数字电子钟课程设计
数字电子钟单片机课程设计

数字电子钟单片机课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解数字电子钟的基本工作原理,掌握单片机在数字电子钟中的应用。
2. 学生能掌握数字电子钟的各功能模块(如计时、闹钟、显示等)的设计与实现。
3. 学生了解并掌握数字电子钟程序编写的基本方法,学会运用编程语言(如C 语言)进行程序设计。
技能目标:1. 学生能运用所学知识,设计并制作一个简易的数字电子时钟,具备基本的时间显示、闹钟等功能。
2. 学生能够独立完成程序编写,实现数字电子钟的基本功能,并具备一定的调试与优化能力。
3. 学生能够通过团队合作,发挥各自专长,共同完成课程设计任务。
情感态度价值观目标:1. 学生在课程学习中,培养对电子技术的兴趣和爱好,激发创新意识。
2. 学生通过实践活动,培养动手能力、解决问题的能力和团队协作精神。
3. 学生在学习过程中,树立正确的价值观,认识到科技对生活的重要性,增强社会责任感。
本课程针对高年级学生,课程性质为实践性较强的设计与制作类课程。
学生在前期课程中已具备一定的电子技术基础和编程能力,本课程旨在巩固和拓展这些知识。
在教学过程中,要求教师注重引导学生主动探索、实践,鼓励学生发挥创新能力,同时关注学生的个体差异,提供有针对性的指导。
通过课程目标的实现,使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果,为后续相关课程的学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 数字电子钟原理及单片机基础:包括时钟电路、计数器、寄存器等基本原理,以及单片机的内部结构、工作原理和编程接口。
- 教材章节:第一章 电子时钟原理;第二章 单片机基础- 内容列举:时钟电路设计、计数器应用、寄存器配置、单片机内部结构、I/O 口编程。
2. 数字电子钟功能模块设计:讲解并实践计时、闹钟、显示等模块的设计方法。
- 教材章节:第三章 数字电子钟设计;第四章 模块化设计- 内容列举:计时模块、闹钟模块、显示模块设计,模块间通信协议。
3. 程序设计与编写:学习数字电子钟的程序编写方法,运用C语言进行程序设计。
数字电子钟的课程设计

数字电子钟的课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解数字电子时钟的基本原理,掌握计时器的基础知识。
2. 学生能描述数字电子时钟的组成部分,包括时钟电路、计数器、显示装置等。
3. 学生能解释数字电子时钟中二进制数与十进制数之间的转换关系。
技能目标:1. 学生能够运用所学知识,设计简单的数字电子时钟电路。
2. 学生能够通过实验操作,完成数字电子时钟的组装和调试。
3. 学生能够利用计数器等电子元件解决实际问题,培养动手操作能力和团队协作能力。
情感态度价值观目标:1. 学生在课程学习中,培养对电子技术的兴趣,激发创新精神。
2. 学生通过实践操作,体会团队合作的重要性,增强沟通与协作能力。
3. 学生能够认识到科技发展对社会生活的积极影响,提高社会责任感和使命感。
分析课程性质、学生特点和教学要求,本课程目标注重理论与实践相结合,以培养学生的动手操作能力和创新能力为核心。
课程目标具体、可衡量,便于后续教学设计和评估。
通过本课程的学习,学生能够掌握数字电子时钟的基本原理和组装技巧,提高解决实际问题的能力。
同时,注重培养学生对科技的兴趣和情感态度,为学生的全面发展奠定基础。
二、教学内容1. 数字电子时钟的基本原理- 时钟电路的工作原理- 计数器的作用与分类- 显示装置的原理与种类2. 数字电子时钟的组成与功能- 时钟芯片:时钟振荡器、分频器等- 计数器:二进制计数器、十进制计数器等- 显示装置:LED数码管、LCD液晶显示屏等3. 数字电子时钟的制作与调试- 电路图的绘制与解读- 元器件的选择与安装- 电路的调试与故障排除4. 二进制与十进制数的转换- 二进制数与十进制数的对应关系- 转换方法:除2取余法、位权展开法等5. 实践操作与团队协作- 分组合作,设计并组装数字电子时钟- 交流展示,分享制作过程中的经验与问题- 评价与反馈,提高制作质量与团队协作能力教学内容依据课程目标制定,注重科学性和系统性。
