数电课程设计 数字时钟
数字电路课程设计时钟
数字电路课程设计时钟一、课程目标知识目标：1. 让学生理解数字电路中时钟信号的作用和重要性。
2. 学生能够掌握时钟电路的基本原理和设计方法。
3. 学生能够运用所学知识，设计并搭建一个简单的时钟电路。
技能目标：1. 培养学生运用数字电路知识解决实际问题的能力。
2. 提高学生动手实践能力，学会使用相关工具和仪器进行电路搭建和调试。
3. 培养学生团队协作和沟通能力，能在小组合作中发挥个人优势，共同完成设计任务。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字电路的兴趣，激发学习热情。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的准确性和可靠性。
3. 增强学生的自信心和成就感，鼓励他们勇于面对挑战，不断探索和进步。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，旨在让学生将所学理论知识应用于实际电路设计中，提高学生的动手实践能力和创新能力。
学生特点：学生已具备一定的数字电路基础知识，具有较强的学习兴趣和动手欲望，但实践经验不足。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，以学生为主体，充分调动学生的积极性和主动性，培养其创新精神和实践能力。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，并具备进一步学习数字电路相关课程的能力。
二、教学内容1. 数字电路基础知识回顾：时钟信号的概念、作用及其在数字电路中的重要性。
参考教材章节：第一章第二节“数字电路基础”。
2. 时钟电路原理：时钟信号的分类、时钟电路的基本组成、时钟振荡器的工作原理。
参考教材章节：第三章第四节“时钟电路及其应用”。
3. 时钟电路设计方法：基于触发器的时钟电路设计、时钟分频电路设计、时钟脉冲宽度调整。
参考教材章节：第三章第五节“时钟电路设计方法”。
4. 电路搭建与调试：介绍常用电子元器件、电路搭建技巧、调试方法及注意事项。
参考教材章节：第五章“数字电路实验”。
5. 实践项目：设计并搭建一个简单的时钟电路，如一个计时器或时钟分频器。
参考教材章节：第六章“数字电路课程设计实例”。
数字电子技术课程设计报告数字钟的设计
数字电子技术课程设计报告一、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，我们此次设计与制做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.二、设计要求（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；④计时过程具有报时功能，当时间到达整点前10秒进行蜂鸣报时；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）设计要求①画出电路原理图（或仿真电路图）；②元器件及参数选择；③电路仿真与调试；④PCB文件生成与打印输出。
（3）制作要求自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。
（4）编写设计报告写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。
三、原理框图1．数字钟的构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（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。
（a）数字钟组成框图2．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。
一般输出为方波的数字式晶体振荡器电路通常有两类，一类是用ＴＴＬ门电路构成；另一类是通过ＣＭＯＳ非门构成的电路，本次设计采用了后一种。
如图（b）所示，由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，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。
数电课设-数字钟
数字钟一．基本功能1、设计一个数字钟，能够显示当前时间，分别用6个数码管显示小时、分钟、秒钟的时间，秒针的计数频率为1Hz，可由系统脉冲分频得到。
2、在整点进行提示，可通过LED闪烁实现，闪烁频率及花型可自己设计。
3、能够调整小时和分钟的时间，调整的形式为通过按键进行累加。
4、具有闹钟功能，闹钟时间可以任意设定（设定的形式同样为通过按键累加），并且在设定的时间能够进行提示，提示同样可以由LED闪烁实现。
二．扩展功能1、设计模式选择计数器，通过计数器来控制各个功能之间转换。
2、调整当前时间以及闹钟时间，在按键累加的功能不变的基础上，增加一个功能，即当按住累加键超过3秒，时间能够以4Hz的频率累加。
3、用LCD液晶屏来显示当前时间及功能模式。
