多功能数字钟—数电课程设计报告
数字电子技术课程设计--多功能数字钟
目录第一章设计任务 (4)1.1 设计题目及要求 (4)1.1.1 题目 (4)1.1.2 设计要求 (4)第二章方案设计 (5)2.1 总体方案说明 (5)2.2 模块结构以及总体方框图 (5)第三章单元电路设计与原理说明 (6)3.1 按键消抖电路的设计 (6)3.1.1 RS触发器消抖 (6)3.2 分频器的设计 (7)3.2.2 1000分频器 (7)3.3基础电子钟及其显示设计 (8)3.3.1 时钟计数器 (8)3.3.2 功能选择及校准 (9)3.4整点报时器的设计 (10)3.5数码管显示切换电路的设计 (11)3.6 闹钟及其显示的设计 (12)第四章整机电路图及说明 .............................................................. 错误!未定义书签。
4.1整体电路图及说明................................................................................ 错误!未定义书签。
第五章电路仿真 (15)5.1基本时钟电路及其时间设置功能仿真 ................................................ 错误!未定义书签。
5.1.1基本计时功能的仿真............................................................. 错误!未定义书签。
5.1.2时间设置功能的仿真............................................................. 错误!未定义书签。
5.2整点报时功能的仿真............................................................................ 错误!未定义书签。
多功能电子时钟数字系统课程设计设计实验报告
多功能电子时钟数字系统课程设计设计实验报告数字系统课程设计设计实验报告———多功能电子时钟目录一、电子时钟的功能及工作介绍 01、本设计电子时钟具有的功能 02、本设计电子时钟工作介绍 0二、设计思路 0三、各模块具体介绍 (1)计数器模块： (1)控制模块： (3)四、仿真 (6)五、实验成果 (6)六、实验总结和感想 (6)1、实验错误排查和解决 (6)2、实验感想 (7)七、各模块代码 (8)1、计数器模块 (8)2、控制模块 (20)一、电子时钟的功能及工作介绍1、本设计电子时钟具有的功能1）具有显示时、分、秒的功能，能准确显示时间2）能够手动设置时间3）具有闹钟功能，可以设置闹钟的时间，然后再实际时间与设定时间相等是闹钟响，并有闹钟开关，可控制其是否响4）具有秒表功能，可以累计计时2、本设计电子时钟工作介绍此电子时钟开机后即会显示时间，其中后两位数码管显示秒，前两位数码管显示分，还可以通过拨盘开关S1来使得前两位数码管显示小时。
（开机后，按下按键1一次，会继续显示时间。
）此后，每按下按键1一次，会显示设置小时界面，按下按键1两次会显示设置分钟界面，按下按键1三次会显示闹钟设置小时界面，按下按键1四次会显示闹钟设置分钟界面，按下按键1五次会显示秒表界面。
而在每一个界面，按下按键2相应的位会开始跳动，在按下按键2时，跳动停止，此时按下按键3，即确认键，则会返回时间显示状态。
二、设计思路设计一个电子时钟，必然要用到计时器，而需要设置时间和闹钟，又需要控制器来控制系统所处的状态。
我们采用外部一个按键来切换系统的状态，用另一个按键来调整时间和启动秒表，再有一个按键来确认操作，并返回显示状态，继续等待命令。
在控制器中，需要接受外部信号，并给出信号给计时器，使其做出相应的动作。
电子技术课程设计报告---多功能数字时钟
电子技术课程设计数字钟的设计一、设计任务与要求1.能直接显示“时〞、“分〞、“秒〞十进制数字的石英数字钟。
2.可以24小时制或12小时制。
3.具有校时功能。
可以对小时和分单独校时，对分校时的时候，停顿分向小时进位。
校时时钟源可以手动输入或借用电路中的时钟。
4.整点能自动报时，要求报时声响四低一高，最后一响为整点。
5.走时精度高于普通机械时钟〔误差不超过1s/d〕。
二、方案设计与认证1、课题分析数字时钟一般由6个局部组成，其中振荡器和分频器组成标准的秒信号发生器，由不同进制的计数器，译码器和显示器组成计时系统。
秒信号送入计数器进展计数，把累计的结果以“时〞、“分〞、“秒〞的十进制数字显示出来。
