数字电子钟 课程设计

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数字电子钟的课程设计

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。

数电电子钟课程设计

数电电子钟课程设计

数电电子钟课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握数字电路基础知识,特别是时序逻辑电路的原理和应用;2. 能够理解电子时钟的组成和工作原理,掌握电子时钟的设计方法;3. 学会使用常见数字电路元器件,如晶体振荡器、计数器、显示器件等,并能进行正确连接。

技能目标:1. 培养学生运用所学知识进行实际电子电路设计的能力,具备分析和解决实际问题的技能;2. 通过课程实践,提高学生动手操作能力,能够正确使用相关仪器和工具进行电子电路搭建;3. 培养学生团队协作和沟通能力,能够就设计过程中遇到的问题进行有效讨论和解决方案的提出。

情感态度价值观目标:1. 激发学生对电子科学的兴趣,培养积极探索、勇于创新的精神;2. 增强学生的环保意识,养成节约能源、爱护电子元器件的好习惯;3. 培养学生面对挫折和困难时,保持积极乐观的心态,勇于克服和解决问题。

课程性质:本课程为实践性较强的课程,旨在通过电子时钟的设计与制作,让学生将理论知识与实际应用相结合。

学生特点:学生具备一定的数字电路基础,对电子制作有较高的兴趣,但动手能力和实际问题解决能力有待提高。

教学要求:注重理论与实践相结合,充分调动学生的积极性,引导他们通过团队协作完成课程任务。

在教学过程中,关注学生个体差异,鼓励他们提出问题、解决问题,提高自主学习能力。

最终实现对课程目标的分解和达成。

二、教学内容本课程依据以下教材章节组织教学内容:1. 《数字电路》第四章:时序逻辑电路原理及其应用;2. 《电子技术》第三章:数字电路元器件及其特性;3. 《电子制作实践》第五章:电子时钟的设计与制作。

教学内容安排如下:1. 数字电路基础知识回顾,重点复习时序逻辑电路的原理和功能;2. 介绍电子时钟的组成,包括时钟振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器件等;3. 讲解晶体振荡器的原理和选型,分析不同类型计数器的特点和应用;4. 实践操作部分,指导学生进行电子时钟的电路设计、元器件选型、电路搭建及调试;5. 依据课程进度,安排以下教学实践活动:a. 2学时:晶体振荡器实验,熟悉振荡器的工作原理和调试方法;b. 2学时:计数器实验,掌握不同类型计数器的连接和使用;c. 4学时:电子时钟设计与制作,分组进行电路设计、搭建、调试及展示。

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)

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)。

数字电子钟的课程设计

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

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

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

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。

数字日期电子钟课程设计

数字日期电子钟课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生理解数字日期电子钟的基本原理和组成结构,掌握电子时钟的时间计算方法。

