数字钟兼钟控定时器
第1章概述
1.1 课题背景
由于我门学习了数字电子技术等课程，另外还做过模拟、数字电子技术等实践训练。为了达到设计要求，所以根据自己掌握的数字电路知识，再结合其他专业课知识，我选择了《数字电子钟兼钟控定时器》这个题目。在制作这个电路的基础上可以看出自己对数字电路及其它专业课的掌握程度，因而很适合毕业设计的题目要求。再者数字电子钟在我们的实际生活中经常见到，它的精度、稳定性远远超过了机械钟表，因此得到了广泛的使用。
1.2 发展现状
随着社会的进步，信息化产业的发展，出现的高科技产品的技术含量也越来越来高，数字电子技术的掌握和发展是对新知识新技术接轨的一种直接途径；再加上定时器部分自动设置的结合可以说这也是一个现代化产品。虽然现在它的技术含量并不高，但我相信通过努力创新和不断的改进与改装，也将会成为一种实用性强、水平高的产品。可以知道《数字电子钟兼钟控定时器》这是以社会生活相接轨的课题，因此它会得到社会的认可和使用。
第2章设计工具的简介
2.1 Protel DXP简介
随着科技与技术的发展，手工制作印制板逐渐被软件代替了。Protel DXP就取代了在电子行业的手工印制板，Protel DXP功能具有：电路原理图的设计
2.2 数字电子技术简介
数字电子技术是一门发展迅速、实践性和应用性很强的技术。《数字电子技术》内容包括数制和码制、逻辑代数基础知识、逻辑门电路、集成触发器和脉冲信号的产生和整形等。还包括内容有组合逻辑电路、时序逻辑电路、数模和模数转换器、半导体存储器和可编程逻辑器件，介绍了中规模集成电路的逻辑功能及其扩展运用，侧重于培养学生综合运用所学知识正确选择集成器件进行逻辑设计和解决较复杂问题的能力。
第3章基本原理与方案设计
3.1 基本原理
数字电子钟一般由六个部分组成，其中振荡器和分频器组成标准的秒信号发生器，由不同进制的计数器、译码器和显示器组成计时系统。秒信号送入计时器进行计数，把累计的结果以“时”、“分”、“秒”的十进制数字显示出来。“时”显示由二十四进制计数器、译码器和显示器构成，“分”、“秒”显示分别由六十进制计数器、译码器和显示器构成。
3.2 方案设计
3.2.1 方案一
分析数字电子钟的原理，可分为以下几个模块进行设计：①60Hz标准脉冲发生器：60Hz标准脉冲发生器是数字钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量。通常用晶体振荡器发出的脉冲经过整形、分频获得60Hz的标准秒脉冲。②计数译码显示:秒、分、时分别为六十、六十、二十四进制，可以采用同步或异步中规模计数器完成。③译码采用4/7译码器驱动共阳极数码管。④校正电路：由于走时不准确而造成显示的时间快或慢，就要对表进行校准。这一功能利用手动单脉冲或连续脉冲对其进行校准。⑤整点报时电路：当数字钟显示59min变为00min时，开始整点报时。⑥定时定闹电路：如定开时间到，则继电器开触点闭合，如定关时间到，则继电器常开触点断开。其原理框图如图 3.2.1所示。
振荡器可采用集成电路555定时器与RC组成的多谐振荡器，或者石英晶体振荡器；分频器可以采用CD4060通用型集成电路产生标准的分频信号；可以采用4片双十进制计数器74LS390构成8位十进制计数器，采用74LS48组成译码驱动电路。
3.2.2 方案二
根据设计任务和原理，数字钟可用中小规模集成电路制作，也可用大规模集
时
图3.2.1 数字钟兼钟控定时器方案一框图
成电路制作。数字钟专有集成电路有多种，有的没有定时功能，有的只有单定时功能。而本课题要求具有双定时功能，通过查找资料可知，可以选用集成电路LM8364较为合适。 其原理框图如图3.2.2所示：
图3.2.2 数字钟兼钟控定时器方案二框图
LM8364除了用做数字钟外，还可兼做钟控定时器。这种钟控定时器具有24h
任意时间开、任意时间关、1h定时输出等功能，适合家庭某些电器每天一次的自动控制。数字钟由60Hz信号产生电路、时钟IC、LED显示、整点报时电路、定时定闹电路、控制电路等组成。
3. 3 方案论证与比较
数字钟可用中小规模集成电路制作，也可用大规模集成电路制作。若用方案一的中小规模集成电路制作，至少需要震荡器、分频器、计数器、显示器等电路，所用的元器件较多，仅计数器就需要好多块，虽然原理简单，但所画出的原理图比较复杂，功能单一。如果用方案二中的LM8364设计数字钟兼钟控定时器，其电路较为简单，而且实用可靠，走时准确，制作容易。如果仅显示时间之用，只需振荡器、时钟集成电路和显示器就能实现。因此本课题采用方案二中的时钟专用大规模集成电路来设计制作。
第4章 核心器件介绍
4.1 LM8364简介
LM8364是日本三洋公司的产品，是采用PMOS 工艺制成的大规模集成电路，电源电压范围宽（直接驱动LED 显示，电源为6.5~16V ，驱动荧光数码管显示，电源为6.5~21V ）。LM8364的引脚如图4.1.1所示。
LM8364具有如下特点：除实时显示“时/分”外，还可显示“月/日” ；可按12h 或24h 方式工作，12h 系统带有AM/PM 显示；可设置两个报警输出；有减法计时的定时功能，最大定时59min ；在出现电源断电等故障时可全位“闪烁”显示。
4.2 LM8364内部电路框图
CR
1输出（定开输出） PM AM 输出 1 Hz 10小时b 和c 24/12 f
（定开输入）报警1g
50/60Hz —a 50/60Hz —b
d c e
（定关输入）报警2 f
g
V SS a 与d
10分 报警1 b
e 报警2 c
（定关输出）报警2 f
打盹输入/—分g
V DD a 分c b 分d —分e
图4.1.1 LM8364的引脚图
LM8364内部电路复杂，由振荡器、分频器、加计数器、减计数器、驱动电路等组成。LM8364内部电路方框图如4.2.1所示。
4.3 LM8364的功能
（1）1脚CR输入：1脚输入RC=150kΩ×6800pF时，则产生f0=1600Hz
的振荡，经内部32级分频后得到50Hz的时钟信号；1脚输入RC=130kΩ×6800pF时，则产生f0=1920Hz的振荡，经内部32分频后得到60Hz的时钟
信号。用50Hz交流电源时，工频50Hz可作为时钟输入。
（2）4脚12/24小时选择：悬空为12h工作，连接V DD为24小时（利
用AM与PM及10小时b/c端。
（3）6脚50/60Hz选择：悬空时用60Hz工作，连接V DD时用50Hz工
作。
（4）10脚秒显示输入：按S6，分钟位置显示秒数字（如图4.3.1所示
功能示意图）。
（5）18脚打盹输入：按S7，显示“月/日”，且使两个报警输出暂停10
分钟。
（6）8脚调小时：按S2，可调小时。
（7）9脚调分钟：按S3，可调分钟。
（8）5脚定开输入：按S1，显示定开时间，同时按S2，可以调定开时间的“小时”时间；按S1的同时按S3，可以调定开时间的“分钟”时间。
（9）11脚定关输入：按S4，显示定关时间，同时按S3，可以调倒计时时间。倒计时时间可设置为1~59min的某一数值。
（10）12脚倒计时输入：按S5，显示59min，同时按S3，可以调倒计时时间。倒计时时间可以设置为1~59min的某一数值。
（11）定开功能：到定开时间，42脚输出高电平，此时若按打盹输入S7，则42脚输出变为底电平，维持10min后又变为高电平。42脚输出的高电平维持59min后自动变为底电平。当42脚为高电平时，按报警1关闭输入S8，42脚变为低电平。
（12）定关功能：到定关时间，17脚输出高电平，此时若按打盹输入S7，
则17脚输出变为底电平，维持10min后又变为高电平。17脚输出的高电平维持59min后自动变为底电平。当17脚为高电平时，按报警2关闭输入S9，17脚变为低电平。
（13）计时功能：按S5，15脚输出高电平，到倒计时时间后，15脚输出变为低电平。为配合LM8364，应采用内部为共阴极且为单阴极连接的发光二极管显示屏，共阴单阴LED显示屏的第一脚为公共阴极。对于其余各脚，可自己测出对应的字段。
CR
报警
报警
打盹
图4.2.1 LM8364内部电路方框图
图4.3.1 8364功能示意图
+V DD
S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 7 S 8 S 9
第5章设计过程
5.1 60Hz信号产生电路