教学大纲明确,按照以下进度安排:第一课时:数字电子时钟的基本原理第二课时:数字电子时钟的组成与功能第三课时:二进制与十进制数的转换第四课时:数字电子时钟的制作与调试(实践操作)第五课时:实践操作与团队协作(交流展示、评价与反馈)教学内容与课本紧密关联,确保学生能够掌握课程知识,培养实际操作能力。
数字电子钟设计(电子集成专业类课程设计)

电子线路课程设计——数字时钟的设计与制作一、设计目标1.通过这次课程设计,进一步熟悉和掌握数电和模电知识,掌握multisim仿真软件的使用。
2.学习数字时钟的硬件设计原理,熟练各种电路应用。
3.培养独立分析问题和解决问题的能力和创新思维。
二、设计功能要求(1)时的技术要求为“24翻1”,分和秒的要求为60进制进位(2)准确计时,以数字形式显示时,分,秒的时间(3)具有校时功能,可以分别对时及分进行单独校对,能校正到标准时间(4)拓展功能:整点报时三、数字钟电路系统工作原理1.数字钟的构成石英晶振为主要部件的振荡器、分频器、计数器、校时电路、数码显示、整点报时电路。
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。
2.电路设计框图如下由图可见:本数字钟电路主要由振荡器,分频器,校时电路,时分秒计数器,译码显示器及整点报时电路构成。
3、工作原理①振荡电路:由石英振荡器产生的32768HZ高频脉冲信号作为数字钟的时间基准。
石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单,易调整。
用反相器和石英晶体构成振荡电路如下图。
利用两非门G1和G2自我反馈,使他们工作在现行状态,然后利用石英晶体JU来控制震荡频率,同时用电容C1来作为两个非门之间的耦合。
两个非门输入和输出之间并联的电阻R1和R2作为负反馈元件,由于反馈作用很小,可以近似认为非门的输出输入压降相等,电容C2是为了防止寄生振荡。
电路图如下:仿真图如下:②分频电路:分频器的功能主要有产生标准秒脉冲信号和提供功能扩展电路所需的信号。
(共经过15级2分频集成电路)我们实验用的是CD4060、74LS74,其中CD4060是14级分频器,将石英晶振的高频变为二分频,74LS74是D触发器,可以用作二分频。
数字电子钟课程设计

数字钟设计1、设计方案1、任务要求时钟的“时”要求用两位显示;上、下午用发光管作为标志;时钟的“分”、“秒”要求各用两位显示;整个系统要有校时部分(可以手动,也可以自动),校时时不能产生进位;系统要有闹钟部分,声音要响5秒(可以是一声一声的响,也可以连续响)。
2、设计原理由石英晶体多谐振荡器和分频器产生1HZ标准秒脉冲。
“秒电路”、“分电路”均为00—59的六十进制计数、译码、显示电路;“时电路”为00—23的二十四进制计数、译码、显示电路;2、设计原理及其框图1.数字显示电子钟的构成该数字显示电子钟是一个将“时”,“分”,“秒”显示于数码管的计时装置。
它的计时周期为24小时。
另外应有校时功能和闹钟功能。
因此,一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”,“分”,“秒”,“闹钟”、校时电路、报时电路和振荡器组成。
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。
使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。
图3-1所示为数字钟的一般构成框图⑴晶体振荡器电路晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Hz的方波信号,可保证数字钟的走时准确及稳定。
不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。
⑵分频器电路分频器电路将32768Hz的高频方波信号经32768()次分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数。
分频器实际上也就是计数器。
