數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)報(bào)告完整版

1、一、任務(wù)技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電子鐘（1）能顯示小時(shí)、分鐘和秒；（2）能進(jìn)行24小時(shí)和12小時(shí)轉(zhuǎn)換；（3）具有小時(shí)和分鐘的校時(shí)功能。二、總體設(shè)計(jì)思想1.基本原理該數(shù)字鐘由振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器和校時(shí)電路等六部分組成。振蕩器產(chǎn)生的鐘標(biāo)信號(hào)送到分頻器，分頻電路將時(shí)標(biāo)信號(hào)分成每秒一次的方波秒信號(hào)。秒信號(hào)送入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到60秒后向分進(jìn)位，同理計(jì)數(shù)到60分后向小時(shí)進(jìn)位，并將計(jì)數(shù)的結(jié)果以BCD-七段顯示譯碼器顯示出來。計(jì)數(shù)選用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS760D，校時(shí)電路通過選通開關(guān)對(duì)“時(shí)”和“分”進(jìn)行校時(shí)。二十四小時(shí)和十二小時(shí)的轉(zhuǎn)換也可以用開關(guān)進(jìn)行選擇。2.系統(tǒng)框圖如圖1：振蕩器產(chǎn)生的鐘

2、標(biāo)信號(hào)送到分頻器，分頻電路將時(shí)標(biāo)信號(hào)送至計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器通過譯碼顯示把累計(jì)的結(jié)果以“時(shí)”、“分”、“秒”的數(shù)字顯示出來。整個(gè)過程中可選擇用校時(shí)電路進(jìn)行校時(shí)。振蕩電路分頻電路校時(shí)電路時(shí)計(jì)數(shù)電路分計(jì)數(shù)電路秒計(jì)數(shù)電路時(shí)顯示電路分顯示電路秒顯示電路圖1 系統(tǒng)框圖三、具體設(shè)計(jì)1.總體設(shè)計(jì)電路該數(shù)字鐘由振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、顯示器和校時(shí)電路組成。振蕩器產(chǎn)生的鐘標(biāo)信號(hào)送到分頻器，分頻電路將時(shí)標(biāo)信號(hào)分成每秒一次的方波秒信號(hào)。秒信號(hào)送入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到60秒后向分進(jìn)位，同理分計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到60分后向小時(shí)進(jìn)位，并將計(jì)數(shù)的結(jié)果以BCD-七段顯示譯碼器顯示出來。計(jì)數(shù)選用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS760D，校時(shí)電路通過選

3、通開關(guān)對(duì)“時(shí)”和“分”進(jìn)行校時(shí)。二十四小時(shí)和十二小時(shí)的轉(zhuǎn)換可以用開關(guān)進(jìn)行選擇。圖2 總體電路圖2.模塊設(shè)計(jì)（1）振蕩器的設(shè)計(jì)振蕩器是數(shù)字鐘的核心。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精確度決定了數(shù)字鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確程度，通常選用石英晶體構(gòu)成振蕩器電路。石英晶體振蕩器的作用是產(chǎn)生時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。因此，一般采用石英晶體振蕩器經(jīng)過分頻得到這一時(shí)間脈沖信號(hào)。電路中采用的是將石英晶體與對(duì)稱式多諧振蕩器中的耦合電容串聯(lián)起來，就組成了如圖3所示石英晶體多諧振蕩器。圖3 振蕩器電路圖和仿真波形圖（2）分頻器的設(shè)計(jì)對(duì)于分頻器的設(shè)計(jì)選定74LS90集成芯片。74LS90本身就是一個(gè)2分頻和5分頻的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，自身可連成一個(gè)十個(gè)頻的

4、分頻器?？刂贫私拥兀娐愤M(jìn)入計(jì)數(shù)狀態(tài)。將3片74LS90串接就可將振蕩器的1KHZ轉(zhuǎn)變?yōu)?HZ。分頻電路的仿真圖如下：圖4 分頻器電路圖和仿真波形圖（3）分計(jì)數(shù)器和秒計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)分計(jì)數(shù)器和秒計(jì)數(shù)器相同都是六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。選用教材中介紹過的中規(guī)模集成74LS160十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。接法是采用置數(shù)法將兩片74LS160進(jìn)行串行進(jìn)位方式的連接。 圖5 秒計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)電路圖圖6 分計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)電路圖（4）時(shí)計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)及安裝 時(shí)計(jì)數(shù)器是24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。實(shí)現(xiàn)這個(gè)計(jì)數(shù)器仍采用兩片中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器74LS160。集成芯片的連接仍按串行進(jìn)位方式進(jìn)行。任務(wù)要求能進(jìn)行二十四進(jìn)制和十二進(jìn)制轉(zhuǎn)換，所以利用一個(gè)開關(guān)進(jìn)行切換。圖