library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;use ieee.std_logic_arith.all;entity clock isport(clk: in std_logic; --27M晶振key3,key2,key0: in std_logic:='1'; --时、分、模式按钮，下降沿触发ledg: o ut std_logic_vector(2 downto 0):="000"; --整点提示ledr: out std_logic_vector(2 downto 0):="000"; --闹铃hex7,hex6,hex5,hex4,hex3,hex2,hex0,hex1: out std_logic_vector(6 downto 0) --数码管显示);end;architecture a of clock issignal x: integer range 1 to 13500000:=1; --记27M的上升沿个数signal clka: std_logic; --1HZsignal temp1,temp2,temp3,temp4,temp5,temp6: std_logic_vector(3 downto 0):="0000"; --时分秒走时signal xianshi1,xianshi2,xianshi3,xianshi4,xianshi5,xianshi6:std_logic_vector(3 downto 0):="0000"; --数码管显示signal temp0: std_logic_vector(1 downto 0):="00"; --模式显示signal tfen1,tfen2,tshi1,tshi2,nfen1,nfen2,nshi1,nshi2: std_logic_vector(3 downto 0); --调时和闹铃时的分、时的个位和十位signal naoling1,naoling2,naoling3,naoling4: std_logic_vector(3 downto 0); --闹铃调时时的显示begin--分频，产生1HZ的时钟process(clk)beginif clk'event and clk='1' thenx<=x+1;if x=13500000 thenclka<=not clka; --27M每13500000个上升沿clka取反x<=1;end if;end if;end process;--模式选择器，用按键控制，有0、1、2 三种模式process(key0)beginif key0'event and key0='0' thenif temp0="10" then --模式2时，再按键则进入模式0temp0<="00";elsetemp0<=temp0+1;end if;end if;end process;--模式用数码管显示process(temp0)begincase temp0 iswhen "00" => hex0<="1000000";--显示0when "01" => hex0<="1111001";--显示1when "10" => hex0<="0100100";--显示2when others => hex0<="0000000";--显示全亮end case;end process;--模式1时，调时，调节时钟的分process(key2,temp0)beginif temp0="01" thenif key2'event and key2='0' thenif tfen1="1001" then --个位到9，十位加1if tfen2="0101" then --加到59，则归零tfen1<="0000";tfen2<="0000";elsetfen2<=tfen2+1;tfen1<="0000";end if;elsetfen1<=tfen1+1;end if;end if;end if;end process;--模式1时，调时，调节时钟的时process(key3,temp0)beginif temp0="01" thenif key3'event and key3='0' thenif tshi1="1001" then ----个位到9，十位加1tshi1<="0000";tshi2<=tshi2+1;elsif tshi1="0011" and tshi2="0010" then --到23，则归零tshi1<="0000";tshi2<="0000";elsetshi1<=tshi1+1;end if;end if;end if;end process;--模式2时，设定闹铃，设定时钟的分process(key2,temp0)beginif temp0="10" thenif key2'event and key2='0' thenif nfen1="1001" then ----个位到9，十位加1if nfen2="0101" then --加到59，则归零nfen1<="0000";nfen2<="0000";elsenfen2<=nfen2+1;nfen1<="0000";end if;elsenfen1<=nfen1+1;end if;end if;end if;end process;--模式2时，设定闹铃，设定时钟的时process(key3,temp0)beginif temp0="10" thenif key3'event and key3='0' thenif nshi1="1001" then ----个位到9，十位加1nshi1<="0000";nshi2<=nshi2+1;elsif nshi1="0011" and nshi2="0010" then --到23，则归零nshi1<="0000";nshi2<="0000";elsenshi1<=nshi1+1;end if;end if;end if;end process;--三种模式间的显示及传递process(clka,temp0)beginif temp0="01" then --模式1时，传递调时的时，分temp3<=tfen1;temp4<=tfen2;temp5<=tshi1;temp6<=tshi2;xianshi3<=temp3; --模式1时，显示时，分xianshi4<=temp4;xianshi5<=temp5;xianshi6<=temp6;elsif temp0="10" then --模式2时，传递闹铃的时，分naoling1<=nfen1;naoling2<=nfen2;naoling3<=nshi1;naoling4<=nshi2;xianshi3<=naoling1; --模式2时，显示闹铃的时，分xianshi4<=naoling2;xianshi5<=naoling3;xianshi6<=naoling4;elsifclka'event and clka='1' then --正常走时，即temp0=00if temp1="1001" then --秒的个位到9，十位加1if temp2="0101" then --秒到59，则归零，分的个位加1temp1<="0000";temp2<="0000";temp3<=temp3+1;if temp3="1001" then --分的个位到9，十位加1if temp4="0101" then --分到59，则归零，时的个位加1temp3<="0000";temp4<="0000";temp5<=temp5+1;if temp5="1001" then --时的个位到9，十位加1temp5<="0000";temp6<=temp6+1;elsif temp5="0011" and temp6="0010" then --时到23，则归零temp5<="0000";temp6<="0000";end if;elsetemp3<="0000";temp4<=temp4+1;end if;elsetemp3<=temp3+1;end if;elsetemp1<="0000";temp2<=temp2+1;end if;elsetemp1<=temp1+1;end if;----到设置的闹铃时则ledr(0--2)三个灯亮，一分钟后熄灭if temp3=naoling1 and temp4=naoling2 and temp5=naoling3 and temp6=naoling4 thenledr<="111";elseledr<="000";end if;----到整点时时则ledg(0--2)三个灯亮，一分钟后熄灭if temp3="0000" and temp4="0000" thenledg<="111";elseledg<="000";end if;--将走时传递给显示译码xianshi1<=temp1;xianshi2<=temp2;xianshi3<=temp3;xianshi4<=temp4;xianshi5<=temp5;xianshi6<=temp6;end if;end process;----数码管显示译码process(xianshi1,xianshi2,xianshi3,xianshi4,xianshi5,xianshi6) begincase xianshi1 iswhen "0000" => hex2<="1000000";when "0001" => hex2<="1111001";when "0010" => hex2<="0100100";when "0011" => hex2<="0110000";when "0100" => hex2<="0011001";when "0101" => hex2<="0010010";when "0110" => hex2<="0000010";when "0111" => hex2<="1111000";when "1000" => hex2<="0000000";when "1001" => hex2<="0010000";when others => hex2<="1000000";end case;case xianshi2 iswhen "0000" => hex3<="1000000";when "0001" => hex3<="1111001";when "0010" => hex3<="0100100";when "0011" => hex3<="0110000";when "0100" => hex3<="0011001";when "0101" => hex3<="0010010";when others => hex3<="1000000";end case;case xianshi3 iswhen "0000" => hex4<="1000000";when "0001" => hex4<="1111001";when "0010" => hex4<="0100100";when "0011" => hex4<="0110000";when "0100" => hex4<="0011001";when "0101" => hex4<="0010010";when "0110" => hex4<="0000010";when "0111" => hex4<="1111000";when "1000" => hex4<="0000000";when "1001" => hex4<="0010000";when others => hex4<="1000000";end case;case xianshi4 iswhen "0000" => hex5<="1000000";when "0001" => hex5<="1111001";when "0010" => hex5<="0100100";when "0011" => hex5<="0110000";when "0100" => hex5<="0011001";when "0101" => hex5<="0010010";when others => hex5<="1000000";end case;case xianshi5 iswhen "0000" => hex6<="1000000";when "0001" => hex6<="1111001";when "0010" => hex6<="0100100";when "0011" => hex6<="0110000";when "0100" => hex6<="0011001";when "0101" => hex6<="0010010";when "0110" => hex6<="0000010";when "0111" => hex6<="1111000";when "1000" => hex6<="0000000";when "1001" => hex6<="0010000";when others => hex6<="1000000";end case;case xianshi6 iswhen "0000" => hex7<="1000000";when "0001" => hex7<="1111001";when "0010" => hex7<="0100100";when others => hex7<="1000000";end case;hex1<="1111111"; ---关闭hex1数码管end process;end;。
数字时钟数电课程设计
数电课程设计报告目录第一章数字钟设计原理及组成框图〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃31.1 工作原理〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃31.2 设计要点〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃41.3 组成框图〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃4 第二章数字时钟单元电路设计〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃42.1 振荡器电路〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃42.2 计数器〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃62.3 译码显示〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃72.4 时分秒计时电路的设计〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃82.5 手动校时〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃9 第三章总电路设计图〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃9 第四章硬件安装与调试〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃114.1 硬件各部分的测试〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃114.2 硬件安装〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃11 第五章心得与体会〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃12第六章附录〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃13第一章数字钟设计原理及组成框图1.1工作原理数字电子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。
通常使用振荡器电路构成数字钟。
数字电子钟是一个将“时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装臵。
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等附加功能。
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。
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，一般用振荡器加分频器来实现。
数电课程设计数字钟
数电课程设计数字钟一、课程目标知识目标：1. 理解数字钟的基本原理和组成，掌握数字电路基础知识；2. 学会运用组合逻辑电路设计数字钟的时、分、秒显示部分；3. 掌握数字钟的计时功能，了解其工作过程和调试方法；4. 了解数字钟在实际应用中的优势，如精确度、稳定性等。
技能目标：1. 能够运用所学知识，设计并搭建一个简单的数字钟电路；2. 培养动手实践能力，学会使用相关仪器、工具进行电路搭建和调试；3. 提高问题解决能力，能够分析并解决数字钟运行过程中出现的问题；4. 学会团队协作，与他人共同完成课程设计任务。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣，激发创新意识；2. 培养学生的耐心、细心和责任心，养成良好的学习习惯；3. 引导学生关注科技发展，认识数字技术在实际生活中的应用；4. 培养学生的环保意识，注意电子垃圾的处理和回收。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，注重培养学生的动手能力和实际操作技能。
学生特点：学生已具备一定的数字电路基础知识，具有较强的求知欲和动手欲望。
教学要求：结合课程性质和学生特点，采用理论教学与实践操作相结合的方式，注重启发式教学，引导学生主动参与课程设计过程，提高学生的实践能力和创新能力。
