定时器组成的振荡器电路给数字钟提供一个频率为1Hz的方波信号。其中OUT为输出。电路采用电阻、电容组成RC定时电路，用于设定脉冲的周期和宽度。调节RW或电容

12、C，可得到不同的时间常数；还可产生周期和脉宽可变的方波输出。T1=0.7R2C,T2=0.7(R1+R2)C所以振荡周期计算公式：T=T1+T20.7(R1+2R2)C图3.1 自激多谐振荡器电路和波形图时间计数器电路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及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,而根据设计要求,时个位和时十位计数器为24进制计数器.a. 用两片74290组成24进制递增计数器在设计中，我们使用的是74290异步十进制计数器，来实现计数的功能，实验中主要用到了74290的反馈清零功能。个位接成十进制形式，十

13、位通过QA与个位QD连接，组成24进制时钟递增计数器。如下图b用两片74290组成60进制递增计数器利用两片74290组成的60进制计数器如下图所示，输入计数脉冲CP加在CLKA端，把QA与与CPLB从外部连接起来，电路将对CP按照8421BCD码进行异步加法计数。通过反馈端，控制清零端清零，其中个位接成十进制形式，十位接成六进制形式。秒和分计数均由60进制递增计数器来完成。以上由计数器和七段显示数码管组成数字钟的基本计数和显示电路。校时功能的实现如电路图，将时、分电路的计数器直接接到振荡器，再分别由开关“H”及“M”控制电路的接通与断开，实现调时、调分。在实验实现过程中使用的是通过开关（普通

14、开关）来实现高低电平的切换，手动赋予需要的高低电平来实现脉冲的供给，将脉冲提供到所需要的输入端口，实现校时，仿真过程中能够正常校时并且在校时的时候达到了预定的效果。报时的实现报时功能的实现原理较为简单，即对所需要报时的输出量进行控制，并对控制产生的信号作为显示的信号源。例如：当时间到达的秒数为我的学号17时进行灯光报时，即输出的结果为：0001 0111时，将“1”的部分接一个非门，再与或非门相连，“0”的部分直接接或非门，然后再接一个显示灯。如下图：4、总电路说明5.总电路图及仿真结果图4) 元器件清单元器件数量元器件数量元器件数量742906或非门1电阻（1K）2555定时器1非门4电容(

15、480uf)1数码管6与门3电容（0.01uf）1灯1单刀双掷开关2Vcc（电源）GND（地）5) 设计总结为期一周的数字电子课程设计结束了，此次设计的课题是电子钟的设计，通过此次课程设计，收获颇多。不但巩固了自己的知识，而且培养了自己的实践动手能力。在此次的电子钟设计过程中，使我更进一步的熟悉了芯片的结构，以及掌握了各芯片的工作原理及其相互联系的作用。将以前学过的零散的数电知识有机的、系统的联系起来，培养了自己分析和设计数字电路的能力。在时间计数器的设计中，连接六进制，十进制，六十进制的进位及二十四进制的接法中，要求熟悉逻辑电路及其各芯片的引脚功能，那么在电路出错时能准确地找出错误并及时纠正。在分析和设计的思路过程中，培养了我的设计思维，使我在逻辑电路的分析和设计上有了很大的进步，加深了我对计数器，555定时器及振荡器的认识，进一步增加了我对一些常见器件的了解，还使自己深刻的认识到数字电子技术这门课程的重要性。同时，通过查阅相关方面的书籍也培养了自己独立思考的能力。此次电子钟的课程设计立足于数字电子技术的实际应用，通过不断的实践，开拓了自己的思维，通过课程搜集资料、确定设计思路、拟定方案、进行系统的规划、仿真调试的流程，使我深刻的体会了在学习我们专业的过程中理论与实践相结合的重要性，同时也解决了以前学习