数字电子钟逻辑电路设计报告

1、“数字电路数字电路”课程设计课程设计设置计划、报告、报告和报告主题：目标：数字电子钟逻辑电路设计数字电子钟逻辑电路设计课程等级：电子工程电子工程姓氏，名字： xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 2012年12月，3366随着现代电子技术的飞速发

2、展，各种智能产品也相应出现。数字电路具有电路简单、可靠性高、成本低等优点。本设计以数字电路为核心设计数字电子钟逻辑电路。数字钟是一种计时装置，在人类视觉器官上显示“周”、“小时”、“分钟”和“秒”。它的计时周期是24小时，满刻度显示在6日23: 59: 59。此外，它应该有定时功能和附加功能，如定时，整体复位等。主电路系统由第二信号发生器、时间、分钟和第二计数器、解码器和显示器、定时电路、积分复位电路和定时电路组成。关键词分频、计数、计数、解码、计时、计时、计时、计时、数字电子钟逻辑电路设计、数字电子钟逻辑电路设计1、1、设计目的设计目的数字电子钟是一种以数字方式显示秒、分、时、日的计时装置。

3、与传统机械钟相比，它具有时间准确、显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到了广泛的应用。从人们日常生活中的电子表到车站、码头、机场等公共场所的大型数字电子钟。通过设计和实验调试，可以了解数字电子钟逻辑电路的设计方法，进一步了解设计方案和设计理念，拓展设计思路和视野。数字电子钟的电路组成框图如图1.1所示。显式显示器、解码器、转码器、7十进制周期计数器、计数器、显式显示器、解码器、转码器、24十进制小时计数器、计数器、显式显示器、60十进制分钟计数器、计数器、解码器、转码器、60十进制秒计数器、计数器、每日、每日、分支、小时、秒、秒、单脉冲或连续脉冲打孔晶体振动振荡器分频器1Hz图1.1从图1.

4、1可以看到数字电子钟的框图，数字电子钟由以下部分组成：由石英晶体组成的第二脉冲发生器定时电路；十六进制秒和分计数器，24位(或12位)计时计数器；解码显示部分的秒、分、小时等。2.设计任务和要求2。设计任务和要求一个能够显示日、时、分、秒的数字电子钟是用中小型集成电路设计的。要求如下：1 .晶体振荡器电路产生1Hz标准第二信号。2秒，分为00 59个十六进制计数器。3.小时是00 23十进制计数器。4.从1到天的星期显示是一个十进制计数器。5.手动计时：可分别用来计时秒、分、小时和天。只要将开关置于手动位置，手动脉冲输入调节或连续脉冲输入校正可分别进行几秒、几分钟、几小时和几天。6.罢工。每小

5、时一次的敲击电路需要在每小时一次之前发出五个低音喇叭(500赫兹)，每小时一次发出一个高音喇叭(1000赫兹)。注意：你不能使用单芯片或特殊芯片！注意：你不能使用单芯片或特殊芯片！(3)总体方案选择的演示(3)总体方案选择的演示(3)实现数字电子钟显示时间的方案很多，例如：(1)使用继电器改变运算放大器的反馈网络；(2)用模拟开关控制运算放大器的反馈网络；(3)利用数模转换器的电阻网络来改变增益。方案比较：方案1:该设计考虑到实验设备可以尽快在市场上购买，并且可以节省不必要的实验设备。最后，考虑用方案二的模拟开关控制运算放大器的反馈网络，实现程控放大器。方案框图如下：方案二：简要原理：用模拟开

6、关控制运算放大器的反馈网络，设计程控放大器。输出电阻由CC4051模拟开关通过微动开关的闭合和断开来控制。作为由三个运算放大器形成的数据放大器的电阻Rg，形成了可编程放大器。通过改变Rg的值，可以相应地放大输入信号。优缺点：与其他两种方案的电路相比，该方案的电路结构更简单，原理更容易理解，使用的器件更少，使用也非常方便。缺点：如果电路元件选择不当，电路可能达不到设计要求，即增益不能达到60dB或增益为40dB时，- 3dB带宽40kHz。选择方案的原因：电路简单，器件少，实验室操作简单，焊接方便，调试简单，符合课程设计的原则。使用方案框图：4 4、单元电路设计、单元电路设计1、单元电路设计根据