⑶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12进制计数器。
⑷译码驱动电路译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态,并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。
数字电子钟的课程设计

数字电子钟的课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解数字电子钟的基本原理,掌握计时、显示等关键功能的工作机制。
2. 学生能够阐述数字电子钟中常见电子元件如晶体振荡器、计数器、显示器的功能及其相互关系。
3. 学生能够运用所学知识,分析并解释数字电子钟电路图的构成及工作原理。
技能目标:1. 学生能够通过小组合作,完成数字电子钟的搭建,并对其进行调试。
2. 学生能够运用基本的电路知识和编程技能,实现对数字电子钟功能的修改和优化。
3. 学生能够运用信息检索和问题解决策略,自主解决在搭建和调试过程中遇到的技术难题。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电子技术和物理科学的兴趣,激发他们探索未知、创造新知的欲望。
2. 培养学生团队协作意识,提高沟通与协作能力,培养共同解决问题的责任感。
3. 通过对数字电子钟的学习与实践,增强学生的环保意识和科技伦理观念,引导他们合理使用电子设备,关注电子产品对环境的影响。
课程性质分析:本课程属于电子技术领域,结合物理科学与工程技术,注重理论联系实际,强调实践操作能力。
学生特点分析:考虑到学生所在年级,应具备一定的物理知识和数学基础,同时具备初步的电路理解和动手能力。
教学要求:结合学生特点,教学应注重理论与实践相结合,鼓励学生动手实践,通过项目式学习,促进学生深度理解和技能掌握。
通过具体的学习成果分解,为教学设计和评估提供明确的标准。
二、教学内容1. 数字电子时钟原理:晶体振荡器、时钟芯片、计数器、显示器工作原理及其在数字电子钟中的应用。
- 教材章节:第二章第三节《计时器与电子时钟》2. 电路元件功能与连接:介绍常见电子元件,如电阻、电容、二极管、三极管等在数字电子钟中的作用及连接方式。
- 教材章节:第一章《电子元件及其特性》3. 数字电子钟电路分析与设计:分析典型数字电子钟电路图,学习电路设计方法和技巧。
- 教材章节:第三章《数字电路分析与设计》4. 数字电子钟编程与调试:介绍简单的编程知识,使用编程软件对数字电子钟进行编程与调试。
数字电子钟课程设计

数字电子钟 课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解数字电子钟的基本原理,掌握其组成结构,包括时钟芯片、数字显示管等;2. 学生能掌握数字电子时钟的电路连接方式,了解各部分功能及相互关系;3. 学生能运用所学知识分析并解决数字电子钟在实际应用中出现的问题。
技能目标:1. 学生能运用所学知识设计简单的数字电子钟电路,具备实际操作能力;2. 学生能通过查阅资料、合作交流等方式,提高自主学习能力和团队协作能力;3. 学生能运用数字电子钟的设计原理,进行创新设计,提高创新能力。
情感态度价值观目标:1. 学生对电子技术产生兴趣,树立学习信心,培养勇于探索、积极进取的精神;2. 学生认识到数字电子钟在生活中的广泛应用,了解科技发展对人类生活的影响,增强社会责任感;3. 学生在设计和制作过程中,培养耐心、细致的工作态度,提高审美观念。
本课程针对初中年级学生,结合电子技术学科特点,注重理论与实践相结合。
在教学过程中,关注学生个体差异,充分调动学生的主观能动性,培养其创新思维和实际操作能力。
通过本课程的学习,使学生能够将所学知识应用于实际生活,提高综合素养。
二、教学内容1. 数字电子钟原理及组成- 时钟芯片工作原理- 数字显示管工作原理- 数字电子钟的组成结构及功能2. 数字电子钟电路设计- 电路连接方法- 各组成部分的选型与参数- 电路图的绘制与解读3. 数字电子钟编程与调试- 基本编程知识- 编程控制数字显示- 电路调试与故障排查4. 数字电子钟的创新设计- 创新设计理念与方法- 功能拓展与优化- 设计实例分析教学内容依据课程目标,结合教材相关章节,按照以下进度安排:第一课时:数字电子钟原理及组成第二课时:数字电子钟电路设计第三课时:数字电子钟编程与调试第四课时:数字电子钟的创新设计在教学过程中,注重理论与实践相结合,引导学生通过观察、实践、思考,掌握数字电子钟的设计与应用。