2. 使学生掌握电子时钟中时分秒的表示方法,能够正确读取和设置电子时钟的时间。

3. 帮助学生了解电子时钟的历史背景及其在现代社会中的应用。

技能目标:1. 培养学生动手操作能力,能够独立完成电子时钟的组装和调试。

2. 提高学生运用电子时钟相关知识解决实际问题的能力,例如进行时间计算、设置闹钟等。

3. 培养学生团队协作能力,分组进行电子时钟的设计与制作。

情感态度价值观目标:1. 培养学生对电子技术的兴趣和爱好,激发他们探索未知领域的热情。

2. 培养学生珍惜时间、合理安排生活的意识,使他们在日常生活中养成良好的时间管理习惯。

3. 培养学生尊重科学、勇于创新的价值观,鼓励他们积极参与科技创新活动。

本课程针对的学生特点是具备一定的电子技术基础知识,对新鲜事物充满好奇心,善于动手操作。

根据教学要求,课程以实践为主,理论联系实际,注重培养学生的动手能力、团队协作能力和创新能力。

通过本课程的学习,学生将能够掌握电子时钟的相关知识,提高自己的时间管理能力,培养科技创新意识。

后续教学设计和评估将围绕以上课程目标进行。

二、教学内容1. 电子时钟原理:介绍电子时钟的基本原理,包括晶振振荡器、分频器、计数器等组成部分的工作原理。

教材章节:《电子技术》第四章第三节“振荡器与分频器”。

2. 时分秒表示方法:讲解电子时钟中时分秒的编码表示方法,以及如何进行时间读取和设置。

教材章节:《电子技术》第四章第四节“数字显示技术”。

3. 电子时钟组装与调试:指导学生动手组装电子时钟,并进行调试,确保电子时钟正常运行。

教材章节:《电子技术》第四章实验“电子时钟的制作”。

4. 时间计算与应用:通过实例讲解,使学生掌握电子时钟在时间计算、闹钟设置等实际应用中的方法。

教材章节:《电子技术》第四章第五节“电子时钟的应用”。

5. 电子时钟发展历史及其在现代社会中的应用:介绍电子时钟的历史演变,以及在交通、通信、日常生活等领域的应用。

数字电子技术课程设计之数字电子钟

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接口设计
采用并行或串行接口与主控制器连接,实现数据的快速传输和实时更新显示内容。
软件编程实现方法论述
初始化模块:在程序开始时,需要对相关硬件进行初始化,如设置IO口输入输出模式、配置定时器中断等。同时,也需要对软件相关变量进行初始化,如清零计数器、设置初始时间等。
分模块调试:在编写程序时,可以将整个程序划分为多个模块进行分别调试。通过逐个模块进行测试和验证,可以更容易地定位和解决问题。
实物制作与测试环节展示
推荐使用Altium Designer或Eagle等专业PCB设计软件,确保设计精度和效率。
选择合适的PCB设计软件
根据实际需求设定信号层、电源层和地层等,注意层间距离和走线规则。
设定合理的板层结构
遵循“先大后小,先难后易”的布局原则,优先布置核心元器件和关键信号线;布线时尽量缩短走线长度,减少交叉和环路。
创新意识培养
数字电子钟可作为家居装饰的一部分,增添现代感和科技感。
家居装饰
在车站、广场等公共场所设置数字电子钟,方便人们获取准确时间信息。
公共场所
为盲人、视障人士等设计具有语音报时功能的数字电子钟,满足特殊需求。
特殊应用
数字电子钟基本原理与组成
通过振荡器产生稳定的脉冲信号,作为数字电子钟的时钟源。
布局布线优化
结果分析
记录测试结果,与设计指标进行对比分析;针对存在的问题进行排查和改进,优化设计方案。
测试方法
使用示波器、万用表等测试工具,按照设计指标对数字电子钟的各项功能进行测试,包括时间显示、定时功能、闹钟功能等。
调试技巧
在测试过程中注意观察和记录异常现象,结合电路原理和实际经验进行逐步排查;对于复杂问题可采用分模块调试的方法,提高调试效率。

数字电子时钟课程设计


05
数字电子时钟的性能测试和结果分析
测试方法和测试环境
测试方法
采用标准化的测试方法,包括功 能测试、性能测试、兼容性测试 和稳定性测试等。
测试环境
在实验室环境下进行,确保电源 、接地、温度和湿度等环境因素 符合要求。
测试结果和分析
测试结果
经过测试,数字电子时钟在功能、性 能、兼容性和稳定性等方面均达到预 期要求。
02
数字电子时钟的基本原理
时钟的概念和作用
01
时钟是用来计量时间的装置,通 过机械、电子或原子振荡等方式 产生稳定的计时信号。
02
时钟在人们的生活和工作中起着 重要的作用,如指导时间管理、 保证生产效率、提供准确的时间 信息等。
数字电子时钟的组成和工作原理
数字电子时钟主要由振荡器、分频器、计数器、显示器等部分组成。
方案比较
比较不同设计方案的特点 和优缺点,包括基于单片 机的、基于FPGA的、基 于ARM的等方案。
选择合适方案
根据设计目标、成本、实 现难度等综合考虑,选择 最适合的方案。
元器件的选择和电路设计
元器件选择
根据设计方案,选择合适 的芯片、电阻、电容、二 极管等元器件,确保性能 可靠、价格合理。
电路设计
培养团队协作精神 在课程设计中,我们小组分工合 作,共同解决问题,培养了我的 团队协作精神和沟通能力。
数字电子时钟的发展趋势和字电子时钟 将逐渐实现智能化,能够根据用户需求自
动调整时间和功能。
高效化
未来数字电子时钟将采用更高效的电路设 计和更先进的制程技术,提高产品的性能 和可靠性。
结果分析
对测试结果进行详细分析,包括各项 指标的达标情况、误差范围等,确保 数字电子时钟的性能符合设计要求。
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大连海洋大学数字电子技术课程设计题目:数字电子钟姓名:学号:班级:院系:指导教师:起止日期:大连海洋大学课程设计报告纸学院: 专业班级: 姓名: 学号:目录一摘要 (2)二课程设计任务及要求 (2)三秒脉冲信号发生器 (5)四设计原理及其框图 (5)五设计总结 (9)六参考文献 (10)数字电子钟课程设计摘要数字电子钟是一种用数字显示秒﹑分﹑时的记时装置,与传统的机械钟相比,他具有走时准确﹑显示直观﹑无机械传动装置等优点,因而得到了广泛的应用:小到人们的日常生活中的电子手表,大到车站﹑码头﹑机场等公共场所的大型数显电子钟。