数字钟走时是否准确在于60Hz信号的精确度。LM8364的第一脚可外接RC 产生50/60Hz信号，用此方法精度较低。图5.1.1所示的3种电路能产生60Hz 精密信号。（a）图的集成电路为MM5369；（b）图用CD4060和与非们CD4012构成，用MM5369电路虽然方便，但CD4060比MM5369更容易买到；（c）图用CD4040和反相器组成，CD4040是12级脉动进位二进制分频电路，其12脚 Q8输出频率f0≈60.01465201Hz，其误差§≈2.442×10-4。本数字钟采用（b）图所示的电路作为时钟信号。
60Hz信号产生电路图（a）
60Hz信号产生电路图（b）
60Hz信号产生电路图（c）
图5.1.1 60Hz信号产生电路
CD4060为14位二进制串行计数器/分频器，其内部带有振荡器，可外接电阻和电容构成RC振荡器，也可以通过外接晶体构成高精度的振荡器。CD4060有14级计数器，但只引出10个输出端。CD4060还有一个公共的清零端，只要在清零端加一个高电平或正脉冲，即可使计数器输出全部为“0”电平，并迫使振荡器停振。CD4060外接32768Hz的晶体和电阻产生32768H z的振荡信号，经内部电路分频后从13脚输出64Hz的信号，从CD4060的第3，2，1，5，脚取出Q14（2Hz），Q13（4Hz），Q12（8Hz）,Q10(16Hz)四个信号，使其每半秒封锁第2个与非门G2两次（即每秒可去掉4个脉冲），从而输出高精度的60Hz信号。其工作波形如图5.1.2所示。
关于精密60Hz信号的产生电路，除了图5.1.1所示的3种外，还有其他的电路形式，这里就不一一介绍了。
图.5.1.2 60Hz 信号产生原理
5.2 整点报时电路
当数字钟显示59min 变为00min 时，应整点报时。根据分析，十分位显示数字2，3，4，5时，十分位的g 段始终是亮的；十分位显示数字0与1时，十分位的g 段是灭的。因此十分位的g 段由亮变灭只发生在59min 变为0min 时，这样可用十分位的g 段作为整点报时的触发信号。
数字钟兼钟控定时器原理图如后附页〈一〉所示，图中没标型号的二极管为IN4148，电解电容的耐压为16V 。
整点报时由NE555构成的单稳态电路来控制。当十分位的g 段由亮变灭时，经微分限幅后触发IC 1的第二脚，IC 1的第三脚输出高电平，触发音乐片，奏响一手歌之后停止。由于第3脚的输出接有光敏电阻，因此白天光敏电阻的阻值小可触发音乐片，夜晚光敏电阻的阻值很大，不能触发音乐片。没有触发时IC1的第二脚电压大雨V DD /3（由R 1，VD 1，R 2决定），第3脚输出低电平。
假设忽略二极管VD 1的压降，根据IC 1的第二脚电压要求，应满足
1121
3
R R R >+
即
2R 1＞R 2
取R 2为51K Ω，但R 1不能取值过大，否则整点将无法触发单稳态电路，这里
取R 1为30K Ω。
1/4S
64Hz Q 9
G 1输出 16Hz Q 10 8Hz Q 12
4Hz Q 13
2Hz Q 14
O
R3与C2的取值应保证输出暂稳态的时间tp小于音乐片一手歌的时间，这里取R3为30KΩ，C2为33μF/16V的电解电容（因电源为9V），则t p为
t p=1.1R3C2=1.1?30?103?33?10-6=1.1S
选390Ω/ 1/4W，光敏电阻选择暗电阻大雨10MΩ音乐片选择HL9300F，R
6
的元器件。
5.3 定时闹钟电路
根据双定时功能，如定开时间到，则继电器常开触点闭合，如定关时间到，则继电器常开触点断开。定时定闹电路应为RS或JK触发器，在整机电路图中IC3A和IC3B构成基本RS触发器，C8与R34组成微分电路（它们的取值要根据经验来定），从而保证电源接通瞬间或者非门IC3的第1脚为高电平，第3脚输出低电平，三极管VT1截止，蜂鸣器不会向，继电器不会吸合。当定开定闹的时间到时，数字钟集成电路LM8364的第42脚输出输出高电平，使RS触发器置高电平，IC3的第3脚输出高电平，蜂鸣器响，继电器吸合。当定关时间到时，LM8364的第17脚输出高电平，RS触发器复位，VT1截止，继电器断开。
倒计时：按S5，LM8364的第15脚输出高电平，同时按S3，则调整倒计时时间，第15脚输出的高电平使VT1导通，继电器吸合；当倒计时时间到时，第15脚输出低电平，继电器断开。
5.4 误报时控制电路
VD11～VD15和IC5及或非门是为了防止调整时间产生误报时、继电器误动作或始终误闹。调小时/分钟、调定开/定关时间、调倒计时时间可能会出现十分位的g段由亮变灭的情况。为了防止误报时,调时间时,触发IC5构成的第二脚, 由IC5构成的单稳态电路的输出反相后使IC1复位,从而不能触发音乐片。调各种时间时可能经过定开/定关的时间,为了防止蜂鸣器误响或继电器误动作,调时间时, IC5第三脚输出的高电平加到LM8364的第14脚和第16脚,从而保证定开输出和定关输出为低电平,使VT1截止,保证继电器不会误动作,蜂鸣器不响。
R32与R9的取值方法与R3与C2相同,此时暂稳态的时间约取1～2min。整点
报时和定闹共用一个蜂鸣器,整点报时蜂鸣器唱歌,定闹时蜂鸣器发出蜂鸣声。
第6章原理图与PCB板设计
6.1 原理图的设计
根据对单元电路的分析和设计,我们可以设计出本课题的电路原理图,因此采用Protel DXP设计软件我们就可以很方便的画出电路原理图。但是在设计电路原理图之前,必须按照规范的流程进行设计,掌握好相关的原理图设计工具,并设置好相关的参数,这样才能方便快捷地设计出所需要的原理图。原理图如后附录一所示。
6.2 PCB板的设计
由于此电路采用单面板制作, 所以我们用Prtel DXP工具来设计生成PCB板, 其设计步骤为：
(1)单击File/New,新建设计数据库。
(2)进入刚建立的数据库，执行File\New命令，从选择原理图编辑器需（schemati Document）图标，双击该图标，建立原理图设计文档。
(3)双击文档图标，进入原理图设计编辑器，完成原理图设计。（需加载的:Miscellaneous.lib,路径C:\program files\Design Exploer 99\Liberey\Sch文件夹）
(4)使用Prtel 99的电器规则，执行菜单命令Tool\ERC对画好的电路原理图进行电器规则检查。若有错误情况进行改正。
(5)创建网络表可以生成具有元件名、元件封装、参数及元件之间连接关系的网络表。
(6)执行File\New菜单命令，从框中选择PCB设计编辑器（PCB Document）图标，双击图标建立PCB设计文档。
(7)装入元件封装库执行菜单命令Design\Add\Renove\Library或单击Browes PCB选项卡中的按钮，在“添加/删除元件库”对话框中选取所有元件所对应的
元件封装库1.Miscel laneous.lib，路径在(C:\program files\99\Liberey\PCB\Generic Footprints)文件夹。添加后，在该库中浏览到所要的元件
封装，进入元件编辑器，修改封装；2.自己所创建的各个元件封装库。路径在自己的数据库
(8)根据设计的电路确定电路板的尺寸。在K层，执行菜命令，绘制电路的边框。
(9)设置参数, 执行菜单Desing\Options，把电路板设置定义为单面板。设置布线规则：，Design\Rules左键单击Routing按钮，根据要求，在规则类(Rules Classos)中设置参数。选择Routing Layer，对布线工作层进行设置：左键单击Properties，在“布线工作层面设置”对话框“Pule Attributes”选项中设置Top Layer 为“Nt Used”设置Bottom Layer为“Any”。选择Width Constraint，左键单击Prperties，对整扳导线的宽度进行设置。若还需设置地线和电源的宽度，1.地线宽度设置：左键单击按钮，进入线宽规则设置界面，首先在Rule Scope区域的Filter king选择框中选择Net，然后Net在下拉框中选择GND（或），再在Rule Attributes区域将Minimum width 、Maximum width和Preferred三个输入框的线宽设置为2.5个mm。2.电源线宽的设置：左键单击Add按钮，进入线宽规则设置界面，首先在Rule Scope区域的Filter king选择框中选择Net，然后在下拉框中选择VCC（或+），再在Rule Attributes区域将Minimum width 、Maximum width 和Preferred三个输入框的线宽设置为2.5个mm;
