1、 電子技術課程設計 姓名：吳亞雄 專業(yè)：自動化1403 2016年 06月 起止日期：2016.06.20-2016.07.01設計題目：數(shù)字電子鐘的設計設計任務： 1、用給定的數(shù)字集成電路設計制作一個數(shù)字電子鐘。 2、基本功能：具有時、分、秒計時功能，用六位數(shù)碼管和 LED 顯示“XX：XX：XX” （最大 顯示 23：59：59） 。要求： 1、 根據(jù)設計要求，確定電路的設計方案，初選電路元器件，設置參數(shù)。 2、仿真分析、測量電路的相關參數(shù)，修改、復核，使之滿足設計要求，列出調(diào)試步驟。 3、綜合分析計算電路參數(shù)，驗證滿足設計要求后，畫出總結構框圖和邏輯電路圖，簡述各部分工作原理，認真完成設

2、計報告。 引言 數(shù)字鐘是一種用數(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，因此得到了廣泛的使用。 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地擴展了鐘表原先的常用功能。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、定時啟閉電路、定時開關烘箱、通斷動力設備，甚至各種定時電氣的自動啟用等。 因此以數(shù)字化為基礎的數(shù)字鐘設計，有著非常現(xiàn)實的意義。 摘要 數(shù)字鐘是工作生活中常用的電器，它為我們生活帶來了許多方便；小到人們的日常生活中的電子手表，大到車站機場等公共場所的大型數(shù)顯電子鐘。 數(shù)字時鐘是一種用數(shù)字電路技

3、術實現(xiàn)秒分時的計時裝置，與傳統(tǒng)的機械鐘相比，它具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更長的使用壽命，因而得到了廣泛的應用。數(shù)字時鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。 本課程設計是要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多諧振蕩器用于時鐘的秒脈沖,用74LS190(10進制計數(shù)器)、4511(與非門芯片)等連接成60和24進制的計數(shù)器,再通過數(shù)碼管顯示。構成簡單數(shù)字時鐘主要構成部件有顯示譯碼器74LS47、計數(shù)器74LS190、振蕩器和分頻器。關鍵字：數(shù)字鐘;振蕩器；555芯片 目錄第1章 緒論. 1.1 研究意義. 1.2現(xiàn)

4、狀. 1.3發(fā)展趨勢.第二章 系統(tǒng)總體方案設計. 2.1方案一. 2.2方案二. 2.3方案選擇.第三章 所選方案各部分單元電路的設計. 3.1計數(shù)器電路. 3.2顯示電路. 3.3校正電路.第4章 基于Proteus的軟件仿真. 4.1簡介. 4.2仿真過程及結果分析.第5章 總結.參考文獻.附圖. 1.1原理圖. 1.2仿真圖. 第一章 緒論1.1 設計目的 數(shù)字鐘是一種用數(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，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。 因此，我

5、們此次設計與制作數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理，從而學會制作數(shù)字鐘.而且通過數(shù)字鐘的制作進一步的了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及實用方法.且由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時敘電路.通過它可以進一步學習與掌握各種組合邏輯電路與時序電路的原理與使用方法. 1.2設計內(nèi)容及要求 （1） 設計指標 由晶振電路產(chǎn)生1HZ標準秒信號； 分、秒為0059六十進制計數(shù)器； 時為0023二十四進制計數(shù)器； 周顯示從1日為七進制計數(shù)器； 具有校時功能，可以分別對時及分進行單獨校時，使其校正到標準時間； 整點具有報時功能，當時間到達整點前鳴叫五次低音（500HZ），整點時再鳴叫一次高音（1000HZ）。

