数字时钟设计报告

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数字时钟设计实验报告

电子课程设计【1 】题目：数字时钟数字时钟设计试验陈述一、设计请求：设计一个24小时制的数字时钟.请求：计时.显示精度到秒;有校时功效.采取中小范围集成电路设计.施展：增长闹钟功效.二、设计计划：由秒时钟旌旗灯号产生器.计时电路和校时电路组成电路.秒时钟旌旗灯号产生器可由振荡器和分频器组成.计时电路中采取两个60进制计数器分离完成秒计时和分计时;24进制计数器完成时计时;采取译码器将计数器的输出译码后送七段数码管显示.校时电路采取开关掌握时.分.秒计数器的时钟旌旗灯号为校时脉冲以完成校时.三、电路框图：图一数字时钟电路框图四、电路道理图：（一）秒脉冲旌旗灯号产生器秒脉冲旌旗灯号产生器是数字电子钟的焦点部分,它的精度和稳固度决议了数字钟的质量.由振荡器与分频器组合产生秒脉冲旌旗灯号.➢ 振荡器: 通经常应用555准时器与RC 组成的多谐振荡器,经由调剂输出1000Hz 脉冲.➢ 分频器: 分频器功效重要有两个,一是产生尺度秒脉冲旌旗灯号,一是供给功效扩大电路所须要的旌旗灯号,选用三片74LS290进行级联,因为每片为1/10分频器,三片级联好获得1Hz 尺度秒脉冲.其电路图如下：译码器译码器译码器时计数器 (24进制) 分计数器 (60进制) 秒计数器 (60进制)校时电路秒旌旗灯号产生器图二秒脉冲旌旗灯号产生器（二）秒.分.时计时器电路设计秒.分计数器为60进制计数器,小时计数器为24进制计数器.➢60进制——秒计数器秒的个位部分为逢十进一,十位部分为逢六进一,从而配合完成60进制计数器.当计数到59时清零着从新开端计数.秒的个位部分的设计：应用十进制计数器CD40110设计10进制计数器显示秒的个位 .个位计数器由0增长到9时产生进位,连在十位部计数器脉冲输入端CP,从而实现10进制计数和进位功效.应用74LS161和74LS11设计6进制计数器显示秒的十位 ,当十位计数器由0增长到5时应用74LS11与门产生一个高电平接到个位.十位的CD40110的清零端,同时产生一个脉冲给分的个位.其电路图如下：图三60进制--秒计数电路➢60进制——分计数电路分的个位部分为逢十进一,十位部分为逢六进一,从而配合完成60进制计数器.当计数到59时清零着从新开端计数.秒的个位部分的设计：来自秒计数电路的进位脉冲使分的个位加1,应用十进制计数器CD40110设计10进制计数器显示秒的个位 .个位计数器由0增长到9时产生进位,连在十位部计数器脉冲输入端CP,从而实现10进制计数和进位功效.应用74LS161和74LS11设计6进制计数器显示秒的十位 ,当十位计数器由0增长到5时应用74LS11与门产生一个高电平接到个位.十位的CD40110的清零端,同时产生一个脉冲给时的个位.其电路图如下：图四60进制--分计数电路➢24进制——时计数电路来自分计数电路的进位脉冲使时的个位加,个位计数器由0增长到9是产生进位,连在十位计数器脉冲输入端CP,当十位计到2且个位计到3是经由74LS11与门产生一个清零旌旗灯号,将所有CD40110清零.其电路图如下：图五24进制--时计数电路➢译码显示电路译码电路的功效是将秒.分.时计数器的输出代码进行翻译,变成响应的数字.用以驱动LED七段数码管的译码器经常应用的有74LS148.74LS148是BCD-7段译码器/驱动器,输出高电平有用,专用于驱动LED七段共阴极显示数码管.若将秒.分.时计数器的每位输出分离送到响应七段数码管的输入端,即可以进行不合数字的显示.在译码管输出与数码管之间串联电阻R作为限流电阻.其电路图如下：图六译码显示电路➢校时电路校时电路是数字钟不成缺乏的部分,每当数字钟与现实时光不符时,须要依据尺度时光进行校时.一般电子表都具有时.分.秒等校时功效.为了使电路简略,在此设计中只进行分和小时的校时.“快校时”是经由过程开关掌握,使计数器对1Hz校时脉冲计数.图中S1为校订用的掌握开关,校时脉冲采取分频器输出的1Hz脉冲,当S1为“0”时可以进行“快校时”. 