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1、 某海洋大學數(shù)字電子技術課程設計題目：數(shù)字電子鐘 姓 名：學號：班 級：院系：指導教師：起 止 日 期：大 連 海 洋 大 學課 程 設 計 報 告 紙學院:專業(yè)班級:某:學號: 目錄一 摘要2二課程設計任務及要求2三 秒脈沖信號發(fā)生器5四設計原理及其框圖5五 設計總結9六參考文獻10數(shù)字電子鐘課程設計摘要 數(shù)字電子鐘是一種用數(shù)字顯示秒分時的記時裝置，與傳統(tǒng)的機械鐘相比，他具有走時準確顯示直觀無機械傳動裝置等優(yōu)點，因而得到了廣泛的應用：小到人們的日常生活中的電子手表，大到車站碼頭機場等公共場所的大型數(shù)顯電子鐘。本課程設計要用通過簡單的邏輯芯片實現(xiàn)數(shù)字電子鐘。要點在于用555芯片連接輸出為一秒的

2、多諧振蕩器用于時鐘的秒脈沖,用74LS160(10進制計數(shù)器)74LS00(與非門芯片)等連接成60和24進制的計數(shù)器,再通過七段數(shù)碼管顯示，構成了簡單數(shù)字電子鐘。一 課程設計任務及要求一、 設計目的1、熟悉鞏固所學的理論知識與實踐技能。 2、培養(yǎng)學生查閱技術資料的能力，培養(yǎng)學生綜合運用所學理論知識和實踐知識獨立完成課題的工作能力。二、設計任務1、設計一個有“時”，“分”，“秒”（23小時59分59秒）顯示且有校時功能的電子鐘；2、用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘。三、設計要求1用555定時器設計一個秒鐘脈沖發(fā)生器，輸入1HZ的時鐘；（對已有1kHz頻率時鐘脈沖進行分頻）；2能顯示時、分、秒，24

3、小時制；3.設計晶體震蕩電路來輸入時鐘脈沖；4.用同步十進制集成計數(shù)器74LS160設計一個分秒鐘計數(shù)器,即六十進制計數(shù)器；5.用同步十進制集成計數(shù)器74LS160設計一個24小時計數(shù)器,6.譯碼顯示電路顯示時間。四、參考資料1.楊志忠 衛(wèi)樺林 數(shù)字電子技術基礎 高等教育.2.繆新穎 曹立杰 叢吉遠 數(shù)字電子技術實驗指導書 某海洋大學自編教材.二 電路設計原理工作原理數(shù)字電子鐘由信號發(fā)生器、“時、分、秒”計數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時電路、整點報時電路等組成。秒信號產(chǎn)生器是整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計時系統(tǒng)的精度，一般用555構成的振蕩器加分頻器來實現(xiàn)。將標準秒脈沖信號送入“秒計數(shù)器”，該計

4、數(shù)器采用60進制計數(shù)器，每累計60秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計數(shù)器”的時鐘脈沖?！胺钟嫈?shù)器”也采用60進制計數(shù)器，每累計60分，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時計數(shù)器”。“時計數(shù)器”采用24進制計數(shù)器，可以實現(xiàn)一天24h的累計。譯碼顯示電路將“時、分、秒”計數(shù)器的輸出狀態(tài)經(jīng)七段顯示譯碼器譯碼，通過六位LED顯示器顯示出來。整點報時電路是根據(jù)計時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一個脈沖信號，然后去觸發(fā)音頻發(fā)生器實現(xiàn)報時。校時電路是來對“時、分、秒”顯示數(shù)字進行校對調整。其數(shù)字電子鐘系統(tǒng)框圖如下:數(shù)字電子鐘系統(tǒng)框圖三 秒脈沖信號發(fā)生器秒脈沖信號發(fā)生器是數(shù)字電子鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)