6、 （2）設計要求 熟悉集成電路的引腳安排； 掌握各芯片的邏輯功能及使用方法； 設計的數(shù)字鐘以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間，小時計時為“12翻1” ； 當電路出現(xiàn)走時誤差時，電路具有校時功能。要求手動快校時、快校分或慢校時、 慢校分。 第二章 系統(tǒng)總體方案設計1.1方案一 數(shù)字電子鐘的邏輯框圖如圖所示。它由555集成芯片構成的振蕩電路、分頻器、計數(shù)器、顯示器和校時電路組成。555集成芯片構成的振蕩電路產(chǎn)生的信號經(jīng)過分頻器作為秒脈沖，秒脈沖送入計數(shù)器，計數(shù)結果通過“時”、“分”、“秒”譯碼器顯示時間。原理框圖：方案二： 由上圖的總體結構圖可知，該設計大概可以分部分：秒脈沖產(chǎn)生部分、計數(shù)部分、顯示部

7、分、校時部分。在秒脈沖產(chǎn)生部分中，可以用振蕩器或者555定時器予以實現(xiàn)，為了保證準確性，優(yōu)先選用振蕩器，但是由于個人技術問題，我們選用了555定時器來產(chǎn)生秒脈沖；在計數(shù)電路中，我們采用CD4518計數(shù)器，4518為雙BCD同步加法計數(shù)器。在顯示部分，我們采用CD4511芯片結合數(shù)碼管來實現(xiàn)。最后的校時部分用四2輸入與非門的CD4011芯片結合瓷片電容來完成。方案比較論證：比較可知方案二完成比較復雜，而且實現(xiàn)起來有難度，不如方案一簡單。用我們所學的數(shù)電知識完全可以設計出方案一的數(shù)字鐘。最佳選擇：方案一第3章 所選各部分單元電路的設計 3.1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

8、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，時個位和時十位計數(shù)器可以設計為12進制計數(shù)器或者24進制計數(shù)器，我們這里根據(jù)自己的意愿設計成24進制計數(shù)器。計數(shù)器的實現(xiàn)用的是74LS290采用8421BCD碼制。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。一.秒計數(shù)器電路：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所示，其中可作為向上的進

9、位信號與分個位的計數(shù)單元的相連。分個位和分十位計數(shù)單元電路結構分別與秒個位和秒十位計數(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。二分計數(shù)器電路： 分計數(shù)器電路與秒計數(shù)器電路一樣，采用的都是74290的8421碼制異步清零接成60進制。三時計數(shù)器電路：時個位計數(shù)單元電路結構仍與秒或個位計數(shù)單元相同，但是要求，整個時計數(shù) 單元應為24進制計數(shù)器，所以在兩塊74LS290構成的100進制中截取24，就得在24的時候進行異步清零。 3.2顯示器計數(shù)器實現(xiàn)了對時間的累計以8421BCD碼形式輸出，選用顯示

10、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4511作為顯示譯碼電路，選用4511八段共陽LED數(shù)碼管作為顯示單元電路。3.3校正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。 第四章 基于Proteus的軟件仿真4.1 簡介 Proteus軟件是由ISI

11、S和ARES兩個軟件構成。其中ISIS是一款智能電路原理圖輸入系統(tǒng)軟件，可作為電子系統(tǒng)仿真平臺，該軟件編輯環(huán)境既有良好的交互式人機界面，其設計功能強大，使用方便；ARES是一款高級布線編輯軟件，用于制作印制電路板（PCB）。 4.2仿真過程及結果分析 在仿真軟件上進行仿真.時鐘進行走動.效果見圖： 第五章 總結 通過這次對數(shù)字鐘的設計，讓我對已經(jīng)學的知識有了更進一步的理解，而且更進一步地熟悉了芯片的結構及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法；也鍛煉了自己獨立思考問題的能力和通過查看相關資料來解決問題的習慣。雖然這只是一次簡單的課程設計，但通過這次課程設計我們了解了課程設計的一般步驟，和設計中應注意的問題： 電路有些許復雜,報時器工作不正常，剛開始秒鐘走時過快，通過對振蕩器中電阻的調(diào)節(jié)讓時鐘走的更加準確，從來而達到計時目的。 報時電路工作不正常，到達正點時無法