“时〞显示由二十四进制计数器、译码器和显示器构成，“分〞、“秒〞显示分别由六十进制计数器、译码器构成。
其原理框图如图1所示。
2、方案认证〔1〕振荡器振荡器是计时器的核心，主要用来产生时间标准信号，也叫时基信号。
数字钟的精度，主要取决于时间标准信号的频率及稳定度。
振荡器的频率越高，计时的精度就越高，但耗电量将增大。
一般采用石英晶体振荡器经过分频后得到这一信号，也可采用由555定时器构成的多谐振荡器作为时间标准信号。
〔2〕分频器振荡器产生的时基信号通常频率都很高，要使它变成能用来计时的“秒〞信号，需由分频器来完成。
分频器的级数和每级的分频次数要根据时基频率来定。
例如，目前石英电子钟多采用32768 Hz的标准信号，将此信号经过15级二分频即可得到周期为1s的“秒〞信号。
也可选用其他频率的时基信号，确定好分频次数后再选择适宜的集成电路。
〔3〕计数器数字钟的“秒〞、“分〞信号产生电路都由六十进制计数器构成，“时〞信号产生电路由二十四进制计数器构成。
“秒〞和“分〞计数器用两块十进制计数器来实现是很容易的，它们的个位为十进制，十位为六进制，这样，符合人们通常计数习惯。
“时〞计数也可以用两块十进制计数器实现，只是做成二十四进制。
多功能数字钟数电课程设计实验报告
（数电课程设计）实验报告（理工类）2021 至2021 学年度第二学期课程名称多功能数字钟电路设计系别班级电气系11级电子信息工程一班指导教师周旭胜学号姓名耿王鑫1一、谷和伟12贺焕13、黄兴荣14解军1五、井波16李丰17、李小飞18梁富慧19目录一、设计要求及任务 ...................................................................................... 错误!未定义书签。
二、系统设计方案 ........................................................................................ 错误!未定义书签。
三、器件选择 ................................................................................................ 错误!未定义书签。
1、74LS160............................................................................................... 错误!未定义书签。
2、74LS107............................................................................................... 错误!未定义书签。
3、74LS90................................................................................................. 错误!未定义书签。
显示屏....................................................................................................... 错误!未定义书签。
电子数字时钟课程设计报告（数电）
电子数字时钟课程设计报告（数电）第一篇：电子数字时钟课程设计报告(数电)数字电子钟的设计1.设计目的数字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，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。
数字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。
因此，我们此次设计数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟。
而且通过数字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。
且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路。
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与使用方法。