5、7 十二進(jìn)制時(shí)計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)電路圖圖8 二十四進(jìn)制時(shí)計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)電路圖(5）譯碼顯示電路譯碼電路的功能是將“秒”“分”“時(shí)”計(jì)數(shù)器的輸出代碼進(jìn)行編譯，變成相應(yīng)的數(shù)字。選用BCD-七段顯示譯碼器顯示可減少譯碼器件的使用。圖9 譯碼顯示電路圖（6）校時(shí)電路 當(dāng)時(shí)鐘指示不準(zhǔn)或停擺時(shí)，就需要校準(zhǔn)時(shí)間。如圖，分計(jì)時(shí)器的校時(shí)電路由5個(gè)與非門構(gòu)成，其中U4和U5構(gòu)成了一個(gè)最簡單的RS觸發(fā)器。U2的另一端接入秒的進(jìn)位信號(hào)，U3的另一端接入秒信號(hào)也就是時(shí)標(biāo)信號(hào)。當(dāng)S1接高電位，S2接地時(shí)，U4輸出低電位，秒的進(jìn)位信號(hào)有校，電路正常工作。當(dāng)S1接地S2接電源時(shí)U5輸出低電位，秒信號(hào)有效，分的計(jì)數(shù)器進(jìn)入快速計(jì)時(shí)狀態(tài)，此時(shí)

6、校分。時(shí)計(jì)時(shí)器的校時(shí)同分計(jì)時(shí)器的校時(shí)相同，如下圖所示。圖10 校時(shí)電路圖3.仿真及仿真結(jié)果分析圖11 仿真結(jié)果電路圖電路運(yùn)行后秒顯示器開始計(jì)時(shí)，滿60秒后進(jìn)位至分，滿60分后進(jìn)位至?xí)r，通過開關(guān)可以進(jìn)行二十四進(jìn)制和十二進(jìn)制的時(shí)鐘顯示轉(zhuǎn)換，選通校時(shí)電路時(shí)可以通過開關(guān)分別對(duì)分和秒校時(shí)，因此仿真成功。四、結(jié)論在此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)過程中，更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法，也在運(yùn)用Protel軟件的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)了對(duì)Multisim10的使用。使我對(duì)已學(xué)過的電路、數(shù)電、模電等電子技術(shù)的知識(shí)有了更深一步的了解，鍛煉和培養(yǎng)了自己利用已學(xué)知識(shí)來分析和解決實(shí)際問題的能力。對(duì)自己以后的

7、學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。剛開始做這個(gè)設(shè)計(jì)的時(shí)候感覺自己什么都不知道怎么下手，腦子里比較浮躁和零亂。但通過一段時(shí)間的努力，通過重溫?cái)?shù)電，模電等電子技術(shù)的書籍，還有通過查看相關(guān)的設(shè)計(jì)技術(shù)以及一些參考文獻(xiàn)，在老師的指導(dǎo)和周圍同學(xué)的幫助下，使我對(duì)自己的設(shè)計(jì)大致上有了一個(gè)思路，再通過對(duì)各個(gè)模塊的分別設(shè)計(jì)，最終設(shè)計(jì)出來這個(gè)電子鐘。通過不斷的查閱期刊雜志和從網(wǎng)絡(luò)上搜集資料，這次設(shè)計(jì)更讓我熟悉了一些常用集成邏輯電路和其相應(yīng)芯片的使用。這個(gè)課程設(shè)計(jì)我發(fā)現(xiàn)了我好多知識(shí)都不熟悉甚至有的東西我根本就不知道，這讓我感到了要學(xué)習(xí)的東西還有很多很多。因此我認(rèn)為作為電子信息工程專業(yè)的學(xué)生，我們不僅要從基本的電路設(shè)計(jì)學(xué)起，不斷了解專業(yè)前沿的知識(shí)，利用各種資源來豐富充實(shí)自己的專業(yè)知識(shí)，還要有遇到困難不妥協(xié)的精神。參考資料1閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京：高等