(10)装入网络表执行菜单命令，然后在弹出的窗口中单击按钮，再在弹的窗口中选择电路原理图设计生成的网络表文件（矿展名为N）。如果没有错误，单击若出现错误提示，必须改正。若是返回原理图修改，改好后必须重新创建网络表再来加载。
(11)元件布局, 执行菜单命令Tools\Auto placement\Auto placer可以自动布局。布局关键性的一步，为了使布局更加合理，再进行手工调整，调整元件的位置和方向。
(12)行菜单命令Auto Routing\All，并在弹出的窗口中单击Route all按钮，程序即对印制电路板进行自动布线.
(13)如果对整板布线的结果不满意，可执行Tools\Un-Route\All命令，拆除布线，调整布局偶在布线。如果对某根导线的结果不满,可执行命令Tools\Un-Route\Conection，光标变为十字，单击不满意的导线即可拆除，然后执行Place\Interactive routing。光标变为十字，用和原理图中布线的相同方法手工绘制导线。
（14）步线完毕后，即可得到数字钟兼钟控定时器的PCB板图，如后附页〈二〉所示。
第7章安装、调试及功能实现
7.1安装
稳压二极管的好坏与正负极性的判别方法与普通二极管一样。开关二极管IN4148和玻璃外壳的3V稳压管外形一样，外壳上有字可以区别。但用久了，字都看不清，仅从外形来区分比较困难，因此可用万用表电阻挡来加以区分。将万用表拨到R×10k挡，用黑表棒接待测管的负极，红表棒接其正极，由表内叠层电池向管子提供反向电压。观察表针，若指针基本不动，停在“∞”处或有微小偏转的我为二极管；若表针有一定的偏转，则为稳压管。此方法适用于反向击穿电压比R×10K挡的表内叠层电池电压低的稳压管。
根据PCB图制作硬制板，根据工艺要求正确安装元器件，焊接MOS集成电路时，要求烙铁接地良好，最好断开电源用烙铁余热焊接。在焊接音乐片上的三极管和音乐片的引线时，烙铁速度要快。正确安装完毕并检查后按下6.2的调试步骤进行调试。
7.2 调试
数字钟兼钟控定时器的调试步骤为：
（1）接通电源，观察显示屏上的秒点是否闪烁，用频率计测试LM8364的第7脚输入信号的频率是否为60Hz。
（2）按S2，观察能否调“小时”（按住S2可调快“小时”）；按S3，观察能否调“分钟”。
（3）整点报时时按按S3，将分钟设置为59min，然后听下一分钟从59min变为00min时，蜂鸣器能否奏一首歌。若不能，用万用表测IC1的第2脚电压，分钟从59min变为00min时，第2脚电压应从高电平变为低电平，IC1的第3脚输出应从低电平变为高电平。若IC1的第3脚能从低电平变为高电平，需要再检查音乐片电路，测量音乐片的电源电压是否为3V、音乐片及上所焊的三极管是否
烧坏、蜂鸣器是否损坏。不能整点报时的主要原因是IC2的第2脚没有负脉冲触发信号，可以通过调整R1和R2的阻值之比使负脉冲触发第2脚。没有触发时，IC1的第2脚电压应大于V DD/3，触发时应小于V DD/3。本电路中对R1、R2的阻值要求比较严格。另一主要原因是音乐片烧坏。由于音乐片比较容易烧坏，因此一定要检查音乐片的电源电压是否为3V（不能太高），而且触发的电压也不能太高。
（4）定开/定关，按S1设置定开时间，按S4设置定关时间。定开时间到时，用万用表测量LM8364的第42脚电压应为高电平，测IC3的第3脚电压应为高电平，VT1导通。当S6闭合（拨段开关处于定时位置）的时候，继电器吸合，当S7闭合的时候，蜂鸣器鸣叫。定关时间到的时候，测LM8364的第17脚，其输出应为高电平，而且RS触发器复位，三极管VT1截止，继电器断开。
（5）倒计时按S
5，用电压表测LM8364的第15脚输出电压应为高电平，继
电器吸和。按S
5同时按S
3
，可设置倒计时时间，倒计时时间到时，再测LM8364
的第15脚电压是否为低电平，此时继电器应断开。
（6）调整分钟时间，使分钟时间经过59min和00min（如原来时间 AM 2：30，现调整为AM 3：10），听蜂鸣器是否唱歌。闭合S
7
（拨段开关处于定闹位置），设置定开时间，使时间经过定开时间（如原来的时钟时间为AM 2：30，设定开时间为AM 4：30，将时钟时间改为AM 5：40），听蜂鸣器是否鸣叫。用同样的方法设置定关时间，调整时钟时间，使时钟时间经过定关时间，测量LM8364的第17脚电压是否为底电平。
7.3 功能实现及拓展
对6.2中各项调整完毕后，观察数字钟走时是否准确，这项工作需要较长时间（如1个月或3个月或更长时间）才能完成。如果走时不准，可调节微调电容进行调整。根据长期实践，利用原理图（附录一）制作的数字钟兼钟控定时器，走时准确，工作可靠，整点报时时间为早上7点至傍晚7点。
鉴于时间和水平的限制，其实我们还可以对数字钟的功能进行扩展，如增加星期显示，增加用发光二极管做成的摆钟，是数字钟的功能更齐全。
第8章总结与致谢
8.1 总结
本课题使用LM8364核心集成块，结合数字电子技术并采用Protel DXP进行原理图和PCB板的设计，完成和实现了一个运用电路基础分析、模拟数字电路、电子电路制作等综合知识的设计目的以及功能要求，完成了时、分、秒数字的准确显示同时兼并了各种定时的功能，超过了其他传统的机械性钟表，完全实现数字化，具有较强的通用和实用价值。
虽然在设计本系统之初，我已对一个完整课题的设计有一定的基础和了解，但是在格式和综合运用各方面等方面还存在较大的问题。通过在指导老师等帮助下，我首先用了一段时间对数字电路的知识进行了温习，然后再根据以前对Protel DXP的实训操作进行反复练习，最后对各个需要用到的知识有了一定的掌握和分析能力。
在这之后的几个星期中，我计划的安排了设计时间，即此课题的需求分析、总体设计、详细设计、系统调试等步骤，分阶段地完成各设计任务。接着，根据设计任务书以及需求分析的要求，对设计内容进行规范化和具体化，并以前台Word作为界面的设计工具对本课题进行了详细的设计。
在完成本设计的过程中，我既感受到面对复杂问题时的懵懂，也体会到问题得以解决时的快乐。同时，也总结了以下一些经验：
（1）一个详细完整的设计计划对完成一项任务的重要性。实际上，我对这次设计着手较早，但由于刚开始时间较松，进度较慢。到后来感觉设计时间的紧迫性才全身心投入到制作之中，以便按时完成了任务。
（2）学习设计一个系统课题，实践是最好的方法。我对电路和软件设计的学习实际上分为两个阶段。前一阶段因课时内容而学习，而在这一阶段中，我总有隔雾观花的感觉，一些知识不是很扎实。后一阶段通过实践学习，很多前一阶段不甚了解的问题都迎刃而解。
（3）要学会抓住课本和运用互联网工具。课本是完成设计的基础，而互联网是一个具有大量资源的信息宝库，我们必须综合运用。
总结这次设计的过程，取得了更多的收获，但也有些地方设计的不是很完美。还有一些需要提高和改进的地方。
（1）是系统的功能实现并不完全，有一些实际工作中需要用到的功能在分析时没有考虑进去，也没能实现。
（2）是设计过程中时间分配不合理，后期较为紧张的时间给我的工作带来很大的被动。
（3）是知识积累的不够完整，有很多知识都是临到用了才去重点补习，这样学到的知识毕竟不牢，而且用起来也不灵活。
总之，经过这次毕业设计，我感觉自己从理论到实际操作都有很大的提高，也深刻认识到要完成一项任务，首先必须要有一个详细周密的计划，系统的思维方式与方法。对待一个新的问题要有耐心，要善于运用已有的资源来解决，其次要勇于实践，在实践中发现和解决问题，要相信自己有解决问题的信心和能力。
8.2 致谢
在设计和论文写作的整个过程中，指导教师赵老师在各个方面都给予了全面的指导和帮助。老师精深渊博的知识，求实创新、勤奋严谨的治学风范，忘我的工作作风时刻熏陶着我。老师的因材施教、诲人不倦的授业精神给我留下了深刻的印象，这将使我受益终身。
感谢四川航天职业技术学院电子工程系老师多年来在学习、工作上给予我的热情关怀、指导与帮助。
另外，也感谢一些同学在我完成设计时提出了很多宝贵的意见和无私的帮助。
最后，特别感谢父母多年来在学习上、生活上的理解与大力支持。