7、设计任务和要求，与数字电子钟框图相比，可分为以下几个部分进行模块化设计。1)第二脉冲信号电路的设计：如上图所示，晶体振荡器发出的脉冲经过整形分频，通过Q14输出(此时输出2Hz信号)，然后通过D触发器分频，得到1Hz的第二脉冲信号。(2)电子钟主体计数电路的设计：计数单元的输出是以秒和天为单位的8421BCD码。采用74LS161实现计数单元的计数功能，74LS161可以设置和清零。一、秒、分60二进制电路设计秒、分60二进制计数器均显示00-59数字信号。如上图所示，从左到右，它们是低阶位，高阶位，低阶位是0-9十进制计数器，高阶位是0-5十六进制计数器。二分钟计数器的低位计数单元是十进制计

8、数器，不需要进行十进制转换。当Q3Q2Q1Q0变为1001时，与非门将其发送端设置为0，计数器跳过1010状态，下一次从0000开始，如此重复。第二分钟计数器的高阶计数单元是二进制计数器。当Q3Q2Q1Q0变为0110时，Q3QQQQ1Q 0的清零端通过与非门置0，计数器置0，跳过011033541111状态，从0000状态开始，如此重复。高低计数器级联可以实现60位计数器的功能。第二计数器的低Q3是否定后的高输出时钟信号，而高Q2是否定后的分计数器的低输出时钟信号。类似地，子计数器的低位Q3取高位的非电源时钟信号，当取非电源时钟信号时，高位Q2取计数器时钟信号。设计24位电路时，24位计数器

9、显示00-23个数字信号。如上图所示，低位和高位芯片从左到右依次排列，低位为0-9十进制计数器，高位为0-3四进制计数器。时间计数器的低位计数单位是十进制计数器，不需要十进制转换。当Q3Q2Q1Q0变为1001时，与非门将其发送端设置为0，计数器跳过1010状态，下一次从0000开始，如此重复。当Q3Q2Q1Q0变为0100时，Q3QQQQ1Q 0的清零端通过与非门设置为0，计数器设置为0，跳过01011010状态，从0000状态开始，如此重复高低计数器的级联，可以实现24位计数器的功能，子计数器的低Q3作为高输出时钟信号，高Q1作为日计数器输出时钟信号。然而，级联此时不能实现00-23的输出

10、。相反，它是在40位系统中。在这种情况下，低位Q2和高位Q1需要为“与非”，而高位和低位被清零以实现24位系统。b、第7天十进制电路设计第7天十进制计数器显示0-6个数字信号，如上图所示。每日计数器需要执行十进制到十进制的转换。当Q3Q2Q1Q0变为0110时，与非门将其发送端置0，计数器跳过0111-1010状态，下一次从0000开始，如此重复，实现十进制转换。3.解码显示电路设计本设计采用CD4511普通阴极数字驱动芯片驱动数码管。根据数码管驱动功能表，设计了以下解码驱动电路：A .上图为时钟电路的解码显示。上图显示了日常显示电路的解码部分。只需将CD4511的D0-3端与相应的计数器Q0

11、-3端口相连。4.计时电路是在数字电子钟开启时设计的。由于每分每秒都是一个任意值，为了正确显示，有必要将时间显示调整到正确的时间。此外，这种设计要求时钟的四个部分，分钟，分钟和天可以单独纠正。由于电路的输入第二脉冲信号为1Hz，且校正速度相对较慢，因此将较高频率的脉冲信号引入电路(只需引入CD4060的不同输出信号)进行手动校正。上图显示了日计数部分的手动校正电路，同样适用于小时和分钟部分。5.报时电路的设计要求：在报时前数到6秒时，电路开始准备报时。如上图所示，当分钟计数达到59时，分钟触发器QH(左)被设置为1，当第二计数器达到54时，第二触发器Q1(右)被设置为1，然后低音扬声器鸣叫由Q