通过课程目标的分解，确保学生能够达到预定的学习成果，为后续的教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 数字钟原理及组成- 了解数字钟的基本工作原理- 掌握数字钟的各个组成部分，如振荡器、分频器、计数器、显示电路等2. 组合逻辑电路设计- 学习组合逻辑电路的设计方法- 应用组合逻辑电路设计数字钟的时、分、秒显示部分3. 数字电路基础知识- 复习数字电路基础知识，如逻辑门、触发器、计数器等- 了解不同类型数字电路的特点和应用4. 数字钟电路搭建与调试- 学习数字钟电路的搭建方法- 掌握数字钟电路的调试技巧，分析并解决常见问题5. 教学内容安排与进度- 第一周：数字钟原理及组成，数字电路基础知识复习- 第二周：组合逻辑电路设计，数字钟显示部分设计- 第三周：数字钟电路搭建，初步调试- 第四周：数字钟电路调试，优化与改进6. 教材章节及内容列举- 教材第三章：数字电路基础- 教材第四章：组合逻辑电路- 教材第五章：时序逻辑电路- 教材第六章：数字钟设计与实践教学内容科学、系统，注重理论与实践相结合，以学生动手实践为主，充分调动学生的积极性，培养实际操作能力。
数电课程设计报告(数字时钟)
课题三、数字电子钟设计一：设计要求：（1）、准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间。
（2）、小时计时采用24进制的计时方式，分、秒采用60进制的计时方式。
（3）、具有快速校准时、分、秒的功能。
二：总体参考方案该系统的工作原理是：振荡器产生的稳定高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准，再经分频器输出标准秒脉冲。
秒计数器计满60后向分计数器进位，分计数计满60后向小时计数器进位，小时计数器按照“24翻1”规律计数。
计数器输出经译码器送显示器。
计时出现误差时可以用校时电路进行较时、校分、校秒。
三：单元电路设计1. 秒脉冲发生器用555定时器构成秒脉冲发生器如图3.1所示图3.1 555定时器构成的秒脉冲发生器1.1555定时器555的工作原理它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关T，比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器C1同相比较端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为2VCC/3和VCC/3。
C1和C2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。
当输入信号为低电平时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于VCC/3时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。
Vco是控制电压端（5脚），当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01微法的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。
T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路.图3.1.1 555定时器的电路结构及其引脚图3.1.2 555电路的引脚功能2. 秒、分、时计数器秒、分计数器分和秒计数器都是模数M=60的计数器，其计数规律为00---01---…58---59---00…选74LS161作十位及个位计数器，再将它们级联组成模数M=60的计数器.图2.1 秒、分计时器图2.2 74LS161引脚图管脚图介绍：时钟CP和四个数据输入端P0~P3清零/MR使能CEP，CET置数PE数据输出端Q0~Q3以及进位输出TC. (TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET*SR PE CET CEP工作模式L X X X RESET (Clear)清零H L X X LOAD (Pn Qn)置数H H H H COUNT (Increment)计数H H L X NO CHANGE (Hold)保持（不变）H H X L NO CHANGE (Hold)保持（不变）图2.3 74LS161选择开关方式真值表时计数器时计数器是一个“24翻1”的特殊进制计数器，即当数字钟运行到24时59分59秒，秒的个位计数器再输入一个秒脉冲时，数字钟应自动显示为01时00分00秒，实现日常生活中的计时规律。
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）。
数字电路课程设计之数字钟
一﹑设计说明及任务书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。
经过一个学期的学习我对Protel Dxp这门课程有了基本的了解,也为了更好掌握和加深对数字电路的认识,更好地掌握数字电路的设计方法和计数器的扩展级联方法,我开始了一个有关数字钟的课程设计,设计一个利用计数器,译码器,显示系统等构成的数字钟. . 一．基本目的：训练学生运用本课程所学理论及专业知识，经收集课题相关资料、确定方案、具体完成设计等过程，扩大学生的专业视野、巩固所学知识、提高动手能力及培养学生独立思考、钻研并解决问题的工作作风。
二．设计内容：数字钟三．设计要求：●具有时、分、秒显示功能的数字时钟。
●能用层次电路图画原理图。
四．设计目的：●掌握数字集成电路的设计方法和调试方法。
●掌握计数器、加法器、半导体数码管显示器与七段码显示译码器的使用。
二﹑电路设计原理数字钟是电子台历的主要构成部分。
而数字钟一般由振荡器、分频器、译码器、显示器等几部分组成。