1.1设计指标1.时间以12小时为一个周期；2.显示时、分、秒；3.具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间； 1.2 设计要求1、电路设计原理说明2、硬件电路设计(要求画出电路原理图及说明)3、实物制作：完成的系统能达到题目的要求。
4、完成3000字的课程设计报告2.功能原理2.1 数字钟的基本原理数字电子钟由信号发生器、“时、分、秒”计数器、LED数码管、校时电路、整点报时电路等组成。
工作原理为时钟源用以产生稳定的脉冲信号，作为数字种的时间基准，要求震荡频率为1HZ，为标准秒脉冲。
将标准秒脉冲信号送入“秒计数器”，该计数器采用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，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进制计数器，可以实现24小时的累计。
LED数码管将“时、分、秒”计数器的输出状态显示。
校时电路是来对“时、分、秒”显示数字进行校对调整。
2.2 原理框图3.功能模块3.1 振荡电路多谐振荡器也称无稳态触发器，它没有稳定状态，同时无需外加触发脉冲，就能输出一定频率的矩形波形（自激振荡）。
多功能数字钟电路设计实验报告
多功能数字钟电路设计实验报告实验目的：设计一个多功能数字钟电路，能够显示当前时间，并具备闹钟、秒表和计时等功能。
实验原理：1. 数码管显示：使用4位共阴极数码管进行显示，采用BCD码方式输入。
2. 按键输入：使用按键进行时间的调节和选择功能。
3. 时钟频率：使用晶体振荡器提供系统时钟，通过分频电路控制时钟频率。
实验器材：1. 4位共阴极数码管2. 按键开关3. 74LS90分频器4. 时钟晶体振荡器5. 耐压电容、电阻等元件6. 电路连接线实验步骤：1. 连接电路：根据电路原理图，将数码管、按键开关、74LS90分频器、晶体振荡器等连接起来，注意接线正确。
2. 编写程序：根据实验要求，编写相应的程序，实现时钟、闹钟、秒表和计时等功能。
3. 调试电路：将电路通电并运行程序，观察数码管的显示情况和按键功能是否正常。
4. 测试功能：分别测试多功能数字钟的时钟、闹钟、秒表和计时等功能，确保功能正常。
5. 完善实验报告：根据实验结果和观察情况，完善实验报告，并附上电路原理图、程序代码等。
实验结果：经过调试和测试，多功能数字钟电路能够正常显示时间，并具备时钟、闹钟、秒表和计时功能。
使用按键进行时间调节和功能选择，数码管根据不同功能进行相应的显示。
实验总结：通过本次实验，我掌握了多功能数字钟电路的设计原理和实现方法，并且了解了数码管显示、按键输入、时钟频率控制等相关知识。
实验过程中，我发现电路连接正确性对功能实现起到关键作用，同时合理编写程序也是确保功能正常的重要环节。
通过实验，我对数字电路的设计和实现有了一定的了解，并且培养了动手实践和解决问题的能力。
数电课程设计-多功能数字钟
数字电子技术课程设计报告课题名称：多功能数字钟学院：国际教育学院专业：电子信息工程班级：学号：姓名：老师:时间：2016年6月28日目录一内容摘要 (1)二主要器件 (1)三设计内容及要求 (1)四总设计原理 (1)4-1数字钟电路系统的组成框图 (1)4-2主体电路的设计 (2)4-2-1 振荡器 (2)4-2-2 分频器 (3)4-2-3 时分秒计数器 (3)4-2-4 译码显示电路 (4)五芯片工作原理 (4)六总电路设计图 (6)七设计结果 (7)八心得体会 (7)九附录 (8)多功能数字钟一内容摘要:数字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，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。
数字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。
它可以实现数字电子时钟功能这一项基本功能。
二主要器件：NE555 1片74LS90 5片74LS92 2片74LS191 1片74LS74 1片74LS00 4片CD4511 4片5011AS 4个(共阴LED数码管）电阻 2.2kΩ×1，5.1kΩ×1，47kΩ×1电容 0.1μF×1，0.01μF×1三设计内容及要求：基本功能以数字形式显示时、分、秒的时间，为节省器件，其中秒的个位用发光二极管指示，小时的十位亦用发光二极管指示，灯亮为“1”，灯灭为“0”。
小时计数器的计时要求为“12翻1”。
