1、. 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告題 目多功能數(shù)字鐘學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院專 業(yè) 測控技術(shù)與儀器班 級學(xué)生姓名學(xué) 號 2014年1月6日至1月10日 共 1 周 指導(dǎo)教師（簽字）數(shù)字時鐘摘要數(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(jī)械時鐘相比，它一般具有走時準(zhǔn)確顯示直觀無機(jī)械傳動裝置等優(yōu)點，因而得到了廣泛的應(yīng)用：小到人們的日常生活中的電子手表、電子鬧鐘，大到車站碼頭機(jī)場等公共場所的大型數(shù)字顯電子鐘。本課程設(shè)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74LS160(10進(jìn)制計數(shù)器)、74LS00(與非門芯片)等連接成60和24進(jìn)制

2、的計數(shù)器,再通過數(shù)碼管顯示，構(gòu)成簡單數(shù)字時鐘。關(guān)鍵詞數(shù)字時鐘、計數(shù)器、555芯片、分頻器 技術(shù)要求1、能顯示24小時制的時、分、秒（23小時59分59秒）； 2、具有校時功能，可以分別對時或分進(jìn)行單獨校時，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時間；3、用555定時器組成的多諧振蕩器產(chǎn)生時鐘脈沖，脈沖頻率穩(wěn)定在1KHz；4、用三級74LS90組成千分頻器，用千分頻器將555多諧振蕩器產(chǎn)生的1KHz時鐘脈沖降頻到1Hz。 5、具有鬧鐘功能。一、系統(tǒng)綜述數(shù)字時鐘電路是一個典型的數(shù)字電路系統(tǒng)，其由時、分、秒計數(shù)器以及校時和顯示電路組成。其主要功能為計時、校時。利用60進(jìn)制和24進(jìn)制遞增計數(shù)器子電路構(gòu)成數(shù)字時鐘系統(tǒng)，由2個6

3、0進(jìn)制同步遞增計數(shù)器完成秒、分計數(shù)，由1個24進(jìn)制同步遞增計數(shù)器完成小時計數(shù)。秒、分、時計數(shù)器分別都以兩個74LS160同步級聯(lián)而成，秒、分、時計數(shù)器之間采用異步級聯(lián)的方式。顯示器 顯示器 顯示器24進(jìn)制 60進(jìn)制 60進(jìn)制時計數(shù)器 分計數(shù)器 秒計數(shù)器清零電路校時電路 校分電路數(shù)值比較器數(shù)值比較器顯示器燈顯示器60進(jìn)制分計數(shù)器24進(jìn)制 時計數(shù)器分頻器555振蕩器圖1. 設(shè)計框架圖二、單元電路設(shè)計1、60進(jìn)制計數(shù)器分和秒的計數(shù)器為60進(jìn)制計數(shù)器，該計數(shù)器有兩片74LS160十進(jìn)制計數(shù)器U1、U2和一片74LS13與非門組成。圖2. 60進(jìn)制計數(shù)器電路圖第一個狀態(tài) 最后一個狀態(tài)圖3. 60進(jìn)制計數(shù)

4、器模擬結(jié)果2、24進(jìn)制計數(shù)器時的計數(shù)器為24進(jìn)制計數(shù)器，該計數(shù)器有兩片74LS160十進(jìn)制計數(shù)器U13、U17和一片74LS10與非門組成。圖4. 24進(jìn)制計數(shù)器電路圖第一個狀態(tài) 最后一個狀態(tài)圖5. 24進(jìn)制計數(shù)器模擬結(jié)果3.555多諧振蕩器石英晶體振蕩器具有體積小、重量輕、可靠性高、頻率穩(wěn)定度高等優(yōu)點，被應(yīng)用于家用電器和通信設(shè)備中。因其具有極高的頻率穩(wěn)定性，故主要用在要求頻率十分穩(wěn)定的振蕩電路中作諧振元件。用石英晶體振蕩器作為脈沖產(chǎn)生器，能夠使數(shù)字時鐘達(dá)到很高的精度。同時成本也相對較高。這里是采用的是有555芯片組成的多諧振蕩器來作為頻率脈沖產(chǎn)生器，其輸出的脈沖頻率為1KHz。555芯片組成

