數(shù)字電子時鐘課程設計報告

1、<p>　　數(shù)字電子鐘的設計與仿真</p><p>　　院 、 部：電汽與信息工程系</p><p><b>　　學生姓名： </b></p><p><b>　　指導教師： </b></p><p>　　專 業(yè)： 通信工程</p><p><b>　

2、　班 級： </b></p><p>　　完成時間：12月17日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　數(shù)字電子鐘實際上是一個對標準頻率（1Hz）進行計數(shù)的計數(shù)電路。由振蕩電路形成秒脈沖信號，秒脈沖信號輸入計數(shù)器進行計數(shù)，并把累計結果以“時”、</p><p>　　“分”“秒

3、”的數(shù)字顯示出來。秒計數(shù)器電路計滿 60 后觸發(fā)分計數(shù)器電路，分、</p><p>　　計數(shù)器電路計滿 60 后觸發(fā)時計數(shù)器電路，當計滿 24 小時后又開始下一輪的循環(huán)計數(shù)。一般由振蕩電路、計數(shù)器、數(shù)碼顯示器等幾部分組成。 </p><p>　　振蕩電路：主要用來產(chǎn)生時間標準信號， NE555 組成的多諧振電路產(chǎn)生，由但是因為時鐘的精度主要取決于時間標準信號的頻率及穩(wěn)定度，所以一

4、般采用石英晶體振蕩器。 </p><p>　　分頻器：因為振蕩器產(chǎn)生的標準信號頻率很高，要是要得到“秒”信號，需</p><p>　　一定級數(shù)的分頻器進行分頻。 </p><p>　　計數(shù)器：有了“秒”信號，則可以根據(jù) 60 秒為 1 分， 小時為 1 天的進制，24分別設定“時”“分”“秒”的計數(shù)器，分別為 60 進制，60 進制,24 進制計

5、數(shù)器，并輸出一分，一小時的進位信號。  </p><p>　　由于計數(shù)的起始時間不可能與標準時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校時電路可以對分和時進行校時。另外，計時過程要具有報時功能，當時間到達整點前 1 秒開始，蜂鳴器開始鳴叫。 </p><p>　　關鍵詞: 標準頻率; 振蕩電路; 計數(shù)器; 數(shù)碼顯示器</p><p>

6、;<b>　　目錄</b></p><p>　　一、 電路的總設計</p><p>　　1. 電路的設計目的</p><p>　　2. 電路的組成原理</p><p><b>　　3.電路設計要求</b></p><p>　　二、 單元電路的設計</p>

7、<p>　　1.秒脈沖產(chǎn)生電路</p><p>　　(1)1KHZ 振蕩器</p><p><b>　　2．計數(shù)器</b></p><p>　　(1)二十四進制計數(shù)器</p><p>　　(2)六十進制計數(shù)器</p><p>　　3.組合的數(shù)字時鐘</p>

8、<p><b>　　4.校準電路</b></p><p><b>　　5.整點報時電路</b></p><p><b>　　6.復位電路</b></p><p>　　三、電路的總體設計與調(diào)試</p><p><b>　　1、具體的電路</b&

9、gt;</p><p><b>　　結束語</b></p><p><b>　　致謝</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　一、 電路的

10、總設計</b></p><p>　　1. 電路的設計目的： </p><p>　　數(shù)字電子鐘是一種用數(shù)字電路技術實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時</p><p>　　鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因</p><p>　　此得到了廣泛的使用。數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其

11、中包括了組</p><p>　　合邏輯電路和時序電路。目前，數(shù)字鐘的功能越來越強，并且有多種專門的大規(guī)</p><p>　　模集成電路可供選擇。本設計采用  74LS160、帶有譯碼器的數(shù)碼管和適當?shù)拈T電路構成,可實現(xiàn)對時、分、秒等時間信息的采集和較時功能地實現(xiàn). </p><p>　　設計一個數(shù)字計時器，可以完成  00:00:00&

12、#160; 到  23:59:59  的計時功能，并在控制電路的作用下具有快速校時、快速校分功能。  能進行正常的時分秒計時功能。分另由六個數(shù)碼管實現(xiàn)時分秒的計時。同時實現(xiàn)報時和鬧鐘的功能。 </p><p>　　通過  Multisim 軟件平臺，設計含小時，分鐘，秒鐘顯示功能的數(shù)字時鐘。 </p><p>　　2. 電路的組成

13、原理： </p><p><b>　　電路的組成原理: </b></p><p>　　數(shù)字電子鐘主要分為數(shù)碼顯示器、60  進制和  24  進制計數(shù)器、頻率振蕩器和校時這幾個部分。數(shù)字電子鐘要完成顯示需要 6 個數(shù)碼管，八段的數(shù)碼管需要譯碼器械才能顯示，然后要實現(xiàn)時、分、秒的計時需要 60 進制計數(shù)器和 24 進制計