EDA设计 使用Quartus II进行多功能数字钟设计 院系：机械工程 专业：车辆工程 姓名：张小辉 学号： 指导老师：蒋立平、花汉兵 时间： 2016年5月25日
摘要 本实验是电类综合实验课程作业，需要使用到QuartusⅡ软件，（Quartus II 是Altera公司的综合性PLD/FPGA开发软件，原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（Altera Hardware 支持Description Language）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程）。本实验需要完成一个数字钟的设计，进行试验设计和仿真调试，实验目标是实现计时、校时、校分、清零、保持和整点报时等多种基本功能，并下载到SmartSOPC实验系统中进行调试和验证。 关键字：电类综合实验 QuartusⅡ数字钟设计仿真
Abstract This experiment is electric comprehensive experimental course work and need to use the Quartus II software, Quartus II is Altera integrated PLD / FPGA development software, schematic and VHDL, Verilog HDL and AHDL (Altera hardware description language support) etc. a variety of design input form, embedded in its own synthesizer and simulator can complete hardware configuration complete PLD design process from design entry to). The need to complete the design of a digital clock, and debug the design of experiment and simulation, the experimental goal is to achieve timing, school, reset, keep and the whole point timekeeping and other basic functions, and then download to the smartsopc experimental system debugging and validation. Key words: Electric power integrated experiment Quartus II Digital clock design Simulation
课程设计任务书 学生姓名： XXX 专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 多功能数字钟电路设计 初始条件：74LS390，74LS48，数码显示器BS202各6片，74LS00 3片，74LS04，74LS08各 1片，电阻若干，电容，开关各2个，蜂鸣器1个，导线若干。 要求完成的主要任务: 用中、小规模集成电路设计一台能显示日、时、分秒的数字电子钟，要求如下： 1.由晶振电路产生1HZ标准秒信号。 2.秒、分为00-59六十进制计数器。 3.时为00-23二十四进制计数器。 4.可手动校正：能分别进行秒、分、时的校正。只要将开关置于手动位置。可分别对秒、分、时进行连续脉冲输入调整。 5.整点报时。整点报时电路要求在每个整点前鸣叫五次低音（500HZ），整点时再鸣叫一次高音（1000HZ）。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 多功能数字钟电路设计 摘要 (1) Abstract (2) 1系统原理框图 (3) 2方案设计与论证 (4)
2.1时间脉冲产生电路 (4) 2.2分频器电路 (6) 2.3时间计数器电路 (7) 2.4译码驱动及显示单元电路 (8) 2.5校时电路 (8) 2.6报时电路 (10) 3单元电路的设计 (12) 3.1时间脉冲产生电路的设计 (12) 3.2计数电路的设计 (12) 3.2.1 60进制计数器的设计 (12) 3.2.2 24进制计数器的设计 (13) 3.3译码及驱动显示电路 (14) 3.4 校时电路的设计 (14) 3.5 报时电路 (16) 3.6电路总图 (17) 4仿真结果及分析 (18) 4.1时钟结果仿真 (18) 4.2 秒钟个位时序图 (18) 4.3报时电路时序图 (19) 4.4测试结果分析 (19) 5心得与体会 (20) 6参考文献 (21) 附录1原件清单 (22) 附录2部分芯片引脚图与功能表 (23) 74HC390引脚图与功能表 (23)
数字钟的设计与制作 一、设计指标 1. 显示时、分、秒。 2. 可以24小时制或12小时制。 3. 具有校时功能，可以对小时和分单独校时，对分校时的时候，停止分向小时进位。校时时钟源可以手动输入或借 用电路中的时钟。 4. 具有正点报时功能，正点前10秒开始，蜂鸣器1秒响1秒停地响5次。（选做） 5. 为了保证计时准确、稳定，由晶体振荡器提供标准时间的基准信号。 二、设计要求 1. 画出总体设计框图，以说明数字钟由哪些相对独立的功能模块组成，标出各个模块之间互相联系，时钟信号传输 路径、方向和频率变化，并以文字对原理作辅助说明。 2. 设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。 3. 选择合适的元器件，并选择合适的输入信号和输出方式，在面包板上接线验证、调试各个功能模块的电路。在确 保电路正确性的同时，输入信号和输出方式要便于电路的测试和故障排除。（也可选用Mutisim仿真） 4. 在验证各个功能模块基础上，对整个电路的元器件和布线，进行合理布局，进行整个数字钟电路的接线调试。 三、制作要求 自行在面包板上装配和调试电路，能根据原理、现象和测量的数据检查和发现问题，并加以解决。 四、设计报告要求 1. 格式要求（见附录1） 2. 内容要求 ①设计指标。 ②画出设计的原理框图，并要求说明该框图的工作过程及每个模块的功能。 ③列出元器件清单，并画出管脚分配图和芯片引脚图。 ④画出各功能模块的电路图，加上原理说明（如2、5进制到10进制转换，10进制到6进制转换的原理，个位到 十位的进位信号选择和变换等）。 ⑥画出总布局接线图（集成块按实际布局位置画，关键的连接应单独画出，计数器到译码器的数据线、译码器到数 码管的数据线可以简化画法，但集成块的引脚须按实际位置画，并注明名称）。 ⑦数字钟的运行结果和使用说明。 ⑧设计总结：设计过程中遇到的问题及解决办法；设计过程中的心得体会；对课程设计的内容、方式等提出建议。 五、仪器与工具 1. 直流电源1台。 2. 四连面包板1块。 3. 数字示波器（每两人1台） 4. 万用表（每班2只）。 5. 镊子1把。 6. 线剥钳1把。 7. 斜口钳1把。
￥ 摘要 本设计针对数字钟PCB板设计较为复杂的问题，利用国内知名度较高、应用最广泛的电路辅助设计软件protel99se进行了电路板的设计。本设计介绍了各部分电路的构成及准确完成了数字钟PCB电路板的设计。本设计数字钟原理图分析入手，说明了在平台中完成原理图设计，电气检测，网络表生成，PCB设计的基本操作程序。数字钟的主要电路是由电源电路、显示电路、校时电路、晶体振荡电路组成。PCB是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。PCB的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。优秀的版图设计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。 关键词：数字钟；PCB；原理图；芯片 — 【
