课程设计报告
大庆石油学院课程设计
2008年7月19日
大庆石油学院课程设计任务书
课程低频与数字电路课程设计
题目数字电子钟的设计
专业电子信息工程姓名王学蕾学号060901140304
主要内容、基本要求、主要参考资料等
主要内容：
设计一个数字电子钟，能显示小时、分钟和秒；能进行24小时和12小时转换；具有小时和分钟的校时功能。
基本要求：
1.画出数字电子钟的结构框图。
2.画出系统原理电路图。
3.用MULTISIM进行仿真实验。
4.按要求完成课程设计报告，交激光打印报告和电子文档。
主要参考资料：
[1] 阎石.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2001.
[2] 彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：高等教育出版社，1997.
[3] 孙梅生.电子技术基础课程设计[M].北京：高等教育出版社，1998.
[4] 高吉祥. 电子技术基础实验与课程设计[M].北京：电子工业出版社，2002.
完成期限2008.7.19
指导教师
专业负责人
2008年7月10日
一、任务技术指标
1.用555定时器设计一个秒钟脉冲发生器。
2.用同步十进制集成计数器74160设计一个秒钟计数器,即六十进制计数器。
3.用同步十进制集成计数器74160设计一个24/12小时计数器,通过转换开关可实现二十四与十二进制计数值的转换。
4.数字电子钟还具有小时校时和分钟校时的功能.
二、总体设计思想
1.基本原理
数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。
字电子钟由以下几部分组成：石英晶体振荡器和分频器组成的秒脉冲发生器；校时电路；六十进制的秒、分计数器及二十四进制的时计数器；以及秒、分、时的译码显示部分等。
24/12进制递增计数器是由两片74160组成的,它能够实现十二进制和二十四进制的同步递增。
1.RD是异步清零端,当RD=0时,不管其他输入端的状态如何(包括时钟信号CP ),计数器输出被直接置零。
2.LD是预置数端,在RD =1的条件下,当LD=0 、且有时钟脉冲CP的上升沿作用时, A,B,C,D输入端的数据将分别被QA ～QD所接收。
3.在RD= LD =1的条件下,当使能端ET*EP=0,不管有无CP脉冲作用,计数
器将保持原有状态不变。
4.当RD=LD=EP=ET=1 时,74160处于计数状态。
74160的功能分析
1. RD是异步清零端,当RD=0时,不管其他输入端的状态如何(包括时钟信号CP ),计数器输出被直接置零。
2. LD是预置数端,在RD =1的条件下,当LD=0 、且有时钟脉冲CP的上升沿作用时, A,B,C,D输入端的数据将分别被QA ～QD所接收。
3. 在RD= LD =1的条件下,当使能端ET*EP=0,不管有无CP脉冲作用,计数器将保持原有状态不变。
4. 当RD=LD=EP=ET=1 时,74160处于计数状态。
24/12进制计时电路
个位与十位计数器均接成十进制计数形式,采用同步级联复位方式。选择十进制的输出端和个位计数器的输出端通过与非门控制两片计数器的清零端,当计数器的输出端状态为00100100,立即译码反馈清零,实现二十四进制递增计数;若选择十位计数器的输出端与个位计数器的输出端经与非门控制两片计数器的清零端,当计数器的状态为00010010时,立即反馈清零,实现十二进制递增计数.敲击双掷开关键可实现十二进制与二十四进制递增计数器的转换。
秒钟/分钟计时器的设计
同样由两片74160组成,原理基本相同,不同的是十位计数器(C2)选择Qc与QB做反馈端,经与非门(NEND)输出控制清零端(CLR`),接成六进制计数形式.将个位计数器的RCO端和十位计数器的QC,QA端经过与门AND1和AND2由CO 端输出,作为六十进制的进位输出脉冲信号。当计数器计数状态为59时,CO端输
出高电平,在同步级连方式下,容许高电位计数器计数。
数字电子钟系统的组成
将24/12进制递增计数器和秒钟/分钟计时器按图连接起来,如图为数字电子钟系统的组成,先由两个六十进制同步递增计数器分别构成秒钟和分计时器,级连后完成秒,分计时,再由24/12进制同步递增计数器实现小时计数。双掷开关可实现十二进制与二十四进制递增计数器的转换。秒,分,时计数器 之间都采用同步级连方式。将秒脉冲直接引入时、分计数器,实现时、分计数器的校时.图为正点4分17秒. 2.系统框图