14、數(shù)器，在在仿真軟件中發(fā)生信號可以用函數(shù)發(fā)生器仿真，頻率可以隨意調(diào)整。60 進制可能由 10 進制和 6 進制的計數(shù)器串聯(lián)而成，而小時的 24 進制可以采用 74LS160 置數(shù)端觸發(fā)實現(xiàn)。頻率振蕩器可以由晶體振蕩器分頻來提供，也可以由 555 定時器來產(chǎn)生脈沖并分頻為  1HZ。</p><p><b>　　主體思路圖：</b></p><p

15、><b>　　3.電路設計要求</b></p><p>　　具體要求：實現(xiàn)24小時的時鐘顯示、校準、整點報時等功能。</p><p>　?。?）顯示功能：具有“時”、“分”、“秒”的數(shù)字顯示（“時”從0~23，分0~59，秒0~59）。</p><p>　?。?）校時功能：當剛接通電源或數(shù)字時鐘有偏差時，可以通過手動的方式去校時。<

16、/p><p>　?。?）整點報時：當時鐘計時到整點時，能進行整點報時。</p><p>　?。?）復位功能：當數(shù)字時鐘有偏差時，可以通過手動的方式使其恢復初始零狀態(tài)。</p><p>　?。?）可以根據(jù)個人設想，適當?shù)奶砑悠渌δ?lt;/p><p>　　二、 單元電路的設計</p><p>　　1.秒脈沖產(chǎn)生電路 

17、</p><p>　　(1)1KHZ 振蕩器 </p><p>　　振蕩器由  555  定時器組成。圖  3‐1  中是  由  555 定時器構成的 1KHZ 的自</p><p>　　激振蕩器  ,其原理是 </p><p>　　0.7(2R3+R

18、4+R5)C4=1ms          f=1/t=1KHZ。 </p><p><b>　　2．計數(shù)器 </b></p><p>　　秒信號經(jīng)秒計數(shù)器、分計數(shù)器、時計數(shù)器之后，分別得到“秒”個位、十位、</p><p>　　“分”個位、十位以及“時”個位、十位的計時輸出信

19、號，然后送至顯示電路，以</p><p>　　便實現(xiàn)用數(shù)字顯示時、分、秒的要求?！懊搿焙汀胺帧庇嫈?shù)器應為六十進制，而“時”</p><p>　　計數(shù)器應為二十四進制。采用10進制計數(shù)器74LS160來實現(xiàn)時間計數(shù)單元的計</p><p><b>　　數(shù)功能。 </b></p><p>　　(1)二十四進制計數(shù)器 

20、;</p><p>　　如下圖所示，時計數(shù)電路由  U3  和  U4  倆部分組成。當時個位  U4  計</p><p>　　數(shù)為  4，U3  計數(shù)為  2  時，兩片  74LS160復零,從而構成  24  進制計數(shù)。 </p>

21、<p>　　(2)六十進制計數(shù)器 </p><p>　　如下圖所示， 秒計數(shù)電路由  U11 和  U12 倆部分組成。分、當時十位 U11計數(shù)為  5時，兩片  74LS160，構成  60 進制計數(shù)。 </p><p>　　3.組合的數(shù)字時鐘 </p><p>

22、　　數(shù)字時鐘系統(tǒng)的組成利用上面的六十進制和二十四進制遞增計數(shù)器子電路</p><p>　　構成的數(shù)字鐘系統(tǒng)如圖3.11所示</p><p><b>　　4.校準電路 </b></p><p>　　數(shù)字鐘應具有分校正和時校正功能，因此，應截斷分個位和時個位的直接</p><p>　　信號可直接取自信號發(fā)生器產(chǎn)生的

23、信號；輸出端則與分或時個位計時輸入端相連。當開關打到一端時，正常輸入信號可以順利通過，故校時電路處于正常計時狀態(tài)；當開關打到一端時，信號產(chǎn)生校時電路處于校時狀態(tài).</p><p><b>　　時，分校準電路</b></p><p><b>　　5.整點報時電路</b></p><p>　　電路應在整點前 10 秒鐘內(nèi)開始整

24、點報時，即當時間在 59 分 50 秒到 59 分59 秒期間時，報時電路報時控制信號。</p><p>　　當時間在 59 分 59 秒到 00分 00 秒期間時，分十位、分個位和秒十位均保持不變，分別為 5、9 和 5，因此可將分計數(shù)器十位的 Qc 和 Qa 、個位的 Qd 和 Qa及秒計數(shù)器十位的 Qc 和 Qa 相與，從而產(chǎn)生報時控制信號。報時電路可選7個74F08D 來構成</p><