5、的多諧振蕩器要輸出符合要求的頻率脈沖，其對電阻和電容的精度要求較高。不太容易輸出嚴(yán)格符合要求的頻率脈沖。由公式得：T0.7（R2 + 2R1）C2 f = 1/ T1.44/（R2 + 2R1）C2計算得：C2 = 1.0uF；R2 = 440； R1 = 500經(jīng)仿真模擬把R2 調(diào)整為400時，輸出頻率更加接近于1KHz。圖6. 555多諧振蕩器電路圖圖7. 555多諧振蕩器模擬結(jié)果4.千分頻器千分頻器由3個74LS90級聯(lián)而成，每級分頻將頻率為上一級的十分之一。三級級聯(lián)組成千分頻器，把555多諧振蕩器產(chǎn)生的1KHz脈沖降低到1Hz，用以供計數(shù)器計數(shù)，達(dá)到時鐘的效果。圖8. 千分頻器電路圖（

6、圖中函數(shù)信號發(fā)生器輸出的為10KHz的方波信號）圖9. 千分頻電路模擬結(jié)果5振蕩器和分頻器連接6.時鐘電路（包括校時電路）把兩個 60進(jìn)制計數(shù)器和一個24進(jìn)制計數(shù)器一異步級聯(lián)的方式連載一起，就組成了數(shù)字時鐘的電路。其中開關(guān)J1控制整體清零，J2控制校準(zhǔn)時，J3控制秒清零，J4控制校準(zhǔn)分。校時、分脈沖由脈沖發(fā)生器提供，每經(jīng)過一個脈沖周期被校準(zhǔn)計數(shù)器的個位增加一。圖6. 時鐘電路圖7、鬧鐘功能鬧鐘功能和上述部分一樣，通過設(shè)置時、分?jǐn)?shù)值，鏈接兩邊顯示器通過比較器比較結(jié)果輸出信號三、系統(tǒng)綜述使用經(jīng)千分頻器處理過的555多諧振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號，代替函數(shù)信號發(fā)生器給時鐘電路提供脈沖信號。經(jīng)過把上述各單元

7、電路組合在一起就構(gòu)成了數(shù)字時鐘的整體電路，該電路基本上實現(xiàn)了設(shè)計要求。圖8. 總體電路圖 圖9總體電路圖結(jié)束語這次課程設(shè)計是對這學(xué)期數(shù)字邏輯課程所學(xué)內(nèi)容的一次綜合練習(xí)，從中不僅強(qiáng)化了我對教材中知識的理解和掌握。而且也拓展了我在數(shù)字電子技術(shù)方面的知識，和對自己所學(xué)專業(yè)的認(rèn)識。課程設(shè)計更是一個把所學(xué)知識應(yīng)用于實踐的過程，它對我動手能力的提高不言而喻。同時我從這次課設(shè)中知道：知識不僅僅是寫在書本上的文字和死板的理論，它更是指導(dǎo)我們實踐的工具。一些比較簡單的邏輯器件，經(jīng)過一定的理論知識分析，將它們組合在一起就構(gòu)成了我們生活中普遍應(yīng)用，幾乎必不可少的電子時鐘。完成課程設(shè)計的任務(wù)以后，看到自己的成果感到很有成就感，從而加強(qiáng)了自己對本課程的興趣，更加有利于對本課程方面知識的進(jìn)一步拓展性學(xué)習(xí)。參考文獻(xiàn)1. 林濤主編 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 清華大學(xué)出版社 2006.062. 姜書艷主編 數(shù)字邏輯設(shè)計及應(yīng)用 清華大學(xué)出版社 2007.123. William Kleitz 陶國彬、趙玉峰譯 數(shù)字電子技術(shù)從電路分析到技能實踐 科學(xué)出版社 2008.014. 荀殿棟 徐志軍 數(shù)字電路設(shè)計實用手冊 電子工業(yè)出版社 2003.07元器件明細(xì)表，附圖序 號名 稱 型號參數(shù)數(shù)量1加法計數(shù)器74LS160D102555定時器555-VIRTUAL13非門74