12、1和QH相位控制，然后由1S校准信号相位控制，直到59秒，复位信号被产生以清除Q1并停止低音扬声器鸣叫，同时，59秒信号从QH相位反转，然后控制高音扬声器鸣叫。当小时被计数到分钟，秒是从59: 59到00: 00，呼叫结束，小时结束。附录：呼叫电路设计附录：呼叫电路设计呼叫电路驱动三极管通过或门以高低频驱动喇叭呼叫。1Hz和500Hz近似从晶体振荡器分频器获得，并且CD4060分频器的Q5和Q6的输出频率分别是1024Hz和512Hz。电路设计如下图所示：2 2。绘制整体电路图，绘制整体电路图(详见附件1)4。组装并调试电路4。组装并调试电路1。使用主要仪器和仪表。应列出名称、型号、制造商和生

13、产日期。数字电路测试箱数字万用表2、物理调试过程：7、所用元器件编号清单7、所用元器件编号清单编号符号及编号名称数量规格1、无通用电路板2、2Y 32768Hz晶振1、3U4060CD40601集成电路4U7474HC741集成电路5U(1)-U(7) 74HC1617集成电路6U01-U06CD45117集成电路7YF11- YF4174HC002集成电路88 18针13U1单元发光二极管共阴极显示器1 0.56英寸，1 0针14针16针插座15 DIP封装15针插座5 DIP封装16S 1-S7-常开-常闭键7-无自锁17-无线号18-无面包板3 19-无硬线号20B蜂鸣器1 21Q三极管

14、805122R1电阻1k 1 23Y1-Y574LS082集成电路24H74LS321集成电路连接1: CD4060 CD4060由一个振荡器和14级二进制串行计数器位组成。振荡器可以是RC或晶体振荡器电路。当CR为高电平时，计数器清零，振荡器无效。所有计数器位都是主从触发器。在CP1(和CP0)的下降沿，计数器以二进制计数。时钟脉冲线上使用施密特触发器来限制时钟的上升和下降时间。(2)电气参数。推荐工作条件：推荐工作条件：电源电压(VDD) 3V至15V输入电压输入电压(VIN) 0 v至VDD工作温度范围工作温度范围(ta)-40c至85c(3)引脚图。附录2:74hc 74功能概述(1)

15、: 74HC74是一款高速硅栅CMOS器件，其引脚与低功耗肖特基TTL(输入通道)兼容。74HC74是双正沿触发器，D触发器和(D)输入，输入时钟(CP)的个人数据，输入设置(SD)和复位(RD)；q和q输出也是互补的。设置和复位是低有效输入和独立操作的异步时钟输入。由信息输入的数据被传送到Q输出的低至高时钟脉冲转换。当低至高时钟转换为可预测操作时，d输入必须在设定时间之前保持稳定。施密特触发器的时钟输入操作使电路高度抗慢时钟上升和下降时间(2)电气参数(3)引脚图附于图3: 74HC161 (1)功能概述。74HC161是常用的四位二进制预置同步加法计数器，可灵活应用于各种数字电路和单片机系统，实现分频器等许多重要功能。一块74HC161可以形成十六进制以下的任何十进制分频器。(2)电气参数。(3)引脚图。附录4:CD4 511功能概述(1)。CD4511是一个用于驱动普通阴极发光二极管(数码管)显示器的BCD码七段码解码器。其特征在于，具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段解码和驱动功能的互补金属氧化物半导体电路可以提供大的拉电流。发光二极管显示器可以直接驱动。(2)电气参数。(3)引脚图。附录5: 74HC00 (1)功能概述。(2)电气参数。(3)引脚图。附录6:74hc 04(1)的功能概述。(2)电气参数。(3)引脚图。附件7: 74HC08 (1)