其电路图如下：图七校队电路五、试验办法： 1.秒脉冲产生部分采取555多谐振荡器产生1HZ 频率旌旗灯号,作为秒脉冲及整体电路的旌旗灯号输入部分.其仿真电路图如下图所示：图八秒脉冲产生器仿真电路2、计数电路电子钟计时分为小时.分钟和秒,个中小时为二十四进制,分钟和秒均为六十进制,输出可以用数码管显示,所以请求二十四进制为00000000~00100100计数,六十进制为8910U10C74LS00 123 U11A74LS00 111213U10D74LS00R3 C1S1GND1011U8E74LS04 1HZS2/M2 Q2+5V00000000~01100000计数,并且均为8421码编码情势.（1）小时计数——二十四进制电路仿真用两片74LS160N（分A片.B片）设计一个一百进制的计数器,在24（00100100）处直接掏出所有为1的端口,经由输入与非门74LS00D,再给两个清零端CLR.应用74LS160N异步清零功效完成二十四进制轮回,计数范围为0~23.然后用七段显示译码器74LS47D将A.B两片74LS160N的输出译码给LED数码管.仿真电路如图九所示. ：图九 24进制——时计数器仿真电路（2）分钟.秒计数——六十进制电路仿真此电路相似于二十四进制计数器,采取74LS160N设计出一百进制的计数器,在60（01100000）处直接掏出所有为1的端口,经由输入与非门74LS00D,再给两个清零端CLR.应用74LS160N异步清零功效完成六十进制轮回,计数范围为0~59.然后用七段显示译码器74LS47D将 A.B两片74LS160N的输出译码给LED数码管.仿真电路如图所示：图十 60进制——秒计数器仿真电路图十一 60进制——分计数器仿真电路（四）校时校分（秒）电路.数字钟应具有分校订和时校订功效,是以,应截断分个位和时个位的直接计数通路,并采取正常计时旌旗灯号与校订旌旗灯号可以随时切换的电路接入个中.这里应用两个与非门加一个单刀双掷开关来实现校时功效.第一个74LS00D与非门的输入端一端接清零旌旗灯号,另一端接第二个与非门的输入端,第二个74LS00D的输入端一端接计数脉冲,另一端接一个单刀双掷开关.开关接通的一段接地,另一端接高电平.当开关打到另一端时,时或分的个位就单独开端计数,如许就能实现校时功效.其电路图如图所示：图十二校分仿真电路六、试验成果和结论：数字时钟仿真电路图如下图所示,在Multisim11.0中进行仿真,可以实现数字时钟的显示功效.校时功效.显示功效中,小时实现的是24进制,分和秒实现的是60进制,经由过程校时电路可以或许分离校订时和分.图十三数字时钟仿真电路七、设计领会：在本次Multisim仿真进程,从装配软件.选定课题.设计电路.进行仿真.运行成果都本身现实操纵完成.在数字时钟设计中,依据先生上课所讲的内容,可以用两片集成十进制同步计数器74LS160D级联为100进制,再应用其异步清零功效,可以分离实现小时的24进制和分秒的60进制.当然,在仿真进程中也碰到了许多艰苦和问题.比方说,无法直接从秒进位到分和分进位到时,并且在仿真中老是出错.于是本身就教了一些也做数字时钟的同窗,同时在网上查找了相干材料,最后终于用两个与非门和单刀双掷开关实现了从秒到分的进位.分到时的进位功效及校准功效.经由过程本次试验对数电常识有了更深刻的懂得,将其应用到了现实中来,明确了进修电子技巧基本的意义,也达到了其造就的目标.也明确了一个道理：成功就是在不竭摸索中进步实现的,碰到问题我们不克不及泄气.焦躁,甚至废弃,而要静下心来细心思虑,分部检讨,找出最终的原因进行纠正,如许才会有提高,才会一步步向本身的目标接近,才会取得本身所要寻求的成功.当然,本身的仿真技巧和应用才能照样很欠缺的,固然完成了根本的设计请求,但是许多本身想要的扩大功效还未能实现.并且许多时刻会走过许多弯路,糟蹋了许多不须要的时光.不过,此次设计阅历势必使我受益毕生,让我明确若何更好的获取常识,若何更好的理论接洽现实.往后的进修更须要不竭尽力,在获得常识的同时获得快活,真正的自动摸索,自动进修,形成本身的思维方法,不竭应用,不竭朝上进步.。