5、定度決定了數(shù)字鐘的質量。由振蕩器與分頻器組合產(chǎn)生秒脈沖信號。 振蕩器: 通常用555定時器與RC構成的多諧振蕩器，經(jīng)過調整輸出1000Hz脈沖。 分頻器: 分頻器功能主要有兩個，一是產(chǎn)生標準秒脈沖信號，一是提供功能擴展電路所需要的信號。四、設計原理及其框圖數(shù)字鐘是一個簡單的時序組合邏輯電路，數(shù)字鐘的電路系統(tǒng)主要包括主體電路系統(tǒng)和擴展電路兩大部分所組成，其中，主體電路完成數(shù)字鐘的基本功能，包括振蕩器、分頻器、計數(shù)器、譯碼器、顯示器等幾個部分組成，這些都是數(shù)字電路中常用的電路。它主要是用來完成時分秒的計數(shù)功能。一般來說，一個數(shù)字鐘要有振蕩器來產(chǎn)生脈沖，分頻器來完成標準秒脈沖的生成，計數(shù)器的計數(shù)功能

6、，譯碼器的譯碼和顯示器的顯示功能。 體振蕩器電路晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準確的32768z的方波信號，可保證數(shù)字鐘的走時準確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。 頻器電路分頻器電路將32768z的高頻方波信號經(jīng)32768（15）次分頻后得到1Hz的方波信號供秒計數(shù)器進行計數(shù)。分頻器實際上也就是計數(shù)器。時間計數(shù)器電路時間計數(shù)電路由秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器及時個位和時十位計數(shù)器電路構成，其中秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器為60進制計數(shù)器，而根據(jù)設計要求，時個位和時十位計數(shù)器為12進制計數(shù)器。譯碼驅動電路譯碼驅動電路將計

7、數(shù)器輸出的8421BCD碼轉換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。數(shù)碼管數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶（LCD）數(shù)碼管，本設計提供的為LED數(shù)碼管。2數(shù)字鐘的工作原理）晶體振蕩器電路晶體振蕩器是構成數(shù)字式時鐘的核心，它保證了時鐘的走時準確及穩(wěn)定。圖3-2所示電路通過非門構成的輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩電路，這個電路中，非門與晶體、電容和電阻構成晶體振蕩器電路，實現(xiàn)整形功能，將振蕩器輸出的近似于正弦波的波形轉換為較理想的方波。輸出反饋電阻為非門提供偏置，使電路工作于放大區(qū)域，即非門的功能近似于一個高增益的反相放大器。電容、與晶體構成一個諧振型網(wǎng)絡，完

8、成對振蕩頻率的控制功能，同時提供了一個度相移，從而和非門構成一個正反饋網(wǎng)絡，實現(xiàn)了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及準確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準確。晶體XTAL的頻率選為32768HZ。該元件專為數(shù)字鐘電路而設計，其頻率較低，有利于減少分頻器級數(shù)。從有關手冊中，可查得C1、C2均為30pF。當要求頻率準確度和穩(wěn)定度更高時，還可接入校正電容并采取溫度補償措施。由于CMOS電路的輸入阻抗極高，因此反饋電阻R1可選為10M。較高的反饋電阻有利于提高振蕩頻率的穩(wěn)定性，非門電路可選74HC00。）分頻器電路通常，數(shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了得到z的秒信號輸入，需要對振蕩器的輸出

9、信號進行分頻。通常實現(xiàn)分頻器的電路是計數(shù)器電路，一般采用多級進制計數(shù)器來實現(xiàn)。例如，將z的振蕩信號分頻為Z的分頻倍數(shù)為（），即實現(xiàn)該分頻功能的計數(shù)器相當于極進制計數(shù)器。常用的進制計數(shù)器有等。本實驗中采用CD4060來構成分頻電路。CD4060在數(shù)字集成電路中可實現(xiàn)的分頻次數(shù)最高，而且CD4060還包含振蕩電路所需的非門，使用更為方便。計數(shù)為級進制計數(shù)器，可以將Z的信號分頻為Z，其內(nèi)部框圖如圖3-3所示，從圖中可以看出，的時鐘輸入端兩個串接的非門，因此可以直接實現(xiàn)振蕩和分頻的功能。時間計數(shù)單元有時計數(shù)、分計數(shù)和秒計數(shù)等幾個部分。時計數(shù)單元一般為進制計數(shù)器計數(shù)器，其輸出為兩位碼形式；分計數(shù)和秒計數(shù)