本课程设计要用通过简单的逻辑芯片实现数字电子钟。

要点在于用555芯片连接输出为一秒的多谐振荡器用于时钟的秒脉冲,用74LS160(10进制计数器)74LS00(与非门芯片)等连接成60和24进制的计数器,再通过七段数码管显示,构成了简单数字电子钟。

一课程设计任务及要求一、设计目的1、熟悉巩固所学的理论知识与实践技能。

2、培养学生查阅技术资料的能力,培养学生综合运用所学理论知识和实践知识独立完成课题的工作能力。

二、设计任务1、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、用中小规模集成电路组成电子钟。

三、设计要求1.用555定时器设计一个秒钟脉冲发生器,输入1HZ的时钟;(对已有1kHz 频率时钟脉冲进行分频);2.能显示时、分、秒,24小时制;3. 设计晶体震荡电路来输入时钟脉冲;4.用同步十进制集成计数器74LS160设计一个分秒钟计数器,即六十进制计数器;5.用同步十进制集成计数器74LS160设计一个24小时计数器,6. 译码显示电路显示时间。

四、参考资料1.杨志忠卫桦林数字电子技术基础高等教育出版社.2.缪新颖曹立杰丛吉远数字电子技术实验指导书大连海洋大学自编教材.二电路设计原理工作原理数字电子钟由信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路等组成。

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555构成的振荡器加分频器来实现。

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,可以实现一天24h的累计。

译码显示电路将“时、分、秒”计数器的输出状态经七段显示译码器译码,通过六位LED 显示器显示出来。

整点报时电路是根据计时系统的输出状态产生一个脉冲信号,然后去触发音频发生器实现报时。

校时电路是来对“时、分、秒”显示数字进行校对调整。

其数字电子钟系统框图如下:数字电子钟系统框图三秒脉冲信号发生器秒脉冲信号发生器是数字电子钟的核心部分,它的精度和稳定度决定了数字钟的质量。

由振荡器与分频器组合产生秒脉冲信号。

●振荡器: 通常用555定时器与RC构成的多谐振荡器,经过调整输出1000Hz 脉冲。

●分频器: 分频器功能主要有两个,一是产生标准秒脉冲信号,一是提供功能扩展电路所需要的信号。

四、设计原理及其框图数字钟是一个简单的时序组合逻辑电路,数字钟的电路系统主要包括主体电路系统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,包括振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器等几个部分组成,这些都是数字电路中常用的电路。

它主要是用来完成时分秒的计数功能。

一般来说,一个数字钟要有振荡器来产生脉冲,分频器来完成标准秒脉冲的生成,计数器的计数功能,译码器的译码和显示器的显示功能。

⑴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频器电路分频器电路将32768Hz的高频方波信号经32768(15)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。

⑸数码管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。

2.数字钟的工作原理1)晶体振荡器电路晶体振荡器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3-2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,这个电路中,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。

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功能,同时提供了一个180度相移,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32768HZ。