数字时钟设计报告同济大学

设计报告内容:1/系统的设计任务2/设计方案3/方案中各部分单元的设计、参数计算和器件选择4/画出符合设计要求的完整系统电路图。

5/打印并在规定时间内上交设计报告（准备进行答辩，并在计算机中演示设计程序）设计题目数字电子钟1、设计任务：必备功能：1. 设计一个高精度、高稳定度的时钟信号源。

2. 用秒脉冲作信号源，构成数字钟，显示秒、分、时。

3. 具有对时功能，即时间可以快速预置。

附加功能：具有整点提示功能，即每到整点发出蜂鸣声。

2、供选方案：1）时钟信号源的实现：时钟信号源是时钟类项目的心脏，他的精确度直接影响到整个项目的性能。

方案A 用石英晶振电路晶振是石英振荡器的简称，英文名Crystal，是一种机电器件，是用电损耗很小的石英晶体经精密切割磨削并镀上电极焊上引线做成。

它是时钟电路中最重要的部件，它的作用是向电子电路各部分提供基准频率。

选择晶振的主要性能指标有：调整频差、温度频差或总频差、谐振电阻或负载谐振电阻，还有机械性能等。

除了石英晶体外，晶振器电路还需要配置适当的电阻和晶振负载电容。

和晶振串联电阻的作用是防止晶振过分驱动，过分驱动会逐渐损耗晶振的接触电镀，引起频率上升，使晶振失效。

与晶振并联电阻是反馈电阻，保证反相器工作在适当工作区，如果去掉会产生停振。

晶振负载电容能使芯片更容易起振，振荡更稳定。

其电容值一般在20pf,30pf,50pf,100pf中选择。

方案B 555多谐振荡器网上查阅的555多谐振荡器电路：优点是起振容易，振荡周期调节范围广，缺点是频率稳定性差，精度低，所以在本试验中不宜使用。

2）分频器的实现方案A 采用专用分频器如二分频，六分频，十二分频，1/60分频器，常用集成电路有74LS92，74LS56,74LS57等。

方案B 用各种进制计数器构成分频器用异步十进制计数器74LS90，同步十进制计数器74LS290，双时钟同步加减计数器74LS192都可以很容易构成十进制，十二进制，二十四进制，六十进制分频器。

单片机实验报告数字时钟设计报告

单片机实验报告数字时钟设计报告一、实验目的本次单片机实验的目的是设计并实现一个基于单片机的数字时钟。

通过该实验，深入了解单片机的工作原理和编程方法，掌握定时器、中断、数码管显示等功能的应用，提高综合运用知识解决实际问题的能力。

二、实验原理1、单片机选择本次实验选用了常见的 51 系列单片机，如 STC89C52。

它具有丰富的资源和易于编程的特点，能够满足数字时钟的设计需求。

2、时钟计时原理数字时钟的核心是准确的计时功能。

通过单片机内部的定时器，设定合适的定时时间间隔，不断累加计时变量，实现秒、分、时的计时。

3、数码管显示原理采用共阳或共阴数码管来显示时间数字。

通过单片机的 I/O 口控制数码管的段选和位选信号，使数码管显示相应的数字。

4、按键控制原理设置按键用于调整时间。

通过检测按键的按下状态，进入相应的时间调整模式。

三、实验设备与材料1、单片机开发板2、数码管3、按键4、杜邦线若干5、电脑及编程软件（如 Keil）四、实验步骤1、硬件连接将数码管、按键与单片机开发板的相应引脚通过杜邦线连接起来。

