电子技术课程设计 数字电子钟

1、河南理工大学课程设计说明书课程名称：电子技术基础 设计题目： 数字电子钟 院 系：电气工程及其自动化学院 专业班级： 自动化11-02班 姓 名： 王鸿舸 学 号：指导老师： 王素玲 数字电子钟的设计摘要：数字电子钟电路采用protues进行仿真，实现以下功能：计时、上下午显示、调时、定时闹钟，此设计用555定时器组成的多谐振荡器产生秒脉冲，用74161计数器进行脉冲计数，用BCD-7段译码器驱动数码管，用数码管作为显示电路。用7485作为数值比较器以判断上下午时间，用74LS688数值比较器来实现定时功能。关键词：protues；555定时器；74161计数器；BCD-7段译码器；数码管；7

2、485、74LS688数值比较器目录第1章 数字电子钟设计框图及方案选择11.1系统框图11.2方案选择1第2章 数字电子钟各单元功能的实现32.1秒脉冲产生电路32.2脉冲计数电路32.3BCD译码及显示电路42.4 上下午LED显示电路52.5调时电路62.6定时及闹钟电路7第3章 数字电子钟电路仿真83.1protues仿真软件的介绍83.2数字电子钟电路仿真效果8结语 数字电子钟电路设计的总结12参考文献13附录A元件清单14附录B数字电子钟总电路效果图15第1章 数字电子钟总设计框图及设计方案选择1.1数字电子钟总设计框图1.2数字电子钟设计方案选择a.秒脉冲产生电路选择方案一：使用

3、门电路组成的多谐振荡器产生秒脉冲方案二：用施密特触发器构成的波形产生电路产生秒脉冲方案三：用555定时器组成的多谐振荡器产生秒脉冲通过合适设计这三种方案均能产生秒脉冲，但考虑到555比较器内部的比较器灵敏度更高，且采用差分电路形式，其组成的多谐振荡器的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小，工作更为稳定，所以选择方案三。b.上下午LED显示电路选择方案一：时计数每到12或24就向T触发器发送一个脉冲，使其输出电平跳变一次以实现上下午显示LED灯亮灭状态的切换。方案二：时计数每到12或24就向两个D触发器组成的循环移位电路发送一个脉冲，使两个D触发器的Q端电平跳变一次，以实现上下午显示LED灯亮

4、灭状态的切换。方案三：使用数值比较器来拿时计数与12比较，来判断上下午，然后控制上下午对应的LED灯的亮灭。前两个方案需要考虑触发器的初始状态，设计比较麻烦，而且出错的可能性较大，所以选择方案三。c.调时电路的选择方案一：使用6个8拨码开关组成的预置数电路，将其各个预置数输出端口对应接到各个74161的D0、D1、D2、D3端，通过调节各个拨码开关的闭合来调节其组成的预置数电路的预置数，然后向各个74161的PE（load）端发送一个低电平，将用拨码开关调好的预置数输出到74161的Q端，实现调时功能。方案二：使用一个7拨码开关选择需要调节的计数器使其使能，并关断多谐振荡器产生的秒脉冲，然后用

5、按键脉冲产生电路手动向计数器的CP端输入单个脉冲，实现时间调节。因为方案二所用元器件更少且电路非常简单，操作简便，所以选择方案二。d.定时器闹钟中的延时电路选择方案一：以秒脉冲作为输入脉冲，使用触发器及其他门电路组成一个5计数电路，每计完5个数输出端跳变一次，完成闹钟延时。方案二：以秒脉冲作为输入脉冲，使用74161计数器计脉冲数，判断计完5个数后，关闭闹钟。方案二思路更为清晰，设计非常简便，所以选择方案二。第2章 数字电子钟各单元功能的实现2.1秒脉冲产生电路使用555定时器组成的多谐振荡器产生秒脉冲，如下图。利用公式：,令，保证脉冲宽度为1S，并使尽量小，保证脉冲高低电平占空比接近50%。

