数电课程设计数字电子钟

精品文档---下载后可任意编辑 CHANGSHAUNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY 电子技术课程设计 题目： 数字电子钟 学生姓名：学 号： 班 级: 专 业：电子信息工程 指导老师：徐理英 吴一帆 唐国红 2024 年 12 月 长 沙 理 工 大 学 课程设计（论文）报告书 课程： ____________数字电路课程设计________ 题目：_____________数字电子钟的设计_________ 电气与信息工程 学院 _电子与信息工程_专业 电子班 任务起止日期：2012年12月10日至2021年12月31日 学 生 姓 名唐振国 学号 指 导 教 师___徐理英、吴一帆、唐国红__________ 教研室主任_____________ 年月日审查 院长(系主任) __年月日批准 数字电子钟 摘要 数字钟被广泛用于个人家庭,车站,码头、办公室等公共场所,成为人们日常生活中的必需品。由于数字集成电路的进展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,运用超过老式钟表,钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地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，讨论数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。 本文设计中采纳了组合逻辑电路和时序电路的设计，芯片采纳了2-5-10异步计数器74LS390，74LS00与非门、555时钟芯片等，实现时间的计时。 基本功能：能显示时、分、秒的数字钟。 扩展功能：实现校时、校分、校秒；整点报时。 关键词：数字钟、自动校时、整点报时 目录 1数字电子钟的基本工作原理……………………………………………2 2主体电路的设计…………………………………………………………3 2.1、振荡电路的设计…………………………………………………3 、分频电路的设计……………………………………………….….5 2.3、计数电路的设计…………………………………………………7 2.4、校时电路的设计……………………………………………9 2.5、整点报时电路的设计……………………………………………9 3调试过程………………………………………………………………11 、振荡电路………………………………………………………….11 3.2、分频电路……………………………………………………….11 3.3、计数电路…………………………………………………….…11 …………………………………………………………12 3.5、整点报时电路…………………………………………….……13 4心得体会……………………………………………………….…….…15 参考文献………………………………………………………….………16 附录A：整体仿真电路 附录B：元器件清单 1数字电子钟的基本工作原理 数字电子钟的原理方框图如下图所示： 时显示器 时译码器 时计数器 分显示器 分译码器 分计数器 秒显示器 秒译码器 秒计数器 校时电路 振荡器 分频器 仿电台报时 报整点时数 定时控制 图数字电子钟的原理 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，一般用石英晶体振荡器加分频器来实现，本文采纳555定时器产生相应脉冲，将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采纳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”也采纳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”采纳24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出送到七段显示译码驱动器译码驱动，通过六个七段LED显示器显示出来。整点报时电路根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后加上一个高频或和低频信号送到放大电路驱动扬声器发声实现报时。校时电路是直接加一个脉冲信号到时计数器或者分计数器来对“时”、“分”显示数字进行校对调整。 2主体电路的设计 主体电路部分的电路主要由振荡电路、计数电路、显示电路以及校时电路四大部分组成。下面将对各部分电路进行设计。 振荡电路的设计 在实验电路设计中，改由555构成的多谐振荡器来产生１ＫＨＺ的脉冲信号，再经３级１０分频电路输出１ＨＺ的基准信号。 555构成的振荡电路如下图： .1 555振荡电路 555组成多谐振荡器的工作原理如下： 接通电源Vcc后，Vcc经电阻R1和R2对电容C充电，其电压UC由0按指数规律上升。当UC≥2/3VCC时，电压比较器C1和C2的输出分别为UC1=0、UC2=1，基本RS触发器被置0，Q=0、Q’=1,输出u0跃到低点平Uol。与此同时，放电管V导通，电容C经电阻R2和放电管V放电，电路进入暂稳态。随着电容C放电，uc下降到uc≤1/3Vcc时，则电压比较器C1和C2的输出为uc1=1、uc2=0，基本RS 触 发器被置1，Q=1，Q’=0，输出u0 由低点平Uol跃到高电平Uoh。同时，因Q’=0，放电管V截止，电源Vcc又经过电阻R1和R2对电容C充电。电路又返回前一个暂稳态。因此，电容C上的电压uc将在2/3Vcc和1/3Vcc之间来回充电和放电，从而使电路产生了振荡，输出矩形脉冲。由下图可得多谐震荡周T为： T=tw1+tw2。tw1为电容C上的电压由1/3Vcc充到2/3Vcc所需的时间，充电回路的时间常数为R2C。tw2可用下式估算tw1=（R1+R2）Cln≈0.7（R1+R2）C tw2为电容C上的电压由2/3Vcc下降到1/3Vcc所需的时间，放电回路的时间常数为R2C。tw2可用下式估算 tw2=R2Cln≈2C 所以，多谐振荡器的振荡频率周期T为 T =tw1+tw2≈0.7（R1+R2）C 振荡频率为 f =1/T=1/0.7（R1+2R2）C 555集成定时器功能表 输入 输出 阈值输入端6 触发输入端2 复位端4 输出端 3 放电管T端7 × × 0 0 导通 1/3Vcc 1 0 导通 1/3Vcc 1 不变 不变 55原理图如下： 图2.1.2 555原理