同时,鼓励学生进行创新设计,提高其解决问题的能力和创新思维。
eda数字电子钟课程设计

eda数字电子钟课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生理解数字电子时钟的基本原理,掌握EDA技术及其在数字电子时钟中的应用。
2. 使学生掌握数字电子时钟的设计流程,包括硬件设计、软件编程及系统调试。
3. 让学生掌握时钟信号的产生、计数、显示等模块的工作原理和电路设计。
技能目标:1. 培养学生运用EDA工具(如Protel、Multisim等)进行电路设计与仿真测试的能力。
2. 培养学生具备编程和调试数字电子时钟程序的基本技能,提高实际动手操作能力。
3. 培养学生团队协作、沟通表达、问题分析和解决的能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电子工程学科的兴趣,激发学生学习热情,形成积极的学习态度。
2. 培养学生具有创新意识和实践精神,鼓励学生勇于尝试,不断优化设计方案。
3. 培养学生关注社会发展,了解电子产品在生活中的应用,提高社会责任感和使命感。
分析课程性质、学生特点和教学要求,本课程目标将分解为以下具体学习成果:1. 学生能够独立完成数字电子时钟的电路设计和程序编写。
2. 学生能够运用EDA工具进行电路仿真测试,分析并解决设计中出现的问题。
3. 学生能够以团队形式进行项目汇报,展示设计成果,接受提问并给予解答。
4. 学生通过课程学习,提升对电子工程的兴趣,树立正确的价值观和人生观。
二、教学内容根据课程目标,本章节教学内容主要包括以下三个方面:1. 数字电子时钟原理及EDA技术概述- 时钟信号的产生与计数原理- 数字电子时钟的组成与工作原理- EDA技术简介及其在数字电子时钟设计中的应用2. 数字电子时钟设计与实现- 硬件设计:时钟信号电路、计数器电路、显示电路等- 软件编程:基于单片机的程序编写,实现时钟功能- 系统调试:电路测试、程序调试及优化3. 教学实践与项目汇报- 实践操作:运用EDA工具进行电路设计与仿真测试- 项目实施:分组进行数字电子时钟设计,培养学生的团队协作能力- 项目汇报:展示设计成果,锻炼学生的沟通表达和问题分析解决能力教学内容安排和进度如下:1. 第一周:数字电子时钟原理及EDA技术概述2. 第二周:硬件设计与软件编程基础3. 第三周:系统调试与优化4. 第四周:实践操作与项目实施5. 第五周:项目汇报与评价教学内容与教材章节关联如下:1. 《电子技术基础》第三章:数字电路基础2. 《单片机原理与应用》第四章:单片机程序设计3. 《EDA技术及应用》第二章:EDA工具使用与电路设计实例三、教学方法针对本章节内容,采用以下多样化的教学方法,以激发学生的学习兴趣和主动性:1. 讲授法:用于对基本原理和概念进行系统讲解,如数字电子时钟的工作原理、EDA技术概述等。
数字电子钟课程设计

一、教学内容
本节“数字电子钟课程设计”依据《电子技术》教材第九章“数字电路应用”的内容进行设计。主要内容包括:
1.数字电子钟的原理与设计:介绍数字电子钟的基本工作原理,引导学生了解时钟信号的产生、分频电路、计数器、显示电路等组成部分。
2. 555定时器应用:讲解555定时器在数字电子钟中的作用,如如何产生稳定的时钟信号。
21.信息技术应用:教授学生如何利用现代信息技术,如互联网资源、在线仿真工具等,来辅助学习和解决实际问题,提高学生的信息素养。
22.教学反馈收集:在课程结束后,收集学生对课程内容、教学方式、实践环节等方面的反馈,以利于教师不断优化教学方法和提升教学质量。
6.实际制作与测试:引导学生动手制作数字电子钟,并进行功能测试与优化。
2、教学பைடு நூலகம்容
7.电路优化与改进:探讨如何优化电子钟电路设计,包括降低功耗、提高显示清晰度、增强电路稳定性等方面。