数字电子钟电路是一个典型的数字电路系统,其由直流稳压电源,秒脉冲发 生器,时﹑分﹑秒计数器以及校时和显示电路组成。
三、具体设计
1）时基信号产生电路
本实验中采用555定时器接成的多谐振荡器作为时基信号发生电路。将555定时器的Vi1和Vi2连在一起接成施密特触发器，然后再将Vo经RC积分电路接回输入端就可以了。
T=T1+T2=(R1+2R2)CLn2
f=1/T
通过改变R和C得参数即可改变振荡频率。用CB555组成得多谐振荡器最高振荡频率约500kHz，用CB7555组成的多谐振荡频率也只有1MHz。
利用555设计一个多谐振荡器,谐振荡器也称无稳态触发器，
它没有稳定状态，同时毋须外加触发脉冲，就能输出一定频率的矩形脉冲
1Hz
（自激振荡）。用555实现多谐振荡，需要外接电阻R1，R2和电容C，并外接+5V 的直流电源。根据计算公式得f=1hz, 即为秒脉冲。
2）时间计数单元
时间计数单元有时计数、分计数和秒计数等几个部分。
24/12进制递增计数器的实现
个位与十位计数器均接成十进制计数形式，采用同步级联复位方式。选择十进制的输出端和个位计数器的输出端通过与非门控制两片计数器的清零端，当计数器的输出端状态为00100100，立即译码反馈清零，实现二十四进制递增计数；若选择十位计数器的输出端与个位计数器的输出端经与非门控制两片计数器的清零端，当计数器的状态为00010010时，立即反馈清零，实现十二进制
递增计数。敲击双掷开关键可实现十二进制与二十四进制递增计数器的转换。
秒钟/分钟计时器的设计
同样由两片74160组成,原理基本相同,不同的是十位计数器（C2）选择QC 与QB做反馈端，经与非门（NEND）输出控制清零端（CLR`），接成六进制计数形式。将个位计数器的RCO端和十位计数器的QC、QA端经过与门AND1和AND2由CO端输出，作为六十进制的进位输出脉冲信号。当计数器计数状态为59时，CO端输出高电平，在同步级连方式下，容许高电位计数器计数。
先由两个六十进制同步递增计数器分别构成秒钟和分计时器，级连后完成秒、分计时，再由24/12进制同步递增计数器实现小时计数.双掷开关可实现十二进制与二十四进制递增计数器的转换。秒、分、时计数器之间都采用同步级连方式。将秒脉冲引入时、分计数器，实现时﹑分计数器的校时。图为正点4分17秒。
3）译码驱动及显示单元
计数器实现了对时间的累计以8421BCD码形式输出，选用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流，选用CD4511作为显示译码电路，选用LED数码管作为显示单元电路。
4）校时电源电路
当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正。通常，校正时间的方法是：首先截断正常的计数通路，然后再进行人工出触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端，校正好后，再转入正常计时状态即可。
根据要求，数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断分个位和时
个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。
四、结论
数字电子钟的设计结论
1. 数字电子钟的主要组成部分是要实现时钟的时、分、秒计数和正确的进位级联关系和清零的功能,再把他显示出来,同时具有校时的功能。
2. 这些功能的实现都依赖于对同步十进制集成计数器74160的正确理解和使用方法。
3. 通过这一次的电子技术课程设计报告,提高了我们的电子仿真技术和对电子电路的高度理解,还有提高了我们的理论和实践联系起来的能力,还体会到了大家的交流合作精神。
五、附录
1.原理图
1、秒/分钟显示电路原理图
2、小时显示电路原理图
3、校正电路
4、用555接成的时基信号发生电路原理图
2.仿真图
时基信号产生原理图及其仿真图
秒/分钟计时电路仿真图
数字电子钟的实现仿真电路
3.元件清单
5V电源
数码显示管6个
74160六片
输入与非门74LS00二片
六反相器74LS04一片
输入与门74LS08三片
输入或非门74LS33一片
电容14800nF 一个910nF一个单掷开关两个
双掷开关一个
555定时器一个
电阻1KΩ一个47KΩ一个
大庆石油学院课程设计成绩评价表
指导教师：年月日