6、2.2脉冲计数电路以4位计数器74161作为计数器。2.3BCD译码及显示电路以74LS47作为BCD译码器驱动数码管，以8段码共阳数码管作为时钟显示部分。2.4 上下午LED显示电路以7485作为数值比较器比较时计数与12的大小，如果时计数小于等于12，说明时间为上午，让绿色LEDD1亮；如果时计数大于12，说明时间为下午，让红色LEDD2亮。2.5调时电路图中为正常计时时的拨码开关状态。如果需要调时需要将第7个开关关闭，即关断555多谐振荡电路产生的秒脉冲，然后把第六个开关打开，以使秒计时的个位计数器的ENP和ENT置低，防止手动调时时秒计时的个位计数器计数，再将需要调时的计数器对应的拨码

7、开关打开。最后通过按按键进行时间调节。2.6定时及闹钟电路用两个8位数值比较器74LS688比较计时分计数器的数值与通过拨码开关设置好的数值。如果数值不同，计数器U32处于清零状态，蜂鸣器不发声；如果数值相同，说明定时时间已到，此时图中或门U29会输出一个低电平，计数器U32开始从0计数，蜂鸣器BUZ1发出声响。当计数到5时U32的ENP被置低，计时器停止计数，蜂鸣器停止发声。第3章 数字电子钟电路仿真3.1protues仿真软件的介绍Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外

8、围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。3.2数字电子钟电路仿真效果a.正常计时功能b上下午状态显示功能上午：下午：c.调时功能示例：将时计数个位调为6初始状态：调时步骤：1. 拨码开关设置2.按动上图按键5次，调时结果如下3.把拨码开关回复正常，进行正常计数d.定时闹钟功能以定时0时3分为例。步骤：1. 用拨码开关设置定时时间2. 初始时间，蜂鸣器不发声3.3分钟蜂鸣器发声4.再过5S后蜂鸣器停止发声结语 数字电子钟电路设计的总结这次设计电子钟的时候我采用的以前解决问题时的化

9、整为零，逐个击破，层层递进的策略，取得了比较好的效果。我先是用74LS47驱动数码管的仿真，然后是把计数器74161计数功能与数码管显示电路结合的仿真。接下来把多个计数器结合起来设计10进制与6进制计数电路。再后来是各个拓展功能的实现：上下午LED显示、调时、定时闹钟及闹钟延时。在设计每个功能电路的时候都会有很多方案出现在脑海里，但经过仔细斟酌我选出工作最稳定，设计比较简便的电路。然后逐步实现自己想到的电路。按我选择的电路进行设计仿真的时候经常会遇到自己没有想到的错误，这就需要我考虑错误的原因，找出问题所在。有时候是逻辑上有漏洞，有时候是方案出现问题。如果只是逻辑有漏洞，只需要修改或另外添加逻

10、辑电路弥补漏洞，但如果是设计方案出现问题通常需要更换设计方案。这个电路我利用周六、周日基本做了两整天，中间尽管遇到了很多困难，但因为我整体的设计策略“化整为零，逐个击破，层层递进”是正确的，这些困难都被我一一克服，这让我很开心。设计数字电子钟的时候，在功能分块、思考功能块设计方案、按选择的方案着手设计电路、仿真遇到错误、发现问题、思考解决问题的方法直到最后解决问题的过程中，我学到了很多知识也掌握了很多处理问题的方法，可以说我从这个电路的设计中受益匪浅。另外骄傲地说一句，我对自己设计的这个电路还是很满意的，毕竟是我整整两天奋斗的结果！参考文献【1】童诗白.模拟电子技术基础（第四版）M.北京：高等教育出版社，2006.【2】艾永乐.模拟电子技术基础M.北京：中国电力出版社，2008.【3】康华光.电子技术基础数字部分（第五版） M.北京：高等教育出版社，2006.1.附录A元件清单元件名称元件个数独立共阳数码管6BCD译码器/驱动器74LS47