确保连接正确可靠，避免短路或断路。

2、软件编程（1）初始化单片机的定时器、中断、I/O 口等。

（2）编写定时器中断服务程序，实现秒的计时。

（3）设计计时算法，将秒转换为分、时，并进行进位处理。

（4）编写数码管显示程序，将时间数据转换为数码管的段选和位选信号进行显示。

（5）添加按键检测程序，实现时间的调整功能。

3、编译与下载使用编程软件将编写好的程序编译生成可执行文件，并下载到单片机中进行运行测试。

五、程序设计以下是本次数字时钟设计的主要程序代码片段：｀｀｀cinclude ＜reg52h>／／定义数码管段选码unsigned char code SEG_CODE ＝｛0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8, 0x80, 0x90}；／／定义数码管位选码unsigned char code BIT_CODE ＝｛0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10,0x20, 0x40, 0x80}；／／定义时间变量unsigned int second ＝ 0, minute ＝ 0, hour ＝ 0;／／定时器初始化函数void Timer_Init(）｛TMOD ＝ 0x01; ／／定时器 0 工作在方式 1 TH0 ＝（65536 50000) ／ 256; ／／定时 50ms TL0 ＝（65536 50000) ％ 256;EA ＝ 1; ／／开总中断ET0 ＝ 1; ／／开定时器 0 中断TR0 ＝ 1; ／／启动定时器 0｝／／定时器 0 中断服务函数void Timer0_ISR(） interrupt 1｛TH0 ＝（65536 50000) ／ 256;TL0 ＝（65536 50000) ％ 256;second+＋；if （second ＝＝ 60)｛second ＝ 0;minute+＋；if （minute ＝＝ 60)｛minute ＝ 0;hour+＋；if （hour ＝＝ 24)｛hour ＝ 0;｝｝｝｝／／数码管显示函数void Display(）｛unsigned char i;for （i ＝ 0; i ＜ 8; i+＋）P2 ＝ BIT_CODEi;if （i ＝＝ 0)｛P0 ＝ SEG_CODEhour ／ 10;｝else if （i ＝＝ 1)｛P0 ＝ SEG_CODEhour ％ 10;｝else if （i ＝＝ 2)｛P0 ＝ 0xBF; ／／显示“”｝else if （i ＝＝ 3)｛P0 ＝ SEG_CODEminute ／ 10;else if （i ＝＝ 4)｛P0 ＝ SEG_CODEminute ％ 10;｝else if （i ＝＝ 5)｛P0 ＝ 0xBF; ／／显示“”｝else if （i ＝＝ 6)｛P0 ＝ SEG_CODEsecond ／ 10;｝else if （i ＝＝ 7)｛P0 ＝ SEG_CODEsecond ％ 10;｝delay_ms(1)；／／适当延时，防止闪烁｝｝／／主函数void main(）｛Timer_Init(）；while （1)｛Display(）；｝｝｀｀｀六、实验结果与分析1、实验结果将程序下载到单片机后，数字时钟能够正常运行，准确显示时、分、秒，并且通过按键可以进行时间的调整。

数字时钟的设计实习报告

数字时钟的设计实习报告一、实习目的本次实习旨在通过设计一个数字时钟，使学生掌握数字电路的设计方法，熟悉集成电路的使用，提高对单片机的学习和应用能力，培养学生的软硬件开发能力。

二、实习内容1. 设计一个数字时钟，能够显示时分秒。

2. 掌握数字时钟的设计方法。

3. 熟悉集成电路的使用方法。

4. 培养学习、设计、开发软、硬的能力。

三、实习过程1. 首先，我们对数字时钟的设计进行了需求分析，明确了数字时钟的功能和要求。

数字时钟应能够显示时分秒，采用24小时标准计时制。

2. 接下来，我们进行了数字时钟的设计方案制定。

数字时钟主要由单片机、LED数码管、按键等部分构成。

单片机负责控制整个系统，LED数码管用于显示时间，按键用于调整时间。

3. 然后，我们进行了数字时钟的硬件设计。

我们选择了AT89C52单片机作为核心控制器，6个共阳极的高亮度LED数码管用于显示时间，还选择了两个按键用于调整时间。

4. 在硬件设计的基础上，我们进行了数字时钟的软件设计。

我们编写了程序，使单片机能够控制LED数码管显示时间，并能够通过按键调整时间。

5. 最后，我们对数字时钟进行了测试和调试，确保其功能的正确性和稳定性。

四、实习心得通过本次实习，我们掌握了数字时钟的设计方法，熟悉了集成电路的使用方法，提高了对单片机的学习和应用能力。

我们在设计过程中，学会了如何分析需求、制定方案、设计硬件和软件，并通过测试和调试，确保设计的正确性和稳定性。

此外，我们还学会了如何协作和沟通，提高了团队协作能力。

在设计过程中，我们遇到了很多问题，但通过互相讨论和请教老师，我们逐一解决了问题，取得了实习的成功。

五、实习成果本次实习，我们成功设计了一个数字时钟，能够显示时分秒，并具有时间调整功能。

数字时钟的硬件电路稳定运行，软件程序正确无误。

六、实习展望在今后的学习和工作中，我们将继续深入学习数字电路和单片机的相关知识，提高自己的设计能力和开发水平。

我们还将把在实习中学到的知识和技能应用到实际项目中，为我国电子行业的发展做出贡献。

数字时钟实验报告

数字时钟实验报告一、实验目的本次数字时钟实验的主要目的是设计并实现一个能够准确显示时、分、秒的数字时钟系统，通过该实验，深入理解数字电路的原理和应用，掌握计数器、译码器、显示器等数字电路元件的工作原理和使用方法，提高电路设计和调试的能力。