要求手动快速校时、校分或慢校时、慢校分。
四总设计原理：1.数字钟电路系统的组成框图如图S1-1所示，数字钟电路系统由主体电路和扩展电路两大部分所组成。
其中主体电路完成数字钟的基本功能，扩展电路完成数字钟的扩展电路。
主体电路扩展电路图S1-1 多功能数字钟系统组成框图2.主体电路的设计主体电路是由功能部件或单元电路组成的。
在设计这些电路或选择部件时，尽量选择同类型的器件，如所有功能部件都采用TTL 集成电路或都采用CMOS 集成电路。
(数电)多功能数字钟—设计报告
1、设计内容及要求：①基本功能：以数字形式显示时、分、秒的时间，小时计数器的计时要求为24进制，并要求手动快校时、校分。
②扩展功能：整点报时。
2、系统设计原理：系统要求：数字电子钟由555集成芯片构成的振荡电路、计数器、译码器、显示器和校时电路组成。
555集成芯片构成的振荡电路产生的信号作为秒脉冲，秒脉冲送入计数器，计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器显示时间。
在功能方面，对于本次综合设计，还要求有校时与整点报时功能。
方案设计：图1. 数字钟电路框图电子钟的计时周期为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”计数器、校时电路、报时电路和振荡器组成。
主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、整点报时电路组成。
系统工作原理：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，用555振荡器来实现。
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。
译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态用七段显示译码器译码，通过七段显示器显示出来。
校时电路时用来对“时”、“分”显示数字进行校对调整。
3.单元电路的设计：3.1、基于555电路的秒脉冲发生器的设计3.1.1用555芯片设计一个多谐振荡器，输出方波用作计数器。
脉冲频率公式：f=1／（R1+2R2）C㏑2选择R1=1K，R2=5K，RV1=2K，C=100nF，形成电路图如图所示：图2. 555振荡器电路图仿真波形如图所示图3. 555脉冲仿真波形图555振荡器输出f=1000HZ，通过分频得出1HZ的脉冲，此脉冲当做秒时针脉冲。
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1.设计任务与要求
1.1产生1HZ的脉冲；
1.2能显示时，分，秒，24小时进制；
1.3可手动校正：能分别进行分、时的校正。
只要将开关置于手动位置。
可
分别对分、时进行连续脉冲输入调整；
1.4整点报时。
2.系统原理框图
由振荡器输出稳定的高频脉冲信号作为时间基准，秒计数器满60向分计数器进位，分计数器满60向小时计数器进位，小时计数器按“24翻1”
规律计数，计数器经译码器送到显示器；计数出现误差可用校时电路进行校时、校分、校秒，
可发挥部分：使数字钟具有可整点报时与定时闹钟的功能。
数字钟的结构框图如图1所示
图1数字钟的结构框图
3.设计方案与论证
3.1时间脉冲产生电路
方案一：由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器作为时间标准信号源。
555与RC振荡电路如图2所示
图1 555与RC组成的多谐振荡器图
方案二:振荡器是数字钟的核心。
振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，通常选用石英晶体构成振荡器电路。
石英晶体振荡器的作用是产生时间标准信号。
因此，一般采用石英晶体振荡器经过分频得到这一时间脉冲信号。
石英晶体振荡电路如图3所示
图 2 石英晶体振荡器图
方案三：由集成逻辑门与RC组成的时钟源振荡器
门电路组成的振荡电路如图4所示
图 3 门电路组成的多谐振荡器图
用555组成的脉冲产生电路: R1=47kΩ，R2=47kΩ，C=10μF，则555所产生的脉冲的为:f=1/[(R1+2*R2)CLn2=1Hz,而设计要求为1Hz,在精度要求不是很高的时候可以使用。
石英晶体振荡电路:采用的32768晶体振荡电路,其频率为32768Hz,然后再经过15分频电路可得到标准的1Hz的脉冲输出.R的阻值,对于TTL门电路通常在0.7～2KΩ之间;对于CMOS门则常在10～100MΩ之间。