原理图如下：1.秒信息发生器图(1)图(1)所示的以NE555N构成的振荡器,利用调节外部电阻及电容的大小使其振荡周期为1秒,做成一个频率为1HZ 的秒信号发生器,接到计数输入端,信号就通过译码器显示出来.2.计数器秒,分计时分别用两片74LS160接成六十进制计数器,而时计数则接成十二进制(见原理图).3.译码和显示电路译码就是把给定代码进行翻译，变成相应状态，用于驱动LED七段数码管，只要在它的输入端输入数码，七段数码管就显示十进制数字(见原理图)。
4.电路原理图图(2)图(3)图(4)图(5)三﹑电路仿真仿真设置如图(6)所示:仿真图象如图(7)所示:图(6)图(7)设计体会在这次课程设计中我补回了前段时间在学习上的缺漏部分，学会和深刻了数字电路中部分芯片的功能和运用。
同时在课程设计中使我对数字电子电路和Protel的兴趣也大大地提高。
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机电工程学院本科生课程设计题目：数字时钟课程：数字电子技术专业：电气工程及其自动化班级：学号：姓名：指导教师：完成日期：任务书目录1设计的目的及任务 (1)1.1 课程设计的目的 (1)1.2 课程设计的任务与要求 (1)1.3 课程设计的技术指标 (1)2 数字时钟的介绍和原理 (2)2.1 数字时钟的介绍 (2)2.2 数字时钟的电路组成 (2)2.3 数字时钟的工作原理 (3)3 数字时钟总设计方案和各部分电路设计方案 (4)3.1 数字时钟总设计方案 (4)3.2 各部分电路设计方案 (5)3.3 总电路设计图 (17)4 电路仿真 (17)5收获与体会 (24)6 仪器仪表明细清单 (24)参考文献 (25)1.设计的目的及任务1.1 课程设计的目的（1）巩固所学的相关理论知识；（2）实践所掌握的电子制作技能；（3）会运用Mutisim工具对所作出的理论设计进行模拟仿真测试,进一步完善理论设计；（4）通过查阅手册和文献资料,熟悉常用电子器件的类型和特性,并掌握合理选用元器件的原则；（5）掌握模拟电路的安装\测量与调试的基本技能,熟悉电子仪器的正确使用方法,能力（6）分析实验中出现的正常或不正常现象(或数据)独立解决调试中所发生的问题；（7）学会撰写课程设计报告；1.2 课程设计的任务与要求（1）根据技术指标要求及实验室条件设计出电路图，分析工作原理，计算元件参数；（2）列出所有元器件清单；（3）安装调试所设计的电路，达到设计要求；（4）记录实验结果。
1.3 课程设计的技术指标（1）准确计时，用数码管显示小时、分和秒；（2）小时以24小时计时；（3）带有时间校正功能；（4）“闹钟”功能；2.数字时钟的介绍和原理2.1 数字时钟的介绍数字时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，具有更长的使用寿命，已得到广泛的使用。
数字时钟的设计方法有许多种,例如,可用中小规模集成电路组成电子钟；也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟；还可以利用单片机来实现电子钟等等。
数字时钟的组成一般由计数器、译码器、显示器、振荡器及分频器等几部分组成。
振荡器产生的时标信号送入分频器，分频器将其送入的时标信号分频成秒脉冲信号。
再把秒脉冲送入计数器进行计数，并把累计的计数结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。
“秒”的显示由二级计数器和译码器组成六十进制计数器电路来实现，“分”的显示电路与秒相同。
“时”的显示由二级计数器和译码器组成的二十四进制计数器电路来实现。
数字钟已成为人们日常生活中必不可少的物品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。
钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便。
它扩展了钟表原有的报时功能，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，这些都是以钟表数字化为基础的。
因此，研究数字电子钟以及扩大其在生活中的应用，有着非常现实的意义。
尽管目前市场上已有现成的数字钟集成电路芯片，价格便宜，使用也非常方便。
鉴于数字钟电路的基本组成包含了数字电路的主要组成部分，为了帮助同学们将已经学过的比较零散的数字电路的知识能够有机的、系统地联系起来用于实际，培养综合分析、设计电路的能力，进行数字钟的设计是必要的。
2.2 数字时钟的电路组成数字时钟是用数字集成电路构成，用数码显示的一种现代化计数器。
本系统由振荡器、分频器、校时电路、计数器、译码显示器以及电源电路组成。
秒脉冲发生电路产生秒脉冲信号，不同进制的计数器、译码器和显示器组成计时系统，通过校时电路实现对时、分的校准，电源电路提供稳定的+5v的电压。
2.3 数字时钟的工作原理数字时钟实际上是一个对1HZ频率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时钟，但是出于对材料和成本的考虑，我们决定设计较简单的中小规模集成电路组成电子钟，采用由555定时器和RC电路构成振荡器的方案。
图1系统原理框图（1）振荡器电路：一般说来，振荡器的频率越高，计时精度越高。
本设计中采用由集成定时器555与RC组成的多谐振荡器，经过调整输出1000Hz脉冲。
（2）分频器电路：分频器电路将1000HZ的方波信号经1000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。
（3）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，时个位和时十位计数器为24进制计数器。
（4）译码显示电路：译码显示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，我们采用自带译码功能的数码管。