二、实验原理1、时钟脉冲产生电路时钟脉冲是数字时钟的核心，用于驱动计数器的计数操作。

本实验中，采用石英晶体振荡器产生稳定的高频脉冲信号，经过分频器分频后得到所需的秒脉冲信号。

2、计数器电路计数器用于对时钟脉冲进行计数，分别实现秒、分、时的计数功能。

秒计数器为 60 进制，分计数器和时计数器为 24 进制。

计数器可以由集成计数器芯片（如 74LS160、74LS192 等）构成。

3、译码器电路译码器将计数器的输出编码转换为能够驱动显示器的信号。

常用的译码器芯片有 74LS47（用于驱动共阳数码管）和 74LS48（用于驱动共阴数码管）。

显示器用于显示数字时钟的时、分、秒信息。

可以使用数码管（LED 或 LCD）作为显示元件。

三、实验器材1、集成电路芯片74LS160 十进制计数器芯片若干74LS47 BCD 七段译码器芯片若干74LS00 与非门芯片若干74LS10 三输入与非门芯片若干2、数码管共阳数码管若干3、电阻、电容、晶振等无源元件若干4、面包板、导线、电源等四、实验步骤1、设计电路原理图根据实验原理，使用电路设计软件（如 Protel、Multisim 等）设计数字时钟的电路原理图。

在设计过程中，要合理布局芯片和元件，确保电路连接正确、简洁。

按照设计好的电路原理图，在面包板上搭建实验电路。

在搭建电路时，要注意芯片的引脚排列和连接方式，避免短路和断路。

3、调试电路接通电源，观察数码管是否有显示。

如果数码管没有显示，检查电源连接是否正确，芯片是否插好。

调整时钟脉冲的频率，观察秒计数器的计数是否准确。

如果秒计数器的计数不准确，检查分频器的连接是否正确，晶振的频率是否稳定。

数字时钟设计报告总结

目录一、引言一、引言……………………………………………………………………………2 二．设计指标二．设计指标………………………………………………………………………2 1．指标要求……………………………………………………………………2 2．设计要求……………………………………………………………………2三．原理设计三．原理设计………………………………………………………………………3 1．总体方案设计………………………………………………………………3 2．单元电路设计………………………………………………………………4 1)1)时间计数单元时间计数单元时间计数单元 ……………………………………………………………4 2)2)时间计数单元时间计数单元时间计数单元 ……………………………………………………………6 3)3)校时控制电路单元校时控制电路单元校时控制电路单元 ………………………………………………………7 4) 555定时振荡电路定时振荡电路 ………………………………………………………7 5）整点报时电路……………………………………………………………8 3．总体电路……………………………………………………………………10 四．仿真调试四．仿真调试………………………………………………………………………10 五．调试及制作五．调试及制作……………………………………………………………………11 1．检查电路……………………………………………………………………11 2.2.数码管引脚对应的电位图…………………………………………………数码管引脚对应的电位图…………………………………………………12 3.3.按功能模块分别调试………………………………………………………按功能模块分别调试………………………………………………………12 六．总结六．总结……………………………………………………………………………13 附录附录.............................................................................................15 参考文献参考文献 (18)数字时钟设计一、引言随着人类科技文明的发展，人们对于时钟的要求在不断地提高。

数字时钟课程设计报告

一．设计题目数字时钟仿真设计二．设计目的和要球1）目的掌握数字时钟的工作原理和设计方法，学会用Multisim10软件操作实验内容，掌握设计性试验的实验方法。

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，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的应用。

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序电路。

通过它可以进一步学习和掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理和方法。

2）要求（1）设计一个具有时、分、秒的十进制数字显示的计时器。

（2）具有手动校时、校分的功能。

（3）通过开关能实现小时的十二进制和二十四进制转换。

（4）具有整点报时的功能，应该是每个整点完成相应点数的报时，如3点钟响3声。

三．设计原理1）总体方案设计数字时钟由振荡器、分频器、计数器、译码现实、报时等电路组成。

其中，振荡器和分频器组成标准信号发生器，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”，每累计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”采用二十四进制或十二进制计时器，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器显示器显示出来，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图1所示。