目录 前言 (1) 第一章@ 第二章绪论 (2) 数字钟的研究背景和意义 (2) 数字钟的发展和趋势 (2) 第二章系统电路的绘制 (3) 电路组成方框图 (3) 电路原理图制作 (3) 原理图环境设置 (4) 绘制原理图 (5) $ 电气规则检查及网络表输出 (7) 原理图分析 (10) 晶体振荡器 (10) 分频器 (11) 计数器电路 (12) 显示和译码电路 (12) 电源电路 (13) 第三章电路板PCB设计 (14) , PCB设计规范 (14) PCB设计流程 (17) 输出光绘文件 (21) PCB制件作 (23)
心得体会 (25) 参考文献 (26) 附图 (27) 附表 (28) "
前言 PCB（Printed Circuit Board），中文名称为印制线路板，简称印制板，是电子工业的重要部件之一。几乎每种电子设备，小到电子手表、计算器，大到计算机，通讯电子设备，军用武器系统，只要有集成电路等电子元器件，为了它们之间的电气互连，都要使用印制板。在较大型的电子产品研究过程中，最基本的成功因素是该产品的印制板的设计、文件编制和制造。印制板的设计和制造质量直接影响到整个产品的质量和成本，甚至导致商业竞争的成败。 Protel系列电子设计软件是在EDA行业中，特别是在PCB设计领域具有多年发展历史的设计界软件，由于其功能强大，操作简单实用，近年来成为国内发展最快。 Protel 99已不是单纯的PCB（印制电路板）设计工具，而是由多个模块组成的系统工具，分别是SCH（原理图）设计、SCH（原理图）仿真、PCB（印制电路板）设计、Auto Router（自动布线器）和FPGA设计等，覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。该软件将项目管理方式、原理图和PCB图的双向同步技术、多通道设计、拓朴自动布线以及电路仿真等技术结合在一起，为电路设计提供了强大的支持。 随着计算机事业的发展，在信息化时代，电路设计中的很多工作都可以用计算机来完成。这样就大大减轻了设计人员的体力劳动强度，并且保证了设计的规范性准确性。而Protel99SE技术已越来越为人们所关注,人们利用protel99SE绘制各种原理图，进而制作出各种各样的科技产品已经成为当今世界的一个不可或缺的组成部分，所以说Protel99SE技术已越来越显得重要。
多功能数字钟电路设计 一、数字电子钟设计摘要 (2) 二、数字电子钟方案框图 (2) 三、单元电路设计及相关元器件的选择 (3) 1.6进制计数器电路的设计 (3) 2.10进制计数器电路的设计 (4) 3.60进制计数器电路的设计 (4) 4.时间计数器电路的设计 (5) 5.校正电路的设计 (6) 6.时钟电路的设计 (7) 7.整点报时电路设计 (8) 8. 译码驱动及单元显示电路 (9) 四、系统电路总图及原理 (9) 五、经验体会 (10) 六、参考文献 (10) 附录A:系统电路原理图 附录B:元器件清单
一、数字电子钟设计摘要 数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。 此次设计数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟。而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路。通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。 二、数字电子钟方案框图 图1 数字电子钟方案框图
三、单元电路设计和元器件的选择 1. 6进制计数器电路的设计 现要设计一个6进制的计数器，采用一片中规模集成电路74LS90N芯片，先接成十进制，再转换成6进制，利用“反馈清零”的方法即可实现6进制计数，如图2所示。 图2
2. 10进制电路设计 图3 3. 60 进数器电路的设计 “秒”计数器与“分”计数器都是六十进制，它由一级十进制计数器和一级六进制计数器连接而成，如图4所示，采用两片中规模集成电路74LS90N串接起来构成“秒”“分”计数器。
- 数字电子技术课程设计报告 题目：数字钟的设计与制作 ： 专业：电气本一班 学号：姓名： 指导教师： 时间： - —
一、设计内容 数字钟设计 … 技术指标： （1）时间以24小时为周期； （2能够显示时,分,秒; （3）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; (4)计时过程具有报时功能,当时间到达整点前5秒进行蜂鸣报时; (5)为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号. ~ 二、设计时间： 第十五、十六周 三、设计要求： （1）画出设计的电路原理图； $ (2) 选择好元器件及给出参数，在原理图中反应出来； （3）并用仿真软件进行模拟电路工作情况； （4）编写课程报告。
！ 摘要 数字钟实际上是一个对标准频率（1Hz）进行计数的计数电路。振荡器产生的时钟信号经过分频器形成秒脉冲信号，秒脉冲信号输入计数器进行计数，并把累计结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。秒计数器电路计满60后触发分计数器电路，分计数器电路计满60后触发时计数器电路，当计满24小时后又开始下一轮的循环计数。一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、数码显示器等几部分组成。 振荡电路：主要用来产生时间标准信号，因为时钟的精度主要取决于时间标准信号的频率及稳定度，所以采用石英晶体振荡器。 分频器：因为振荡器产生的标准信号频率很高，要是要得到“秒”信号，需一定级数的分频器进行分频。 计数器：有了“秒”信号，则可以根据60秒为1分，24小时为1天的进制，分别设定“时”、“分”、“秒”的计数器，分别为60进制，60进制,24进制计数器，并输出一分，一小时，一天的进位信号。 译码显示：将“时”“分”“秒”显示出来。将计数器输入状态，输入到译码器，产生驱动数码显示器信号，呈现出对应的进位数字字型。 由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路可以对分和时进行校时。另外，计时过程要具有报时功能，当时间到达整点前10秒开始，蜂鸣器1秒响1秒停地响5次。 } 为了使数字钟使用方便，在设计上使用了一个变压器和一个整流桥来实现数字钟电能的输入，使得可以方便地直接插入220V的交流电就可以正常地使用了。关键词数字钟振荡计数校正报时
沈阳航空航天大学 课程设计报告 课程设计名称：计算机组成原理课程设计 课程设计题目：12小时数字钟电路设计与实现 院（系）：计算机学院 专业：计算机科学与技术 班级：34010104 学号：2013040101164 姓名： 指导教师：胡光元 完成日期：2016 年 1月 13 日
沈阳航空航天大学课程设计报告 目录 第1章总体设计方案 (2) 1.1设计原理 (2) 1.2设计思路 (2) 1.3设计环境 (2) 第2章详细设计方案 (2) 2.1算法与程序的设计与实现 (3) 2.2流程图的设计与实现 (4) 第3章程序调试与结果测试 (7) 3.1程序调试 (7) 列举出调试过程中存在的问题 (7) 3.2程序测试及结果分析 (7) 参考文献 (9) 附录（源代码） (10)
第1章总体设计方案 1.1设计原理 通过Verilog语言，编写12小时数字钟电路设计与实现的Verilog程序，一般的做法是底层文件用verilog写代码表示，顶层用写的代码生成的原理图文件链接组成，最后在加上输入输出端口。采用自上而下的方法，顶层设计采用原理图设计输入的方式。 1.2设计思路 1.实时数字钟显示功能，即时、分、秒的正常显示模式，并且在此基础上增加上，下午显示。 2.手动校准。按动方式键，将电路置于校时状态，则计时电路可用手动方式校准，每按一下校时键，时计数器加1；按动方式键，将电路置于校分状态，以同样方式手动校分。 1.3设计环境 （1）硬件环境 ?伟福COP2000型计算机组成原理实验仪 COP2000计算机组成原理实验系统由……… ?COP2000集成调试软件 COP2000集成开发环境是为…………. （2）EDA环境 ?Xilinx foundation f3.1设计软件 Xilinx foundation f3.1是Xilinx公司的可编程期间………….
