数字电子技术课程设计,数字钟的设计说明

武汉理工大学《数字电子技术》课程设计说明书

目录

1绪论-----------------------------------------------------------------------------------------1

2设计方案概述-------------------------------------------------------------------------2

2.1系统设计思路与总体方案---------------------------------------------------------------2

2.2总体工作过程------------------------------------------------------------------------------2

2.3各功能块的划分和组成------------------------------------------------------------------3

3单元电路设计与分析--------------------------------------------------------------3

3.1秒信号的发生电路------------------------------------------------------------------------3

3.2时、分、秒计数电路---------------------------------------------------------------------4 3.2.1秒部分-----------------------------------------------------------------------------------5

3.2.2分部分

-----------------------------------------------------------------------------------5

3.2.3时部分-----------------------------------------------------------------------------------6

3.3校正时、分电路---------------------------------------------------------------------------7

3.3.1校分电路--------------------------------------------------------------------------------7

3.3.2校时电路--------------------------------------------------------------------------------8

3.4整点报时电路------------------------------------------------------------------------------8

3.5闹钟功能电路------------------------------------------------------------------------------9

5电路的调试与仿真-----------------------------------------------------------------9

4总体电路原理图---------------------------------------------------------------------11 6元器件清单

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7设计体会及心得---------------------------------------------------------------------12 参考文献------------------------------------------------------------------------------------14

1绪论

电子技术是21世纪发展最为迅速的领域之一，这主要得益于集成电路和计算机技术的迅速发展。这两项技术既是电子技术发展的产物，又是电子技术持续发展的推动力。集成电路和计算机技术的飞速发展，将人类社会带入信息时代，在这样的时代背景下，掌握电子技术对我们来说是非常重要的。要掌握一门技术，不仅要具有理论的知识，还要经过不断实践，而课程设计对我们来说就是一种很好的实践方法。

时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。例如，许多火灾都是由于人们一时忘记了关闭煤气或是忘记充电时间。尤其在医院，每次护士都会给病人作皮试，测试病人是否对药物过敏。注射后，一般等待5分钟，一旦超时，所作的皮试试验就会无效。手表当然是一个好的选择，但是，随着接受皮试的人数增加，到底是哪个人的皮试到时间却难以判断。所以，要制作一个定时系统，随时提醒这些容易忘记时间的人。

钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、定时启闭电路、定时开关烘箱、通断动力设备，甚至各种定时电气的自动启用等，

所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

本报告就是对这次课程设计的总结。主要包含了以下容：简单介绍了系统设计思路和方案，详细介绍各单元电路的原理，介绍了在调试过程中碰到的问题和解决方法，总结了课程设计的收获和体会。

本次课程设计的题目是设计一个数字钟，要求具有以下功能：显示时、分、秒（如11：52：45）；可实现手动或自动的对时、分进行校正；计时过程具有报时功能，当时间到达整点时进行报时；有闹钟功能，在达到闹钟时间，闹钟开始起闹并持续一分钟。

2设计方案概述

2.1系统设计思路与总体方案

一个最简单的数字钟由秒信号发生电路，时、分、秒计数电路，译码显示电路组成，要求有校正时、分和整点报时，闹钟功能，故要加入校时电路和报时电路，闹钟功能电路。因此其原理可由如下的框图表示出来：

图2-1 原理框图

2.2总体工作过程

一、时间的前进和显示的实现

首先由秒信号产生电路生产秒信号，将此信号接到秒计数器的信号输入端。接着，在这个秒信号的驱动下，秒计数器向分计数器进位，分计数器向时计数器进位，最后通过译码器将计数器中的状态以时间的形式显示出来，这样就实现了时间的前进和显示功能。

二、整点报时的实现

在时、分计数器的输出端接收整点的信号，既驱动蜂鸣器的频率信号，从而推动执行部件（蜂鸣器）的工作。

三、校正时、分的实现

在秒向分进位的路径中加入一条用手动产生信号的路径，并通过开关来选择接通两条中的手动信号，从而实现对分的校正。对时的校正的方法与此相同。

四、闹钟功能的实现

由门电路将计数电路和闹钟电路连接起来，由蜂鸣器实现闹钟功能。

2.3各功能块的划分和组成

一、秒信号产生电路

这部分电路由集成电路555定时器与RC组成的多谐振荡器。

二、时、分、秒计数电路及译码、显示电路

这部分电路包括6个BCD码计数器，其中两组接成60进制，剩下一组接成12进制，及相应的译码显示器。之所以要用BCD码计数器，是因为时、分、秒都是要用两位十进制数表示的，因而时、分、秒的个位和十位所对应的计数器的状态输出都应该是BCD码。又因为时的显示方式是12进制的，故3个计数器分别要接成12、

60、60进制的。所用芯片都为74ls290。

三、时、分的校正电路

这部分电路由产生调节信号的装置和数据选择器组成，用单刀双掷开关控制。

四、整点报时电路

这部分电路由控制音响的频率信号采集电路、蜂鸣器组成。

五、闹钟功能电路

这部分电路由门电路将时分秒计数电路和闹钟电路组合起来，产生的信号接到蜂鸣器而构成闹钟电路。

3单元电路的设计和分析

3.1秒信号的发生电路

由前面介绍知道，秒信号发生电路由集成电路555定时器与RC组成的多谐振荡器构成。需要的芯片有集成电路555定时器，还有电阻和电容。下图为其电路图：