2）单元电路设计1.秒脉冲产生电路秒脉冲产生电路用一个1Hz 的秒脉冲时钟信号源代替。

数字电子钟设计报告,完整版

一、任务技术指标设计一个数字电子钟（1）能显示小时、分钟和秒；（2）能进行24小时和12小时转换；（3）具有小时和分钟的校时功能。

二、总体设计思想1.基本原理该数字钟由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器和校时电路等六部分组成。

振荡器产生的钟标信号送到分频器，分频电路将时标信号分成每秒一次的方波秒信号。

秒信号送入计数器进行计数，计数到60秒后向分进位，同理计数到60分后向小时进位，并将计数的结果以BCD-七段显示译码器显示出来。

计数选用十进制计数器74LS760D，校时电路通过选通开关对“时”和“分”进行校时。

二十四小时和十二小时的转换也可以用开关进行选择。

2.系统框图如图1：振荡器产生的钟标信号送到分频器，分频电路将时标信号送至计数器。

计数器通过译码显示把累计的结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。

整个过程中可选择用校时电路进行校时。

图1 系统框图三、具体设计1.总体设计电路该数字钟由振荡器、分频器、计数器、显示器和校时电路组成。

振荡器产生的钟标信号送到分频器，分频电路将时标信号分成每秒一次的方波秒信号。

秒信号送入计数器进行计数，计数到60秒后向分进位，同理分计数器计数到60分后向小时进位，并将计数的结果以BCD-七段显示译码器显示出来。

计数选用十进制计数器74LS760D，校时电路通过选通开关对“时”和“分”进行校时。

二十四小时和十二小时的转换可以用开关进行选择。

图2 总体电路图2.模块设计（1）振荡器的设计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。

电路中采用的是将石英晶体与对称式多谐振荡器中的耦合电容串联起来，就组成了如图3所示石英晶体多谐振荡器。

图3振荡器电路图和仿真波形图（2）分频器的设计对于分频器的设计选定74LS90集成芯片。

EDA课程数字钟设计报告(1)

EDA课程数字钟设计报告(1)EDA课程数字钟设计报告一、设计目标：本次设计要求设计一款数字钟，要求具有如下功能：1.计时功能：能够以时、分、秒的形式显示时间，每经过一秒钟就自动更新时间。

2.报时功能：能够在每个整点或半个小时时报时，并具有报时器关闭功能。

3.闹钟功能：设定闹钟时间后，在设定时间到达时自动响铃。

4.指示功能：能够以数字形式指示时间，并能在背景板上对时间进行显示。

二、方案设计：1.硬件设计：本次设计所需器材包括Cyclone IV E FPGA，七段数码管以及电路底板。

Cyclone IV E是英特尔公司推出的第四代Cyclone系列FPGA器件，具有可编程的逻辑元件、存储器单元和DSP功能单元等特点，足以满足本项目所需的复杂性。

七段数码管是一种显示器件，可以用来显示数字和一些字母。

本设计采用了常见的共阳极七段数码管。

电路底板是一个电路板，用于连接各种测试设备并测试控制电路。

2.软件设计：本设计的软件应该被分为以下几个部分来实现：1.时钟模块：该模块负责自动更新钟表，更新范围应该包括时、分、秒的更新。

2.闹钟模块：该模块负责实现闹钟功能，比较当前时间和设定时间，如果相同，则自动响铃。

3.报时模块：该模块负责在每个整点或半个小时时报时，并可自动关闭报时器。

4.数字显示模块：该模块主要用于以数字形式指示时间，并能在背景板上显示时间。

5.用户交互模块：该模块负责接受用户输入，开关闹钟、报时器，并显示设置的时间和状态信息。

三、实现：1. 外部电路该设计采用七段数码管显示时间，其中每个数码管都有8个引脚，分别对应7条段和一个共阳极。

在数字显示时，需要依次将每个数码管复位，并发送相应的数据信号，以显示所需的数字。

数字与LED的亮度控制采用PWM宽度调制技术，可实现手动调节亮暗。

2. 操作流程本设计操作流程为：用户首先输入设定的闹钟时间、关闭报时器的时间间隔及报时器、闹钟等的开启与关闭状态。

系统开始计时并根据所设定的时间执行相应操作。

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设计报告撰写要求1.设计报告，报告中要包括以下几部分容：（1）封皮：设计题目，、学号，班级，授课教师【格式见后面附表】（2）写明设计任务（3）写出设计题目的原理框图；（4）完成设计功能所选用的器件，及相应各器件的引脚排列图和功能表；（5）画出综合逻辑电路图；（6）用仿真软件进行调试的调试过程（即：在调试时遇到了哪些实际问题，你是如何解决的）；（7）各人在本次设计中的体会和收获。