EDA技术课程设计 多功能数字钟 学院：城市学院 专业、班级： 姓名： 指导老师： 20XX年12月
目录 1、设计任务与要求 (2) 2、总体框图 (2) 3、选择器件 (2) 4、功能模块 (3) （1）时钟记数模块 (3) （2）整点报时驱动信号产生模块 (6) （3）八段共阴扫描数码管的片选驱动信号输出模块 (7) （4）驱动八段字形译码输出模块 (8) （5）高3位数和低4位数并置输出模块 (9) 5、总体设计电路图 (10) （1）仿真图 (10) （2）电路图 (10) 6、设计心得体会 (11)
一、设计任务与要求 1、具有时、分、秒记数显示功能，以24小时循环计时。 2、要求数字钟具有清零、调节小时、分钟功能。 3、具有整点报时，整点报时的同时输出喇叭有音乐响起。 二、总体框图 多功能数字钟总体框图如下图所示。它由时钟记数模块（包括hour、minute、second 三个小模块）、驱动8位八段共阴扫描数码管的片选驱动信号输出模块（seltime）、驱动八段字形译码输出模块（deled）、整点报时驱动信号产生模块（alart）。 系统总体框图 三、选择器件 网络线若干、共阴八段数码管4个、蜂鸣器、hour(24进制记数器)、minute(60进制记数器)、second(60进制记数器)、alert(整点报时驱动信号产生模块)、 seltime(驱动4位八段共阴扫描数码管的片选 驱动信号输出模块)、deled(驱动八段字形译 码输出模块)。
四、功能模块 多功能数字钟中的时钟记数模块、驱动8位八段共阴扫描数码管的片选驱动信号输出模块、驱动八段字形译码输出模块、整点报时驱动信号产生模块。 (1) 时钟记数模块： <1.1>该模块的功能是：在时钟信号（CLK）的作用下可以生成波形；在清零信号（RESET）作用下，即可清零。 VHDL程序如下： library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity hour24 is port( clk: in std_logic; reset:instd_logic; qh:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); ql:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)); end hour24; architecture behav of hour24 is begin process(reset,clk) begin if reset='1' then qh<="000"; ql<="0000"; elsif(clk'event and clk='1') then if (qh<2) then if (ql=9) then ql<="0000"; qh<=qh + 1; else ql<=ql+1; end if; else if (ql=3) then ql<="0000"; qh<="000"; else ql<=ql+1; end if; end if; end if; end process; end behav; 仿真波形如下：
多功能数字钟电路的设计与制作 一、设计任务与要求 设计和制作一个多功能数字钟，要求能准确计时并以数字形式显示时、分、秒的时间，能校正时间，准点报时。 二、方案设计与论证 1．数字钟设计原理 数字电子钟一般由振荡器、译码器、显示器等几部分电路组成，这些电路都是数字电路中应用最广的基本电路。振荡器产生的1Hz的方波，作为秒信号。秒信号送入计数器进行计数，并把累计的结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。“秒”的计数、显示由两级计数器和译码器组成的六十进制计数电路实现；“分”的计数、显示电路与“秒”的相同；“时”的计数、显示由两级计数器和译码器组成的二十四进制计数电路实现。所有计时结果由七段数码管显示器显示。用4个与非门构成调时电路，通过改变方波的频率，进行调时。最后用与非门和发光二极管构成整点显示部分。
2．总体结构框图如下： 图14 总体框图 三、单元电路设计与参数计算 1．脉冲产生电路 图15 晶振振荡器原理图 图16 555定时器脉冲产生电路原理图 振荡器可由晶振组成(如图15)，也可以由555定时器组成。图16是由555定时器构成的1HZ 的自激振荡器，其原理是： 第一暂态2、6端电位为Vcc 3 1 ，则输出为高电平，三极管不导通，电容C 充电，此 时2、6端电位上升。当上升至大于Vcc 3 2 时，输出为低电平，三极管导通，电容C 放电， 11 21 C 1 R C 2 R O
此时2、6端电位下降，下降至Vcc 3 1 时，输出高电平，以此循环。根据公式C R R f )2(43.121+≈ 得，此时频率为0.991。 图17 555定时器波形关系 图18 555定时器产生1Hz 方波原理图 2．时间计数电路 图19 74LS161引脚图 74LS161功能表 v V 2 3 V 1 3 v U 1 74L S 161D Q A 14Q B 13Q C 12Q D 11R C O 15A 3B 4C 5D 6 E N P 7E N T 10 ~L O A D 9~C L R 1 C L K 2
小型智能系统设计与制作 学习情境一智能电子钟设计与制作 一、教学引导 学习目标： 1. 通过查阅资料，能分析电子钟的功能与技术要求，确定电子钟的基本结构； 2. 能根据功能与技术要求，进行显示器、键盘、时钟芯片等器件的选用； 3. 能根据小组成员的实际情况，合理分配学习性工作任务，制订实施计划； 4. 会制定任务设计方案及程序设计结构； 5. 会设计显示、键盘、时钟芯片等各种接口电路； 6. 能使用软件设计、仿真电路并进行PCB制作。 7. 能够整理设计文档，编写智能电子钟的使用说明书。 学习内容 1.接受智能电子钟的设计制作任务，阅读任务书 2.收集资料，了解相关知识 3.制订设计方案 4.显示、键盘等接口电路设计和PCB板设计、制作 5.智能电子钟硬件安装与调试 6.智能电子钟软件设计与调试 7.智能电子钟功能、技术指标测试 8.编写智能电子钟的使用说明书 9.文档资料归档 学习任务 1.完成智能电子钟的方案设计 2.完成智能电子钟的设计与制作 3.完成技术文档的编写 4.完成学习过程的自我评价表填写 二、任务分析 学习要求：在这一环节要求学生分组并结合一下引导问题查阅资料，在充分了解智能电子钟的种类以及各种智能电子钟的技术要求的情况下，确定本次设计的智能电子钟的用途，完成任务分析表、填写过程记录表。 1．任务书 任务：设计并制作一款智能电子钟。 基本要求： （1）以24h计时方式工作； （2）用数码管显示时间和日期； （3）通过按键可以选择显示内容、修改时间； （4）具有校时功能； （5）具有整点报时功能； （6）时间误差：≤0.02％。 可选要求： （1）可以设置闹钟时刻； （2）闹钟时刻到后，若不关闭闹铃，可以间隔5分钟闹一次；
本次设计题目：数字钟电路设计 1 简述 数字钟是一种用数字显示秒、分、时的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确，显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到了广泛的应用。小到人们日常生活中的电子手表，大到车站、码头、机场等公共场所的大型数显电子钟。在控制系统中也常用来做定时控制的时钟源。 2 题目要求 （1）具用时、分、秒十进制数字显示的计时器功能； （2）具有手动校时、校分的功能； （3）通过开关能实现小时的十二进制和二十四进制转换； （4）具有整点报时功能。 主要集成芯片： 计时单元74160 报时单元74192 3 总体方案设计 数字钟由振荡器、分频器、计数器、译码显示、报时等电路组成。其中振荡器和分频器组成标准秒信号发生器，直接决定计时系统的精度。由不同进制的计数器、译码器和显示器组成计时系统。将标准秒信号送入采用60进制的“秒计数器”，每累计60sec就发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60min，发出一个“时脉冲”，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用12或24进制计数器，可实现对一天12h 或24h的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态通过6位7段译码显示器显示出来，可进行整点报时，计时出现误差时，可以用校时电路校时、校分。数字钟的原理框图如图2.1所示。
时显示器校分控制电路 校时控制电路秒计时器 分计时器时计时器秒显示器 分显示器报时分频 晶振 图2.1 数字钟原理框图 4 单元电路设计提示 本题目的设计采用自下而上的层次电路设计法。先设计单元电路，再设计总电路。 （1） 秒脉冲产生电路 秒脉冲产生电路在此例中的主要功能有两个：一是产生标准脉冲信号，二是可提供整点报时所需要的频率信号。可用1Hz 的秒脉冲时钟信号源替代。 V11 Hz 5 V 图2.2 1Hz 的秒脉冲时钟信号源 （2） 秒、分、时计时器电路 秒计时器本质上为对1Hz 的秒脉冲时钟信号源进行60进制计数的计数器，其由一个10进制计数器（个位）和一个6进制计数器（十位）串接组成。个位与十位计数器之间采用同步级联复位方式，将个位计数器的进位输出端RCO 接至十位计数器的时钟信号输入端CLK ，完成个位对十位计数器的进位控制。十位计数器选择Q B 和Q C 端做反馈端，经与非门输出至控制清零端CLR ，形成6进制计数形式。十位
