学号： 本科课程设计 学 院 专 业 年 级 2017 级 姓 名 王永排 课程名称 物理电子工程学院 课程设计题目 指导教师 成 电子信息工程 数字电子技术课程设计 多功能数字钟电路设计 张丽 绩 2018 年 12 月 29 日 20175042004 课程设计成绩评定书 设计题目 姓 多功能数字钟电路设计 名 专业 指导教师 王永排 学号 20175042004 电子信息工程 班级 2017 级 1 班 张丽 联系电话 137007671 61 办公地点 理科楼 917 数字钟要实现的功能： 1. 设计个具有时、分、秒计时，6 位数字显示的 12 进制时钟电路 2. 具有快速的较时功能 3. 具有定时控制的闹钟功能,时间为 7:59 时响一分钟 设 计 任 务 指 导 教 师 评 语 成 绩： 学院意见： 学院院长（签名）： 指导教师（签名）： 201 年 月 日 201 年 月 日 目 录 1 课程设计目的…………………………………………………………………………… 1 2 课程设计要求及课程设计指标………………………………………………………… 1 3 设计方案………………………………………………………………………………… 1 3.1 方案比较………………………………………………………………………… 1 3.2 总体框图设计…………………………………………………………………… 2 4 功能模块设计………………………………………………………………………… 3 4.1 电路设计………………………………………………………………………… 3 4.2 参数分析与仿真………………………………………………………………… 7 4.3 实物图…………………………………………………………………………… 9 4.4 电路组装和调试………………………………………………………………11 5 设计总结………………………………………………………………………………11 6 心得体会………………………………………………………………………………12 参考文献…………………………………………………………………………………13 多功能数字钟电路设计 1 课程设计目的 ① 进一步掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。 ② 进一步掌握数字钟的设计方法和和计数器相互级联的方法。 ③ 进一步掌握数字系统的设计和数字系统功能的测试方法。 ④ 进一步掌握数字系统的制作和布线方法。 2 课程设计要求及课程设计指标 2.1 设计要求 本课题是设计一个 12 进制多功能数字钟，以数字形式显示时，分，秒的时间 ， 要求有手动校时分秒的基本功能，以及整点报时功能的扩展功能。 2.2 设计指标 a.基本功能：数字钟具有显示时、分、秒的功能。 b.扩展功能：①有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标 准时间；②计时过程具有定时功能，当时间到达 7 点 59 分时，蜂鸣器会响 1 分钟。 d.并且要求走时准确。 3 设计方案 3.1 方案比较 该电路包括多谐振荡电路、分频器、计数器、译码电路、显示电路、校时电路, 蜂鸣器。其中计数器可以有多种实现方案。 方案一：计数器采用 74LS161 芯片来实现 6 进制、10 进制、4 进制、3 进制 的功能，来进行秒、分、时的精确进位。但是此芯片价格偏贵，而且需要附加的电 路零件过多，导致系统过于臃肿，不简洁。 方案二：计数器采用 74LS90 芯片来实现 6 进制、10 进制、4 进制、3 进制的 功能，来进行秒、分、时的精确进位。此芯片价格便宜，而且不需要附加太多门电 路，能更好的完成此次电路的设计。 在设计电路时由于要考虑成本问题和整个系统的大小以及 PCB 电路板的空间位 置，所以使用上述方案二。 3.2 总框图设计 本次设计方案分为基本电路和扩展电路。基本电路包括振荡电路，分频电路， 计数器电路，译码电路，和校时电路。扩展电路是定时电路，来进行功能的进一步 扩展。整体设计框图如下图 1。 数码 显示 数码 显示 时-十位-译 码器 时-个位-译 码器 时-十位-计 555 振荡器 数器 时-个位-计 分-十位-计 位 器 以 及数器 数器进分频器 校时电路 定 时 电 路 电源 1HZ 脉冲输入 数码 显示 数码 显示 分-个位-译 码器 分-十位-译 码器 1 数码 显示 数码 显示 秒-十位-译 码器 秒-个位-译 码器 秒-个位-译 秒-个位-计 分-个位-计 秒-十位-计 分频器 数器进 位 器 以 及 数器 分频器 数器 校时电路 图 1 设计总体框图 4 功能模块设计 4.1 电路设计 4.1.1 振荡电路 555 与 RC 组成的多谐振荡器，产生频率 f=1kHz 的方波信号，则可设计出相 应的电路，其中 RP 可微调振荡器的输出频率 f 。555 由电阻分压器、电压比较器、 基本 R-S 触发器、放电三极管和输出缓冲器 5 部分组成。要产生秒脉冲既可以采用 555 脉冲发生电路也可以采用晶振脉冲发生电路。但是相比二者的稳定性，晶振电 路比 555 电路能够产生更加稳定的脉冲，所以最后决定采用晶振脉冲发生电路。石 英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易调整，它是电子钟的 核心，用它产生标准频率信号，再由分频器分成秒时间脉冲。晶体振荡器电路给数 字钟提供一个频率稳定准确的 32768 Ｈ z 的方波信号，可保证数字钟的走时准确及 稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路，如 图 2 所示。 2