25、;p>　　整點報時前的電路 整點報時后的電路</p><p><b>　　6.復位電路</b></p><p>　　在任意時間將時鐘的時、分、秒位均恢復到00-00-00狀態(tài)</p><p><b>　　控制電路如下</b></p><p>

26、　　三、電路的總體設計與調(diào)試</p><p>　　由電路各個部分的子電路構成的各個部分的功能，再由數(shù)字時鐘的系統(tǒng)原理框圖，可以清楚的知道了總體的電路情況。</p><p>　　由總圖可以看出和清楚的整個數(shù)字時鐘的總體工作原理和整個工作過程：</p><p>　　由555和RC構成的振蕩器產(chǎn)生的秒脈沖信號，進入60進制的“秒”計時，“秒”的分位進入60進制的“分”計時

27、，由分的“時”進位進入24進制的“時”計時。</p><p>　　在電路中，還有由門電路和開關構成的校時電路對電路的“時”，“分”進行校時，得到正確的時間。</p><p><b>　　1、具體的電路 </b></p><p>　　本次基于Multisim10的數(shù)字電子鐘的設計實現(xiàn)了基本的時鐘以及對時鐘的校準，整點報時，各個子電路的設計如第五部

28、分子電路設計的結構電路一樣，將各個部分連接在一起的整機連調(diào)的電路圖為：</p><p>　　1時鐘00-00-59</p><p>　　2時鐘00-59-59</p><p>　　3時鐘23-59-59</p><p>　　4任意時間復位前、后結果</p><p><b>　　結束語</b><

29、;/p><p>　　轉眼間，這個學期的單片機課程設計就要結束了。通過這一學期的課程設計，我拓寬了知識面，鍛煉了能力，綜合素質(zhì)得到較大提高。</p><p>　　設計，給人以創(chuàng)作的沖動。但凡涉及設計都是一件良好的事情，因為她能給人以美的幻想，因為她能給人以金般財富，因為她能給人以成就之感，更為現(xiàn)實的是她能給人以成長以及成長所需的營養(yǎng)，而這種營養(yǎng)更是一種福祉，一輩子消受不竭享用不盡。安排課程設計的

30、基本目的，在于通過理論與實際的結合、人與人的溝通，進一步提高思想覺悟。尤其是觀察、分析和解決問題的實際工作能力，以便培養(yǎng)成為能夠主動適應社會主義現(xiàn)代化建設需要的高素質(zhì)的復合型人才。</p><p>　　課程設計發(fā)端之始，思緒全無，舉步維艱，對于理論知識學習不夠扎實的我深感“書到用時方恨少”，于是想起圣人之言“溫故而知新”，便重拾教材與實驗手冊，對知識系統(tǒng)而全面進行了梳理，遇到難處先是苦思冥想再向同學請教，終于熟練

31、掌握了基本理論知識，而且領悟諸多平時學習難以理解掌握的較難知識，學會了如何思考的思維方式，找到了設計的靈感。</p><p>　　課程設計的過程中，由于對理論掌握的不熟練，或者是操作過程中發(fā)生失誤，都會導致最后結果出不來。至善至美，是人類永恒的追求。但是，不從忘卻“金無足赤，人無完人”，我們換種思維方式，去惡亦是至善，改錯亦為至美。在課程設計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)

32、節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。</p><p>　　對我們通信工程專業(yè)的本科生來說，實際能力的培養(yǎng)至關重要，而這種實際能力的培養(yǎng)單靠課堂教學是遠遠不夠的，必須從課堂走向?qū)嵺`。這也是一次預演和準備畢業(yè)設計工作。通過課程設計，讓我們找出自身狀況與實際需要的差距，并在以后的學習期間及時補充相關知識，為求職與正式工作做好充分的知識、能力準備，從而縮短從校園走向社會的心理轉型期。</p>

33、<p>　　通過課程設計，我更加明白了一個真理，“實踐是檢驗真理的唯一標準”。課程設計達到了專業(yè)學習的預期目的。課程設計之后，我們普遍感到不僅實際動手能力有所提高，更重要的是通過對設計過程的了解，進一步激發(fā)了我們對專業(yè)知識的興趣，并能結合實際存在的問題在專業(yè)領域內(nèi)進行更深入的學習。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本次課程設計能

34、夠順利完成，多虧了我們敬愛的**老師。**老師是一位令人十分印象深刻的老師。記得他說過的一句話“名聲出高徒”，我想，**老師的十分嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，必然會讓他的桃李滿天下。出自內(nèi)心地，由衷地對**老師表示感謝，**老師是我見過非常非常棒的老師！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　單片機基礎 北京航空航天大學出版社</p>&