由门电路组成的多谐振荡器的振荡周期不仅与时间常数RC有关，而且还取决
于门电路的阈值电压V
TH ，由于V
TH
容易受到温度、电源电压及干扰的影响，
因此频率稳定性较差，只能用于对频率稳定性要求不高的场合。
综上分析，选择方案一，555与RC组成的振荡电路较简单，易调节，成本较低
3.2校时电路
数字种启动后,每当数字钟显示与实际时间不符进,需要根据标准时间进行校时。
校“秒”时，采用等待校时。
校“分”、“时”的原理比较简单，采用加速校时。
对校时电路的要求是 :
3.2.1在小时校正时不影响分和秒的正常计数。
3.2.2在分校正时不影响秒和小时的正常计数 。
方案一：当刚接通电源或时钟走时出现误差时，都需要进行时间的校准。
校时是数字钟应具有的基本功能，一般电子钟都有时、分、秒校时功能。
为使电路简单，这里只进行分和小时的校准。
校时可采用快校时和慢校时两种方式。
校时脉冲采用秒脉冲，则为快校时；如果校时脉冲由单次脉冲产生器提供则为慢校时。
图5中C 1、 C 2用于消除抖动。
图5方案一校时电路
方案二：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。
图6所示为所设计的校时电路。
进位
1
校
图 6 方案二校正电路图
方案三：校准电路由基本RS触发器和“与”门组成，基本RS触发器的功能是产生单脉冲，主要作用是起防抖动作用。
未拨动开关K时，“与非”门G2的一个输入端接地，基本RS触发器处于“1”状态，这是数字钟正常工作，“分”进位脉冲能进入“分”计数器。
拨动开关K时，“与非”门G1的一个输入端接地，于是基本RS触发器转为“0”状态。
秒状态可以直接进入“分”计数器，而“分”进位脉冲被阻止进入，因而能较快地校准分计数器的计数值。
校准后，将校正开关恢复原位，数字钟继续进行正常计时工作。
电路图如图7所示:
图 7 方案三校正电路
方案四：校时电路仅由2个单刀双掷开关所构成
综上分析，选择方案四，用开关组成的校时电路较简单，易调节，成本低4.电路图及设计文件
4.1工作原理
4.1.1电路总原理如图8所示
图8多功能数字钟的总原理图
4.2电路设计
4.2.1基于NE555的秒方波发生器的设计
用NE555芯片以及外围电路搭建成一个多谐振荡器，通过设计外围电路的参数输出方波频率为1Hz，故称为秒方波发生器。
由于脉冲的占空比对系统的影响不大，故把占空比设计为1/3。
输出方波用作计数器及D触发器的clk信号。
NE555定时器引脚图如图9所示，脉冲频率公式：
f=1／（R1+2R2）C㏑2
选择R1=47K，R2=47K，RV1=2K，C=10μF，形成电路图如图10所示：图9 NE555的引脚图
2kΩ
Key=A
图10秒脉冲发生器
4.2.2基于74ls160的24\60进制计数器的设计
图11 74ls160的引脚图
表1 74ls160的功能表
图12 采用同步置数法设计60进制计数器
图13 采用同步置数法设计24进制计数器
4.2.3译码驱动及显示单元电路
译码电路的功能是将“秒”、“分”、“时”计数器的输出代码进行翻译，变成相应的数字。
用于驱动LED七段数码管的译码器常用的有74LS48。
74LS48是BCD-7段译码器/驱动器，其输出是OC门输出且低电平有效，专用于驱动LED七段共阴极显示数码管。
如图9所示。
若将“秒”、“分”、“时”计数器的每位输出分别接到相应七段译码器的输入端，便可进行不同数字的显示。
图 14译码及驱动显示电路图
4.2.4整点报时电路
仿电台正点报时电路的功能要求是：每当数字钟计时快要到正点时发出声响。
但为了简单，用发光二极管替代喇叭，到分钟显示到59分时，二极
管就会亮。
4.2.5校时电路当刚接通电源或时钟走时出现误差时，都需要进行时间的校准。
校时是数字钟应具有的基本功能，一般电子钟都有时、分、秒校时功能。
为使电路简单，这里只进行分和小时的校准。
5.测试方法与数据
5.1测试步骤如下：
5.1.1用示波器检测脉冲信号发生器部分，看其输出的秒脉冲信号的波形、频
率和周期等是否符合要求，必须确保秒脉冲信号的频率准确（F＝1H Z），
这关系整个数字钟的准确性。
5.1.2分别将时、分、秒计数器的脉冲信号输入端调至较时脉冲，检查各计数
器是否按所要求的进制形式进行，显示是否正常。
同时看较时电路是否
达到较时的目的。
5.1.3时、分、秒计数器接回计时脉冲，看总体工作是否正常。
5.2测试数据
5.2.1显示00:05:35
图15 仿真结果图
6.元件清单。