正文小四号宋体，1.5倍行间距。

课程设计报告题目: 数字时钟设计一．设计要求多功能数字钟具有时间显示、闹钟设置、报时功能、校正作用。

走时准确、显示直观、精度、稳定等优点。

电路装置十分小巧，安装使用也方便。

同时在日期中，它以其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜爱。

数字钟广泛用于个人家庭，车站，码头办公室等公共场所，成为人们日常生活中不可少的必需品，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度，远远超过老式钟表，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大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、自动起闭路灯、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。

数字钟已成为我们生活中不可缺少的必须品，广泛的应用于家庭以及办公室等公共场所。

给我们生活、学习、工作、娱乐带来了极大的方便。

本次设计主要是采用555定时器提供定时脉冲，74160集成块作为计时模块，8段数码显示管作为显示工具。

应用电子工作平台软件来设计和仿真多功能数字钟设计，并通过硬件实验的调试来相互验证实际结果。

由振荡器输出稳定的高频脉冲信号作为时间基准,经分频振荡器输出标准的秒脉冲,秒计数器满60向分计数器进位,分计数器满60向小时进位,小时计数器按“12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。

并具有可整点报时与定时闹钟的功能。

设计一种多功能数字钟，该数字钟具有基本功能和扩展功能两部分。

其中，基本功能部分的有准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间和校时功能。

扩展功能部分则具有：定时控制、、自动报整点时数和触摸报正点的功能。

数字钟的电路也是由主体电路和扩展电路两部分构成，在电路中，基本功能部分由主体电路实现，而扩展功能部电路实现。

这两部分都有一个共同特点就是它们都要用到振荡电路提供的1Hz脉冲信号。

在计时出现误差时电路还可以进行校时和校分，为了使电路简单所设计的电路不具备校秒的功能。

并且要用数码管显示时、分、秒，各位均为两位显示，扩展部分要有相应的响应电路。

分则由扩展能按时钟功能进行小时、分钟、秒计时，能调时调分，能整点报时，使用3个2位数码管显示。

总体设计1.时钟显示功能，能够以十进制显示“时”、“分”、“秒”。

其中时为24进制，分秒为60进制。

2. 其他功能扩展：（1）设计一个电路实现时分秒校准功能。

（2）闹钟功能，可按设定的时间闹时。

通过16~32开关控制。

（3）设计一个电路实现整点报时功能等。

在59分56秒、57秒、58秒、59秒输出750Hz音频信号，在59分59秒时输出1000Hz信号，音频持续1s，在1000Hz荧屏结束时刻为整点。

（4）设计一个星期电路，0代表周日，123456代表周一到周六。

(5)设计一个秒表电路，用以比赛计时。

本阶段的任务是根据任务要求进行模块划分，提出方案，并进行比较分析，最终找到较优的方案。

该方案的优点是模块部简单，基本不需要额外的电路，该方案结构简单，模块间关系较明确，模块外不需使用较多门电路，但不利于功能扩充。

2.设计功能要求基本功能：（1）时的计时要求为“12翻1”和24翻1，分和秒的计时要求为60进制（2）准确计时，以数字形式显示时，分，秒的时间（3）校正时间扩展功能：（1）定时控制；（2）仿广播电台报时功能；（3）自动报整点时数；（4）触摸报整点时数；(5)秒表电路，用以比赛计时(6）星期电路用以提示工作日和周末二．设计原理及框图多功能数字钟原理分析数字电子钟主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，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”可以选择12或24进制计时器，可实现12或24 小时的累计。

通过六个LED显示器显示出来，计数出现误差可用校时电路进行校时、校分、校秒。

本次所设计的多功能数字钟用到了555定时器、74160递增集成计数器、EWB软件。

555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件，74160是4位十进制同步加计数器多功能数字钟原理框架如图1-1所示，电路包括以下几个部分：标准秒信号发生器、显示电路、时分秒计数器、校时电路。

