数电课程设计数字钟兼闹钟功能

1、课程设计（大作业）报告课程名称： 数字电子技术 设计题目： 多功能数字钟的设计 院 系： 信息技术学院 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 设计时间： 2012-12-31 2013-1-6 信息技术学院昆明学院课程设计（大作业）任务书姓 名：院（系）：信息技术学院专 业：计算机科学与技术学 号：任务起止日期：2012年12月31日2012年1月6日课程设计题目：多功能数字钟的设计课程设计要求：完成一个多功能数字钟的电路设计、系统仿真，实现以下功能：1.基本功能具有“秒”、“分”、“时”计时和显示功能。小时按24小时计时制计时。校时功能，能够对“分”和“时”进行调整。2.扩展功能(1

2、).具有整点报时功能，在59 min 51 s后隔秒发出500Hz的低音报时信号，在59 min 59 s时发出1kHz的高音报时信号，声响时间持续1s。(2).具有闹钟功能。闹钟功能，闹时信号持续1min。工作计划及安排：1、查阅资料。分析比较、选择设计方案；2、总体设计。设计计算、元件选取、绘制电路原理图；3、软件仿真。利用Proteus软件构建电路，进行虚拟仿真;4、调试。利用Proteus软件的调试工具进行分块调试、整机联调;5、故障排除。根据调试过程中出现的问题，逐一查找原因，排除故障，使电路达到设计要求；6、撰写课程设计报告。要求写出设计思路、工作原理，画出电路结构框图，绘出电路原

3、理图，给出设计参数及调试电路数据，分析设计中遇到的问题和解决方法及设计心得体会。指导教师签字 年 月 日 课程设计（大作业）成绩学号： 姓名： 指导教师： 课程设计题目：多功能数字钟的设计总结：这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。通过这次实验,不仅让我将课本上的知识很好的复习了一遍,而且使我将理论与实践更好的结合起来，将书本中的知识运用到实际当中。比如常见各种芯片的功能，组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计等。 指导教师评语：成绩：填表时间：指导教师签名：目录一、课程设计目的- 4 -二、设计要求- 4 -三、主要仪器及元器

4、件- 4 -四、设计内容- 5 -4.1 多功能数字钟设计- 5 -4.1.1 总体设计- 5 -4.1.2 秒信号发生器设计- 5 -4.1.3 分、秒计数器设计- 6 -4.1.4 时计数器设计- 8 -4.1.5 校时电路设计- 9 -4.1.6 整点报时电路的设计- 10 -4.1.7 闹钟定时电路- 11 -4.1.8 时间比较电路- 12 -4.1.9 电路总图设计- 13 -4、2仿真结果与分析- 14 -五、本设计改进建议- 14 -六、总结- 14 -七、主要参考文献- 14 -一、 课程设计目的(1) 掌握多功能数字钟的工作原理。(2) 掌握基本逻辑门电路、译码器、数据分配

5、器、数据选择器、数值比较器、触发器、计数器、锁存器、555定时器等常用数字电路的综合设计方法。(3) 熟悉用Proteus软件进行数字电路仿真设计的方法。二、 设计要求1、 基本功能（1）具有“秒”、“分”、“时”计时和显示功能。小时按24小时计时制计时。（2）校时功能，能够对“分”和“时”进行调整。2、扩展功能（1）具有整点报时功能，在59 min 51 s后隔秒发出500Hz的低音报时信号，在59 min 59 s时发出1kHz的高音报时信号，声响时间持续1s。（2）闹钟功能，闹时信号持续1min。三、主要仪器及元器件仪器：计算机、示波器、数字万用表、频率计、数字电路实验箱、直流稳压电源。

6、软件：电路仿真软件Proteus元器件：七段数码显示管6只，数字集成电路若干，电阻、电容若干，面包板，短导线若干。四、 设计内容4.1 多功能数字钟设计4.1.1 总体设计多功能数字钟系统的总体框图可参考图1。其中基本电路完成“秒”、“分”、“时”计时、显示和“分”、“时”校时功能，扩展电路完成整点报时图1 总体框图4.1.2 秒信号发生器设计采用1kHz输入信号为时间标准信号源，要得到秒脉冲，需要分频电路。产生1KHz的脉冲信号。故采用3片中规模集成电路计数器74LS90来实现，得到需要的秒脉冲信号。图2 秒信号发生器电路图4.1.3 分、秒计数器设计有了时间标准“秒”信号后，就可以根据设计

7、要求设定时、分、秒计数器：分和秒计数器都采用60进制计数器，计数规律均为00，01，02-58，59，00，01-，这里均选用十进制计数器74LS90。74LS90有两个置零度端，通过与输出信号连接得到任意小于十进制的计数器。例如六进制计数器。然后与十进制计数器级联可得到六十进制计数器。图3 分、秒计数器电路图4.1.4 时计数器设计时计数器是一个24小时制的计数器，当数字钟运行到23 h 59 min 59 s时，秒的个位计数器再输入一个秒脉冲，数字钟应自动显示出00 h 00 min 00 s。图4 时计数器电路图4.1.5 校时电路设计首次使用数字钟，或当数字钟计时出现误差时，必须对时间

8、进行校正，通常称为“校时”。校时是数字钟的基本功能，一般要求能对时和分分别进行校对。对校时电路的要求是在小时校正时不影响分、秒的正常计数，在分校正时不影响秒和小时的正常计数。图5 校时电路图4.1.6 整点报时电路的设计可采用模仿电台的报时方式，每当到59 min 51 s、53 s、55 s、57 s时发出一低音（约500Hz），而到59 min 59 s时发出一高音（约1kHz），声音持续时间均为1s。图6 整点报时电路图4.1.7 闹钟定时电路采用时计数器、分计数器和显示电路组合设计而成。图7 定时电路4.1.8 时间比较电路采用异或门和非门组成同或门，比较当前时间是否走到定时电路设定的时间。图8 比较电路4.1.9 电路总图设计图9 电路总图4、2仿真结果与分析图10 仿真结果图经测试之后，电路可以实现设计要求，可以实现数字钟的基本功能，如图10，同时多功能模块校时功能、报时功能和闹钟功能都可以使用，基于仿真结果可以认定，此次多功能数字钟的设计是成功的。五、本设计改进建议本设计存在精度问题，可通过改进输入信号频率大小和分频电路来改善精度。六、总结在此次的数字电子时钟设计过程中，我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。每次课程设计是一次难得的锻炼机会，让我们能够充分利用所学过