8.故障分析与排除:分析数字电子钟可能出现的常见故障,如显示错误、计时不准确等,并教授相应的排查与解决方法。
9.创新设计:鼓励学生对电子钟进行创新设计,如增加闹钟功能、温度显示、定时开关等,提升学生的创新能力和实践能力。
13.成果展示与评价:组织学生进行成果展示,相互评价,培养学生表达能力和批判性思维,同时教师给予总结性评价和反馈。
14.知识拓展:介绍数字电子钟在生活中的应用,以及电子时钟的最新技术发展,激发学生对电子技术领域的兴趣和探索欲。
4、教学内容
15.实践技能培养:通过实际操作,加强学生对电子元器件的识别与使用、焊接技术、电路布局与布线等实践技能的掌握。
10.课程总结:对本章内容进行回顾,强调数字电子钟各部分电路的联系与作用,巩固学生的理论知识,提升实际操作技能。
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摘要在生活中的各种场合经常要用到电子钟,现代电子技术的飞跃发展,各类智能化产品相应而出,数字电路具有电路简单、可靠性高、成本低等优点,本设计就以数字电路为核心设计智能电子钟。
数字钟是一个将“时”,“分”,“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。
它的计时周期为24小时,显示满刻度为23时59分59秒,另外应有校时功能和、报时、整体清零等附加功能。
干电路系统由秒信号发生器、时、分、秒计数器,译码器及显示器,校时电路,整体清零电路,整点报时电路组成。
秒信号产生器是整个系统的时基信号,它直接决定计时系统的精度,一般用石英晶体振荡器加分频器来实现。
秒信号产生器将标准秒信号送入“秒计数器”,“秒计数器”采用60进制计数器,每累计60秒发出一个“分脉冲”信号,该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。
“分计数器”也采用60进制计数器,每累计60分钟,发出一个“时脉冲”信号,该信号将被送到“时计数器”。
“时计数器”采用24进制计时器,可实现对一天24小时的累计。
计数器用的是74LS90。
译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态送到七段显示译码器译码,通过六位LED 七段显示器显示出来。
整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号,然后去触发一音频发生器实现报时。
整体清零电路是根据74LS90计数器在2,3脚均为1时清零的特点用电源,开关和逻辑门组成的清零电路对“时”、“分”、“秒”显示数字清零。
校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的关键词分频计数译码报时清零校时校分触发逻辑目录引言1 设计目的............................................................ . (5)2 设计任务 (5)2.1设计指标 (5)2.2设计要求 (5)2.3方案的对比 (6)3数字电子钟的组成 (6)3.1数字钟的基本逻辑功能框图 (6)3.2秒信号发生器(振荡器及分频电路) (7)3.3时、分、秒计数器电路 (8)3.4译码显示电路 (8)3.4校时电路 (8)3.6正点报时电路 (8)3.7清零电路 (8)4.数字钟的电路设计 (8)4.1 秒信号发生器的设计 (8)4.2计数电路的设计 (10)4.2.1六十进制计数器 (10)4.2.2 二十四进制计数器 (11)4.2.3计数器的组间级联问题 (12)4.3译码显示电路 (13)4.4校时电路的设计 (13)4.5正点报时电路的设计 (13)4.6清零电路的设计 (15)4.7数字电子钟的整体电路 (15)4.7设计、调试要点 (15)5元器件 (16)5.1实验元器件清单 (16)5.2芯片内部结构图及引脚图 (16)6电路的装配与调试过程 (16)6.1电路焊接 (16)6.2调试过程 (16)7课程设计的收获、体会和建议 (16)7.1设计实验出现的问题及解决 (16)7.2设计体会 (17)7.3设计建议 (18)参考文献 (19)附录元件清单 (20)附录一方案一 (20)附录二方案二 (21)附录三元件清单 (22)附录四元件管脚图 (23)引言数字电子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,具有更长是使用寿命,因此得到了更广泛的使用,数字电子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1 设计目的此次设计数字电子钟就是为了了解数字电子钟的原理,掌握数字钟的设计方法,熟悉集成电路的使用方法。