10、單元為進制計數(shù)器，其輸出也為碼。一般采用10進制計數(shù)器74HC390來實現(xiàn)時間計數(shù)單元的計數(shù)功能。為減少器件使用數(shù)量，可選，其內(nèi)部邏輯框圖如圖.所示。該器件為雙異步計數(shù)器，并且每一計數(shù)器均提供一個異步清零端（高電平有效）。9秒個位計數(shù)單元為進制計數(shù)器，無需進制轉換，只需將與（下降沿有效）相連即可。（下降沒效）與Z秒輸入信號相連，可作為向上的進位信號與十位計數(shù)單元的相連。秒十位計數(shù)單元為進制計數(shù)器，需要進制轉換。將進制計數(shù)器轉換為進制計數(shù)器的電路連接方法如圖3-5所示，其中可作為向上的進位信號與分個位的計數(shù)單元的相連。圖3-510進制6進制計數(shù)器轉換電路分個位和分十位計數(shù)單元電路結構分別與秒個位

11、和秒十位計數(shù)單元完全相同，只不過分個位計數(shù)單元的作為向上的進位信號應與分十位計數(shù)單元的相連，分十位計數(shù)單元的作為向上的進位信號應與時個位計數(shù)單元的相連。4）譯碼驅動及顯示單元計數(shù)器實現(xiàn)了對時間的累計以8421BCD碼形式輸出，選用顯示譯碼電路將計數(shù)器的輸出數(shù)碼轉換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流，選用CD4511作為顯示譯碼電路，選用LED數(shù)碼管作為顯示單元電路。5）校時電源電路當重新接通電源或走時出現(xiàn)誤差時都需要對時間進行校正。通常，校正時間的方法是：首先截斷正常的計數(shù)通路，然后再進行人工出觸發(fā)計數(shù)或將頻率較高的方波信號加到需要校正的計數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉入正常計時狀態(tài)即

12、可。根據(jù)要求，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計數(shù)通路，并采用正常計時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中。2.秒脈沖發(fā)生器秒脈沖發(fā)生器是電子電路最基本的單元之一，產(chǎn)生固定的頻率為1的秒脈沖信號。在整個電路中可以用元件庫中的時鐘源，也可以用555定時器改進的秒脈沖發(fā)生器。如下圖所示是用555定時器改進的秒脈沖發(fā)生器。用兩個74160芯片、兩個譯碼與數(shù)碼顯示器連接成六十進制，通過M開關進行對分鐘的校對，當在59秒時在來一個秒脈沖分鐘向前進一，秒清零重新計時。3. 60進制秒計數(shù)器用兩個74160芯片、兩個譯碼與數(shù)碼顯示器連接成六十進制的秒計數(shù)器，時鐘源提供秒脈

13、沖4.60進制分計數(shù)器用兩個74160芯片、兩個譯碼與數(shù)碼顯示器連接為六十進制的分鐘計數(shù)器，通過M開關進行對分鐘的校對，當在59秒時在來一個秒脈沖分鐘向前進一，秒清零重新計時。五、 設計總結 轉眼間，為期一周的數(shù)字電路課程設計就結束了。通過這一周的課程設計，我拓寬了知識面，鍛煉了能力，綜合素質得到較大提高。 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。安排課程設計的基本目的，在于通過理論與實際的結合、人與人的溝通，進一

14、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的復合型人才。 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。 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

15、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。最終的檢測調試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。 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，必須從課堂走向實踐。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， 12 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。 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。六、參考資料1.楊志忠 衛(wèi)樺林 數(shù)字電子技術基礎 高等教育.2.繆新穎 曹立杰 叢吉遠 數(shù)字電子技術實驗指導書 某海洋大學自編教材.10 / 10