该元件专为数字钟电路而设计,其频率较低,有利于减少分频器级数。

从有关手册中,可查得C1、C2均为30pF。

当要求频率准确度和稳定度更高时,还可接入校正电容并采取温度补偿措施。

由于CMOS电路的输入阻抗极高,因此反馈电阻R1可选为10MΩ。

较高的反馈电阻有利于提高振荡频率的稳定性,非门电路可选74HC00。

2)分频器电路通常,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。

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。

例如,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。

常用的2进制计数器有74HC393等。

本实验中采用CD4060来构成分频电路。

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2HZ,其内部框图如图3-3所示,从图中可以看出,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。

时间计数单元有时计数、分计数和秒计数等几个部分。

时计数单元一般为12进制计数器计数器,其输出为两位8421BCD码形式;分计数和秒计数单元为60进制计数器,其输出也为8421BCD码。

一般采用10进制计数器74HC390来实现时间计数单元的计数功能。

为减少器件使用数量,可选74HC390,其内部逻辑框图如图2.3所示。

该器件为双2—5-10异步计数器,并且每一计数器均提供一个异步清零端(高电平有效)。

9秒个位计数单元为10进制计数器,无需进制转换,只需将QA与CPB(下降沿有效)相连即可。

CPA(下降没效)与1HZ秒输入信号相连,Q3可作为向上的进位信号与十位计数单元的CPA相连。

秒十位计数单元为6进制计数器,需要进制转换。

将10进制计数器转换为6进制计数器的电路连接方法如图3-5所示,其中Q2可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的CPA相连。

图3-5 10进制——6进制计数器转换电路分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同,只不过分个位计数单元的Q3作为向上的进位信号应与分十位计数单元的CPA相连,分十位计数单元的Q2作为向上的进位信号应与时个位计数单元的CPA相连。

4)译码驱动及显示单元计数器实现了对时间的累计以8421BCD码形式输出,选用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流,选用CD4511作为显示译码电路,选用LED数码管作为显示单元电路。

5)校时电源电路当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正。

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。

2.秒脉冲发生器秒脉冲发生器是电子电路最基本的单元之一,产生固定的频率为1的秒脉冲信号。

在整个电路中可以用元件库中的时钟源,也可以用555定时器改进的秒脉冲发生器。

如下图所示是用555定时器改进的秒脉冲发生器。

用两个74160芯片、两个译码与数码显示器连接成六十进制,通过[M]开关进行对分钟的校对,当在59秒时在来一个秒脉冲分钟向前进一,秒清零重新计时。

3. 60进制秒计数器用两个74160芯片、两个译码与数码显示器连接成六十进制的秒计数器,时钟源提供秒脉冲4. 60进制分计数器用两个74160芯片、两个译码与数码显示器连接为六十进制的分钟计数器,通过[M]开关进行对分钟的校对,当在59秒时在来一个秒脉冲分钟向前进一,秒清零重新计时。

五、设计总结转眼间,为期一周的数字电路课程设计就结束了。

通过这一周的课程设计,我拓宽了知识面,锻炼了能力,综合素质得到较大提高。

设计,给人以创作的冲动。

但凡涉及设计都是一件良好的事情,因为她能给人以美的幻想,因为她能给人以金般财富,因为她能给人以成就之感,更为现实的是她能给人以成长以及成长所需的营养,而这种营养更是一种福祉,一辈子消受不竭享用不尽。

安排课程设计的基本目的,在于通过理论与实际的结合、人与人的沟通,进一步提高思想觉悟。

尤其是观察、分析和解决问题的实际工作能力,以便培养成为能够主动适应社会主义现代化建设需要的高素质的复合型人才。

课程设计发端之始,思绪全无,举步维艰,对于理论知识学习不够扎实的我深感“书到用时方恨少”,于是想起圣人之言“温故而知新”,便重拾教材与实验手册,对知识系统而全面进行了梳理,遇到难处先是苦思冥想再向同学请教,终于熟练掌握了基本理论知识,而且领悟诸多平时学习难以理解掌握的较难知识,学会了如何思考的思维方式,找到了设计的灵感。

课程设计的过程中,由于对理论掌握的不熟练,或者是操作过程中发生失误,都会导致最后结果出不来。

至善至美,是人类永恒的追求。

但是,不从忘却“金无足赤,人无完人”,我们换种思维方式,去恶亦是至善,改错亦为至美。

在课程设计过程中,我们不断发现错误,不断改正,不断领悟,不断获取。

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