课程设计任务书 题目: 多功能数字钟的设计与实现 初始条件： 本设计既可以使用集成译码器、计数器、定时器、脉冲发生器和必要的门电路等，也可以使用单片机系统构建多功能数字钟。用数码管显示时间计数值。 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、课程设计工作量：1周。 2、技术要求： 1）设计一个数字钟。要求用六位数码管显示时间，格式为00：00：00。 2）具有60进制和24进制（或12进制）计数功能，秒、分为60进制计数，时为24进制（或12进制）计数。 3）有译码、七段数码显示功能，能显示时、分、秒计时的结果。 4）设计提供连续触发脉冲的脉冲信号发生器， 5）具有校时单元、闹钟单元和整点报时单元。 6）确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。 3、查阅至少5篇参考文献。按《******大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。 时间安排： 1、2013年 3 月18 日，布置课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。 2、2013 年3 月22日至2013 年5 月10 日，方案选择和电路设计。 3、2013 年5 月25 日至2013 年7 月2 日，电路调试和设计说明书撰写。 4、2013 年7 月5 日，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 1 引言 (1) 1.1 数字钟简介 (1) 1.2 EWB简介 (1) 2 方案选择 (3) 3 系统框图 (4) 4 分电路设计 (5) 4.1 脉冲产生电路 (5) 4.1.1设计要求 (5) 4.1.2所需元件 (6) 4.1.3元件介绍 (6) 4.1.4参数计算 (7) 4.1.5电路设计 (8) 4.2计数电路 (9) 4.2.1秒电路 (9) 4.2.2分电路 (11) 4.2.3时电路 (13) 4.3显示电路 (14) 4.3.1所需元件 (14) 4.3.2元件介绍 (14) 4.3.3原理说明 (14) 4.3.4电路设计 (15) 4.4整点报时电路 (15)
摘要 本设计针对数字钟PCB板设计较为复杂的问题，利用国内知名度较高、应用最广泛的电路辅助设计软件protel99se进行了电路板的设计。本设计介绍了各部分电路的构成及准确完成了数字钟PCB电路板的设计。本设计数字钟原理图分析入手，说明了在平台中完成原理图设计，电气检测，网络表生成，PCB设计的基本操作程序。数字钟的主要电路是由电源电路、显示电路、校时电路、晶体振荡电路组成。PCB是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。PCB的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。优秀的版图设计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。 关键词：数字钟；PCB；原理图；芯片
目录 前言 (1) 第一章绪论 (2) 1.1 数字钟的研究背景和意义 (2) 1.2 数字钟的发展和趋势 (2) 第二章系统电路的绘制 (3) 2.1 电路组成方框图 (3) 2.2 电路原理图制作 (3) 2.2.1 原理图环境设置 (4) 2.2.2 绘制原理图 (5) 2.2.3电气规则检查及网络表输出 (7) 2.3 原理图分析 (10) 2.3.1 晶体振荡器 (10) 2.3.2 分频器 (11) 2.3.3 计数器电路 (12) 2.3.4 显示和译码电路 (12) 2.3.5 电源电路 (13) 第三章电路板PCB设计 (14) 3.1 PCB设计规范 (14) 3.2 PCB设计流程 (17) 3.3 输出光绘文件 (21) 3.4 PCB制件作 (23) 心得体会 (25) 参考文献 (26) 附图 (27) 附表 (28)
前言 PCB（Printed Circuit Board），中文名称为印制线路板，简称印制板，是电子工业的重要部件之一。几乎每种电子设备，小到电子手表、计算器，大到计算机，通讯电子设备，军用武器系统，只要有集成电路等电子元器件，为了它们之间的电气互连，都要使用印制板。在较大型的电子产品研究过程中，最基本的成功因素是该产品的印制板的设计、文件编制和制造。印制板的设计和制造质量直接影响到整个产品的质量和成本，甚至导致商业竞争的成败。 Protel系列电子设计软件是在EDA行业中，特别是在PCB设计领域具有多年发展历史的设计界软件，由于其功能强大，操作简单实用，近年来成为国内发展最快。 Protel 99已不是单纯的PCB（印制电路板）设计工具，而是由多个模块组成的系统工具，分别是SCH（原理图）设计、SCH（原理图）仿真、PCB（印制电路板）设计、Auto Router（自动布线器）和FPGA设计等，覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。该软件将项目管理方式、原理图和PCB图的双向同步技术、多通道设计、拓朴自动布线以及电路仿真等技术结合在一起，为电路设计提供了强大的支持。 随着计算机事业的发展，在信息化时代，电路设计中的很多工作都可以用计算机来完成。这样就大大减轻了设计人员的体力劳动强度，并且保证了设计的规范性准确性。而Protel99SE技术已越来越为人们所关注,人们利用protel99SE绘制各种原理图，进而制作出各种各样的科技产品已经成为当今世界的一个不可或缺的组成部分，所以说Protel99SE技术已越来越显得重要。
数字钟的设计与制作 数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。目前，数字钟的功能越来越强，并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。 从有利于学习的角度考虑，这里主要介绍以中小规模集成电路和PLD器件设计数字钟的方法。 1 数字钟的基本组成及工作原理 1.1数字钟的构成 数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。图1.1所示为数字钟的一般构成框图。
图1.1 数字钟的组成框图 ⑴晶体振荡器电路 晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Ｈz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。 ⑵分频器电路 分频器电路将32768Ｈz的高频方波信号经32768（）次分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器。 ⑶时间计数器电路 时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，而根据设计要求，时个位和时十位计数器为12进制计数器。 ⑷译码驱动电路 译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。 ⑸数码管 数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管，本设计提供的为LED数码管。 １.２数字钟的工作原理 １）晶体振荡器电路 晶体振荡器是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。 一般输出为方波的数字式晶体振荡器电路通常有两类，一类是用TTL门电路构成；另一类是通过CMOS非门构成的电路，如图1.2所示，从图上可以看出其结构非常简单。该电路广泛使用于各种需要频率稳定及准确的数字电路，如数字钟、电子计算机、数字通信电路等。
目录 前言：....................................................................... 错误！未定义书签。 1.设计目的 (3) 2.设计功能要求 (3) 3.电路设计11111111111111111111111111111111111111111111 (3) 3.1设计方案 (3) 3.2单元电路的设计 (4) 3.2.1主体电路部分 (4) 3.2.1.1振荡电路 (5) 3.2.1.2 计数电路 (9) 3.2.1.3 校时电路 (14) 3.2.1.4译码与显示电路 (16) 3.2.2扩展功功能电路的设计 (18) 3.2.2.1定时控制电路 (18) 3.2.2.2 仿广播电台正点报时电路 (20) 3.2.2.3自动报整点时数电路 (21) 3.2.2.4触摸报整点时数电路 (22) 4.调试 (23) 4.1主体电路部分 (23) 4.2 扩展电路部分 (25) 5.总结 (27) 致谢 (28) 参考文献 (29) 附录 (30)