从而学会制作数字电子钟。
而且通过数字电子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,再通过使用Proteus仿真技术,实际运用能力,独立完整地设计具有一定功能的电子电路。
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和使用方法。
2.设计任务2.1设计指标设计一个有“时”,“分”,“秒”(23小时59分59秒)显示且有校时功能的电子钟;2.2设计要求(1)时间以24小时为一个周期,显示满刻度为23时59分59秒。
(2)各用2位数码管显示时、分、秒。
(3)具有手动校时、校分功能,可以分别对时及分进行单独校时,使其校正到标准时间。
(4)计时过程具有报时功能,当时间到达正点前10秒进行蜂鸣报时,蜂鸣响一秒停一秒地响五次。
(5)为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。
2.3方案对比方案一:(附录一)(1)采用晶体振荡器晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Hz的方波信号,可保证数字钟的走时准确及稳定。
(2)用CD4060和D触发器作分频器数字钟的晶体振荡器输出频率较高,为了得到1Hz的秒信号输入,需要对振荡器的输出信号进行分频。
CD4060在数字集成电路中可实现的分频次数最高,而且CD4060还包含振荡电路所需的非门,使用更为方便。
CD4060计数为14级2进制计数器,可以将32768HZ的信号分频为2H Z,其次CD4060的时钟输入端两个串接的非门,因此可以直接实现振荡和分频的功能。
D触发器是构成二分频的计数器,这样就得到了1 H Z秒脉冲信号。
(3)采用74Ls90做计时器方案二:(附录二)(1)采用555构成的多偕振荡电路振荡器电路选用555构成的多偕振荡器,设振荡频率f=1000HZ,其中的电位器可以微调振荡器的输出频率。
(2)用74LS90作分频器通常实现分频器的电路是计数器电路,一般采用多级10进制计数器来实现。
分频器的功能有两个:一是产生标准秒脉冲信号;二是提供功能扩展电路所需的信号。
选用中规模集成电路74LS90可以完成以上功能。
如图所示,将3片74LS90级联,每片为1/10分频,三片级联正好获得1HZ的标准秒脉冲。
(3)采用74LS90做计时器方案对比:秒信号发生器是数字电子钟的核心部分,它的精度和稳度决定了数字钟的质量,而由于用555组成的频率发生器电路不稳定,而相对方案一而言,电路较为复杂,所以我们采用方案一:二十四进制电路和六十进制电路都是用两个74LS90组,七进制电路同样用一个74LS90,输入方波信号是用晶体振荡器提供,译码驱动器是用CD4511。
分频器采用一片CD4060和一片74LS90组成,分频后输出1Hz的方波信号。
如图1所示。
3、数字电子钟的组成数字电子钟主要由以下几个部分组成:秒信号发生器、时、分、秒计数器,译码器及显示器,校时电路,正点报时电路,清零电路组成。
3.1数字钟的基本逻辑功能框图图1 数字钟的基本逻辑功能框图3.2秒信号发生器秒信号发生器主要有晶体振荡器和分配器电路组成。
(1) 晶体振荡器电路晶体振荡器电路给数字电路提供一个频率稳定准确的32768H Z的方波信号,可保证数字电子钟的走时准确及稳定,不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用晶体振荡器电路。
(2) 分频器电路分频器电路将32768H Z的高频方波信号经32768(215)次分频后得到1H Z的方波信号供秒计数器进行计数。