（5）整点报时电路：一般时钟都应具备整点报时电路功能,即在时间出现整点前数秒内,数字钟会自动报时。
其作用方式是在整点前的十秒内，出现奇数秒时报时灯发光，从而实现在最后十秒内闪烁五次，以示提醒。
（6）校时电路：由于数字钟的初始时间不一定是标准时间，而且在数字钟的运行过程中可能出现误差，所以需要校时电路来对“时、分”显示数字进行校对调整。
3.数字时钟总设计方案和各部分设计方案3.1 数字时钟总设计方案数字时钟有振荡器、分频器、计数器、译码显示、报时等电路组成。
其中，振荡器和分频器组成标准秒信号发生器，直接决定计时系统的精度。
由不同进制的计数器、译码器和显示器组成计时系统。
将标准秒信号送入采用六十进制的“秒计数器”，每秒计60s就发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。
“分计数器”也采用六十进制计数器，每累计60min，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。
“时计数器”采用二十四或十二进制计时器，可实现对一天24h或12h的累计。
译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态通过六位七段译码显示器显示出来，可进行整点报时，计时出现误差时，可以用校时电路校时、校分。
数字时钟的原理框图如下图2.1所示。
报时图2.1 数字时钟的原理框图3.2 各部分电路设计方案3.2.1 秒脉冲产生电路秒脉冲产生电路的功能是产生标准秒脉冲信号，主要由振荡器和分频器组成。
振荡器是计数器的核心，振荡器的稳定度和频率的精准度决定了计时器的准确度，可由石英晶体振荡电路或555定时器与RC 组成的多谐振荡器构成。
一般来说，振荡器的频率越高，计时的精度就越高，但耗电量将增大，故设计时一定要根据需要设计出最佳的电路。
石英晶体振荡器具有频率准确、振荡稳定、温度系数小的特点，但是如果精度要求不高的话可以采用555构成的多谐振荡器。
秒脉冲产生电路在此例中的主要功能有两个：一是产生标准秒脉冲信号，二是可提供整点报时所需要的频率信号。
在下面电路设计中，为了简化电路，秒脉冲产生电路用一个1Hz 的秒脉冲时钟信号源替代。
470nF 10nF1k Ω1k Ω3个74160()()kHz C R R f 110*7.4*1*21*7.0/127.0/1621≈+=+=-图3.2.1.2 555定时器的引脚图导通0012不变不变1导通01截止11××放电管T输出(V O )复位(R D )触发输入(V I2)阈值输入(V I1)输出输入CC 31V >CC 3V <CC 31V >CC 32V >CC 3V <CC 32V < 图3.2.1.3 555定时器的功能表74160NQ A 14Q B 13Q C 12Q D 11R C O 15A 3B 4C 5D 6E N P 7E N T 10~L O A D9~C L R1C L K 2图3.2.1.4 计数器74160的引脚图 图3.2.1.5 计数器74160的逻辑图图3.2.1.6 计数器74160的功能表160为可预置的十进制同步计数器，共有 74160和74LS160两种线路结构型式，其管脚图如图3.2.1.4所示, 160 的清除端是异步的，当清除端/MR 为低电平时，不管时钟端CP 状态如何，即可完成清除功能。
160的预置是同步的。
当置入控制器/PE 为低电平时，在CP 上升沿作用下，输出端Q 0－Q 3与数据输入端P 0－P 3一致。
当CP 由低至高跳变或跳变前，如果计数控制端CEP 、CET为高电平，则/PE 应避免由低至高电平的跳变。
160 的计数是同步的。
靠CP同时加在四个触发器上而实现的。
当CEP、CET 均为高电平时，在CP上升沿作用下Q0－Q3同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。
对于74160，只有当 CP 为高电平时，CEP、CET 才允许由高至低电平的跳变。
160有超前进位功能。
当计数溢出时，进位输出端（TC）输出一个高电平脉冲，其宽度为 Q的高电平部分。
在不外加门电路的情况下，可级联成N 位同步计数器。
计数器74160的引出端符号如下：电路中多谐振荡器输出的是1kHz的脉冲信号，此信号作为第一级计数器的时钟信号。
计数器的四个使能端ENP、ENT、LOAD、CLR均接高电平、由于74160是十进制计数器，因此计数器每计数满10次有一个进位信号，此信号即为第一级计数器分频后得到的100Hz的脉冲信号，将这个信号接在下一级计数器的时钟信号端CLK则可实现继续分频，经过两个74160逐级分频后依次得到10Hz和1Hz的脉冲信号。
其电路仿真图如图3.2.1.7所示，用一个四通道的示波器可以清楚看到四个脉冲信号的波形如图3.2.1.8所示。
U1LM555CMGND1DIS 7OUT3RST 4VCC8THR 6CON5TRI 2VCC5V1kΩ1kΩC1470nFC210nFU274160NQA 14QB 13QC 12QD 11RCO15A 3B 4C 5D 6ENP 7ENT10~LOAD 9~CLR 1CLK2U374160N QA 14QB 13QC 12QD 11RCO15A 3B 4C 5D 6ENP 7ENT 10~LOAD 9~CLR 1CLK2U474160NQA 14QB 13QC 12QD 11RCO15A 3B 4C 5D 6ENP 7ENT 10~LOAD 9~CLR 1CLK2IO1U8A 74LS04DVCC 5V图3.2.1.7 秒脉冲产生电路仿真图图3.2.1.8 千分频秒脉冲信号仿真波形3.2.2 计数器电路根据数字时钟的原理框图2.1可知，整个计数器电路由秒计数器、分计数器和时计数器串接而成。