1.设计目的 设计一种多功能数字钟，该数字钟具有基本功能和扩展功能两部分。其中，基本功能部分的有准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间和校时功能。扩展功能部分则具有：定时控制、仿广播电台正点报时、自动报整点时数和触摸报正点的功能。数字钟的电路也是由主体电路和扩展电路两部分构成，在电路中，基本功能部分由主体电路实现，而扩展功能部电路实现。这两部分都有一个共同特点就是它们都要用到振荡电路提供的1Hz脉冲信号。在计时出现误差时电路还可以进行校时和校分，为了使电路简单所设计的电路不具备校秒的功能。并且要用数码管显示时、分、秒，各位均为两位显示，扩展部分要有相应的响应电路。分则由扩展 2.设计功能要求 基本功能： （1）时的计时要求为“12翻1”，分和秒的计时要求为60进制 （2）准确计时，以数字形式显示时，分，秒的时间 （3）校正时间 扩展功能： （1）定时控制； （2）仿广播电台报时功能； （3）自动报整点时数； （4）触摸报整点时数； 3.电路设计 3.1设计方案 根据设计要求首先建立了一个多功能数字钟电路系统的组成框图，框图如图1所示。
多功能数字钟电路设计 1设计内容简介 数字钟是一个简单的时序组合逻辑电路，数字钟的电路系统主要包括时间显示，脉冲产生，报时，闹钟四部分。脉冲产生部分包括振荡器、分频器；时间显示部分包括计数器、译码器、显示器；报时和闹钟部分主要由门电路构成，用来驱动蜂鸣器。 2设计任务与要求 Ⅰ以十进制数字形式显示时、分、秒的时间。 Ⅱ小时计数器的计时要求为“24翻1”，分钟和秒的时间要求为60进位。 Ⅲ能实现手动快速校时、校分； Ⅳ具有整点报时功能，报时声响为四低一高，最后一响为整点。 Ⅴ具有定制控制（定小时）的闹钟功能。 Ⅵ画出完整的电路原理图 3主要集成电路器件 计数器74LS162六只；74LS90三只；CD4511六只；CD4060六只；三极管74LS191一只；555定时器1只；七段式数码显示器六只，74LS00 若干；74LS03(OC) 若干；74LS20 若干；电阻若干，等 4设计方案 数字电子钟的原理方框图如图（1）所示。该电路由秒信号发生器、“时，分，秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路、闹钟定时等电路组成。秒信号产生器决定了整个计时系统的精度，故用石英晶体振荡器加分频器来实现。将秒信号送入“秒计时器”，“秒计时器”采用六十进制计数器，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”也采用六十进制计数器，每60分钟，发出一个“时脉冲”，该信号经被送到“时计数器”作为“时计数器”的时钟脉冲，而“时计数器”采用二十四进制计数器，实现“24翻1”的计数方式，可实现对一天二十四小时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态通过七段式显示译码器译码，通过刘伟LED 七段显示器显示出来。整点报时电路是根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后触发一音频发生器实现整点报时，定时电路与此类似。校时电路是用“时”、“分”、“秒”显示数
《数字系统与逻辑设计实验》实验报告题目数字钟电路设计与PCB图设计 学院：信息工程学院系电子信息工程 专业： 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师：
递交日期：
南昌大学实验报告 学生姓名：学号：专业班级： 实验类型：□验证□综合■设计□创新实验日期：2018/1/6 实验成绩：“数字钟电路设计与PCB图设计”实验报告 一、实验目的： 1、综合应用数字电路知识； 2、学习使用protel进行电子电路的原理图设计、印制电路板设计； 3、了解电路板制作、安装、调试技能。 二、实验任务及要求： 任务：设计一个12小时或24小时制的数字钟，显示时、分、秒，有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到准确时间。 要求：画出电路原理图，元器件及参数选择，PCB文件生成、3D实物图等。 三、实验原理及电路设计： 1、设计方案与模块框图 利用NE555构成自激多谐振荡器，输出一个频率为1024Hz的脉冲信号。因为数字钟需要的是1Hz的信号，所以需要进行分频处理。这里采用了1024分频，利用三片74LS161分别进行8分频、8分频和16分频，最终得到1Hz的脉冲信号。60秒为1分钟，所以需要一个60进制的计数器。这里还是使用74LS161，通过同步置数进行循环，秒计数每满60向分计数进1，然后自身清零。60分钟为1小时，所以分计数采用的方法和秒计数一样。当分计数和秒计数同时进位时，扬声器发声，即为整点报时。12小时制采用12进制计数器，24小时制采用24进制计数器，两种时制的切换可以通过单刀双掷开关完成。我们在秒进位和分进位处人为地产生一个上升沿，可以完成一次进位，达到校时的目的。时分秒的通过共阴极七段数码管来显示，数码管需要74LS48进行译码。
文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 数字钟电路
文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 中文摘要： 加入世贸组织以后，中国会面临激烈的竞争。这种竞争将是一场科技实力、管理水平和人才素质的较量，风险和机遇共存，同时电子产品的研发日新月异，不仅是在通信技术方面数字化取代于模拟信号，就连我们的日常生活也进于让数字化取缔。说明数字时代已经到来，而且渗透于我们生活的方方面面。 就拿我们生活的实例来说明一下“数字”给我们带来的便捷。下面我们就以数字钟为例简单介绍一下。数字钟我们听到这几个字，第一反应就是我们所说的数字，不错数字钟就是以数字显示取代模拟表盘的钟表，在显示上它用数字反应出此时的时间，相比模拟钟能给人一种一目了然的感觉，不仅如此它还能同时显示时、分、秒。而且能对时、分、秒准确校时，这是普通钟所不及的。与此同时数字钟还能准确定时，在你所规定的时间里准确无误的想你发出报时声音，提醒你在此时所需要去做的事。与旧式钟表相比它更适用于现代人的生活。 在毕业之际恰好遇上学校的毕业课题电子时钟设计毕业论文。因而在所学专业的基础上做了以下毕业设计。希望给大家带来方便的同时，使自己对所学专业有进一步的了解！关键字：数字钟校时时间显示定时 目录 前言： .......................................................................... 错误!未定义书签。 1.设计目的 ................................................................... 错误!未定义书签。 2.设计功能要求 ........................................................... 错误!未定义书签。 3.电路设计 .................................................................... 错误!未定义书签。 3.1设计方案............................................................ 错误!未定义书签。 3.2单元电路的设计............................................... 错误!未定义书签。 3.2.1主体电路部分............................................... 错误!未定义书签。 振荡电路............................................................ 错误!未定义书签。 计数电路............................................................ 错误!未定义书签。 校时电路............................................................ 错误!未定义书签。 译码与显示电路................................................ 错误!未定义书签。 ................................................................................ 错误!未定义书签。 ............................................................................. 错误!未定义书签。 仿广播电台正点报时电路................................ 错误!未定义书签。 自动报整点时数电路........................................ 错误!未定义书签。