分频器实际上也是计数器。
分频器主要是由CD4060和触发器组成。
CD4060由一振荡器和14级二进制串行计数器位组成,振荡器的结构可以是RC或晶振电路,CR为高电平时,计数器清零且振荡器使用无效。
所有的计数器位均为主从触发器。
在CP1(和CP0)的下降沿计数器以二进制进行计数。
在时钟脉冲线上使用斯密特触发器对时钟上升和下降时间无限制。
故分频器中的触发器只需是二分频的就行了,这里使用的是用D触发器构成的T’触发器。
3.3时、分、秒计数器电路时、分、秒计数器电路由秒个位和秒十位,分个位和分十位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,而时个位和时十位为24进制计数器。
3.4译码显示电路(1) 译码驱动电路译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态,并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电路(2) 数码管电路数码管通常有发光二极管(LED)数码管和液晶(LCD)数码管,本设计提供的为LED数码管,共阴极。
在每两个数码管之间接入一个大约500Ω的电阻来限制数码管的电流来保护数码管3.5校时电路通过开关,触发器,逻辑门组成的校时电路来校时。
校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的3.6正点报时电路通过蜂鸣器,触发器,逻辑门组成的正点报时电路来报时。
整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号,然后去触发一音频发生器实现报时。
3.7清零电路通过开关,电源,逻辑门等组成的清零电路对电路整体清零。
整体清零电路是根据74LS90计数器在2,3脚均为1时清零的特点用电源,开关和逻辑门组成的清零电路对“时”、“分”、“秒”显示数字清零。
4.数字钟的电路设计4.1秒信号发生器的设计(1) 晶体振荡器电路晶体振荡器组成的振荡器电路如图2所示,电路通过CMOS非门构成的输出为方波的数字式晶体振荡电路。
图2 晶体振荡器电路晶体振荡器一般是构成数字式时钟的核心,它保证了时钟的走时准确及稳定。
图1.3所示电路通过CMOS非门U1与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路,U2实现整形功能,将振荡器输出近似正弦波的波形转换为较理想的方波。
输出反馈电阻R1为非门提供偏置,使电路工作于放大区域,即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。
电容C1、C2与晶体构成一个谐振型网络,完成对振荡频率的控制能力,同时提供了一个180°相移,从而和非门构成一个正反馈网络,实现了振荡器的功能。
由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性,从而保证了输出频率的稳定和准确。
晶体XTAL的频率选为32768H Z。
由于CMOS电路的输入阻抗极高,因此反馈电阻R1可选为1MΩ~10MΩ。
本设计中取10MΩ。
较高的反馈电阻有利于提高振荡频率的稳定性。
至于电路中的电容均采用可调电容,将其调至30pF。
(2) 分频电路通常数字电子钟的晶体振荡器输出频率高,为了得到1 H Z的秒信号输入,需要对振荡器的输出信号进行分频。
通常实现分频器的电路是计数器电路,一般采用多级2进制计数器来实现。
将32768Hz的振荡信号分频为1Hz的分频倍数为32768(215),即实现该分频功能的计数器相当于15极2进制计数器。
这里用一个14级2进制计数器和一个1级2进制计数器。
CD4060在数字集成电路中可实现的分频次数最高,CD4060计数为14级2进制计数器。
本设计中采用CD4060来构成14级再通过一个D触发器来实现输出1HZ的信号。
如图3所示图3 秒信号发生器4.2计数电路的设计由6个74LS90计数器组成的时分秒的计数电路,74LS90是4位二进制同步加计数器,它的设置为多片集成计数器的级联提供方便。