图1-1 多功能电子钟的总体框图根据设计要求首先建立了一个多功能数字钟电路系统的组成框图，框图如图1所示。

主体电路扩展电路图1由图1可知，电路的工作原理是：多功能数字钟电路由主体电路和扩展电路两大部分组成。

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功能。

振荡器产生的高脉冲信号作为数字钟的振源，再经分频器输出标准秒脉冲。

秒计数器计满60后向分计数器个位进位，分计数器计满60后向小时计数器个位进位并且小时计数器按照“12翻1”的规律计数。

计数器的输出经译码器送显示器。

计时出现误差时电路进行校时、校分、校秒。

扩展电路必须在主体电路正常运行的情况下才能进行扩展功能。

实现同步60进制计数，可调整输入和进位输出，允许调整信号输入。

显示使能端入1有效调整信号输入器件说明555定时器的介绍555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。

一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。

555 定时器的电源电压围宽，可在 4.5V~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，输出驱动电流约为 200mA ，因而其输出可与 TTL 、CMOS 或者模拟电路电平兼容。

555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。

它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。

555定时器的构成及原理555定时器的集成电路引脚如2-1图所示1脚为接地端（GND ）、2脚为低触发端（TR ）、3脚为输出端（OUT ）、4脚为复位端（R ）、5脚为控制电压端（CO ）、6脚为高触发端（TH ）、7脚为放电端（D ）、8脚为电源端（VCC ）。

555定时器由分压器、比较器、基本RS 触发器和放电三极管等部分组成，其部电路图如图2-2所示。

分压器由三个5K 的等值电阻串联而成。

分压器为比较器1A 、2A 提供参考电压，比较器1A 的参考电压为cc V 32，加在同相输入端，比较器2A 的参考电压为cc V 31，加在反相输入端。

比较器由两个结构相同的集成运放1A 、2A 组成。

高电平触发信号加在1A 的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS 触发器_D R 端的输入信号；低电平触发信号加在2A 的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS 触发器_D S 端的输入信号。

基本RS 触发图2-1 555定时器电路引器的输出状态受比较器1A 、2A 的输出端控制。

R 是复位端，当其为0时，555输出低电平。

平时该端开路或接V CC。

CO 是控制电压端（5脚），平时输出cc V 32作为比较器1A 的参考电平，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0.01uf 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。

VT 为放电管，当VT 导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。

555定时器的功能当复位控制端（TH ）的电压大于cc V 32时，写为V TH =1,当复位控制端（TH ）的电压小于cc V 32时，写为V TH =0。

当置位控制端（TR ）的电压大于cc V 31时，写为V TR =1,当置位控制端（TR ）的电压小于cc V 31时，写为V TR =0。

555定时器有“低触发”、“高触发”和“保持”三种基本状态。

（1）当低触发端输入电压小于cc V 31且高触发端输入电压小于cc V 32时，V TR =0，V TH =0，比较器2A 输出为低电平，1A 输出为高电平，基本RS 触发器的输入端S =0、R =0，使Q=1，Q =0，经输出反相缓冲期后，OUT=1，T 截止。

这时称555定时器“低触发”。

（2）若低触发端输入电压大于cc V 31且高触发端输入电压小于cc V 32，则V TR =1，V TH =0，S =R =1，基本RS 触发器保持，OUT 和T 状态不变，这时称555定时器“保持”。

图2-2 555定时器的内部电路图（3）若高触发端输入电压大于cc V 32则V TH =1，比较器1A 输出为低电平，无论2A 输出何种电平，基本RS 触发器因R =0，使Q =1，经输出反相缓冲器后OUT=0、T 导通。

这时称555定时器“高触发”。

CO 为控制电压端，在OUT 端加入电压，可改变两比较器1A 、2A 的参考电压。

正常工作时，要在CO 和地之间接0.01 uF (电容量标记为103)电容。

放电管T 的输出端为集电极开路输出。

以上原理综合分析见下表2-1。

555定时器基本功能测试按图2-3所示连接实验电路，测试555定时器的输入、输出关系。

根据以下的测试电路说明，按照步骤进行操作，将得出的数据再填入所绘制的表中，从而可分析出555定时器的输入、输出关系。

(1) 开关1打到2端时，4脚复位端R 接电源，也就是接高电平；开关1打到1端时，4脚复位端R 接地，也就是接低电平。

(2) 开关2打到2端时，5脚控制电压端CO 接电源2，也就是接高电平；开关2打到1端时，5脚控制电压端CO 悬空。

(3) 调整可调电阻RP1，控制2脚低触发端V TR 的电压，其值可有电压表1读取；调整可调电阻RP2，控制6脚高触发端V TH 的电压，其值可有电压表2读取。

(4) 发光二极管LED1亮说明输出端3脚OUT 输出高电平用OUT 表示；发光二极管LED1灭说明输出端3脚OUT 输出低电平用U OL 表示。