目录
摘要 (Ⅰ)
ABSTRACT (Ⅱ)
目录 (1)
第1章绪论 (2)
1.1 设计要求 (2)
1.2 研究意义 (3)
1.3 研究目的 (3)
第 2 章电路原理设计方案论述 (4)
2.1 设计原理 (4)
2.2 方案电路设计 (5)
2.2.1 标准时间脉冲信号脉冲发生器 (5)
2.2.2 分秒时计时器电路设计 (7)
2.2.3 4511译码器 (9)
2.2.4 译码器显示电路 (9)
2.2.5 校时电路设计 (10)
第 3 章电路安装和调试 (11)
总结 (12)
致谢 (13)
参考文献 (14)
附录 (15)
附录1 总电路图 (15)
附录2 各芯片引脚图 (16)
附录3 材料清单 (17)
附录4 实物图 (18)
第1章绪论
目前市场上提供的无论是机械钟还是石英钟在晚上无照明的情况下都是不可见的。要知道当前的时间，必须先开灯，故较为不便。现在市场上出现了这样一类的电子钟，它以六只LED数码管来显示时分秒，与传统的以指针显示秒的方式不同,这类电子钟一般是采用大型显示器件，适用于银行、车站等公共场所。这种新型的电子钟因其方便、直观的特点也得到了社会的欢迎，在社会上占有相当一部分市场。
数字时钟是分为两种，一种是由纯数字电路搭建而成的，一种是由单片机编程而制成的。目前市场上用的多是由单片机制成的数字时钟，由由于此次为电子技术课程设计，故我们选择了用分立元件搭建而成。
数字电子技术课程的核心内容是时序逻辑电路、组合逻辑电路和触发器，这些也是我们学这门课所必学理解的内容。通过这次电子时钟的设计希望可以在设计这个的过程中加深对所学知识的理解与应用，也希望能够锻炼自己处理一些实际中的情况。虽然电子时钟在日常生活中十分普遍的应用在各个领域，看起来也比较简单，但是看花容易绣花难。其中包含的学问是十分的纷繁的。设计它需要对所用的原件非常了解，熟悉它们的功能，引脚图，封装图等。因此再设计中我们查阅了很多的资料，也参考了许多文献。
这次课程设计——可校时整点报时电子钟器，加深了我对数字电子技术课程的理解，也提高自己的动手能力以及实际问题中解决问题的能力，培养对数字电子技术的兴趣。因此感觉收获颇丰。
1.1 设计要求
数字时钟的出现打破了人们对时钟的传统概念，因为数字时钟不仅可以通过数字直观的显示时间，用音箱，音乐，汉语语音报时；还可以定时的发出各种声，光，电信号，以启动各种设备实现实时控制，时间顺序控制。
本题要求：
1.设计一个具有时、分、秒计时，6位数字显示的时钟电路；
2.具有快速的较时功能；
3.具有整点音响自动报时功能。
1.2研究意义
数字钟是采用数字电路实现对时、分、秒，数字显示的计时装置，广泛用于个人家庭，车站，码头办公室等公共场所，成为人们日常生活中不可少的必需品，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度,远远超过老式钟表，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。
1.3研究目的
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。
因此，我们此次设计与制做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。
第2章电路原理设计方案论述
要想构成数字钟，首先应有一个能自动产生稳定的标准时间脉冲信号的信号源。还需要有一个使高频脉冲信号变成适合于计时的低频脉冲信号的分频器电路，即频率为1HZ的“秒脉冲”信号。经过分频器输出的秒脉冲信号到计数器中进行计数。由于计时的规律是：60秒=1分，60分=1小时，24小时=1天，这就需要分别设计60进制，24进制。各计数器输出的信号经译码器/驱动器送到数字显示器对应的笔划段，使得“时”、“分”、“秒”得以数字显示。
2.1设计原理
数字钟一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器等几部分组成。这些都是数字电路中应用最广的基本电路。振荡器产生的时标信号送到分频器，分频电路将时标信号分成每秒一次的方波秒信号。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”的显示电路与“秒”相同，“时”的显示由两级计数器和译码器组成的二十四进制计数电路来实现。所有计时结果由六位数码管显示。统框图及参考电路如图
2-1所示。
2.2 方案电路设计
2.2.1 标准时间脉冲信号脉冲发生器
秒脉冲信号发生器是数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量。由振荡器与分频器组合产生秒脉冲信号。555定时器（又称时基电路）是一个模拟与数字混合型的集成电路。555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。
目前生产的定时器有双极型和CMOS 两种类型，其型号分别有NE555(或5G555)和C7555等多种。它们的结构及工作原理基本相同。通常，双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS 定时器具有低功耗、输入阻抗高等优点。555定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。双极型定时器电源电压范围为5～16V ，最大负载电流可达200mA ；CMOS 定时器电源电压范围为3～18V ，最大负载电流在4mA 以下。 1）振荡器设计脉冲
理论计算：555定时器的冲时间是由于RC 充放电确定的。
根据三要素公式 []1
)(1)0(1)(1)(1RC t
e
Vc Vc Vc t Vc -
∞-++∞= （2.1）
充电过程 11
)3
1
(32RC t e Vcc Vcc Vcc Vcc --+= （2.2）
充电时间 1)21(7.02ln )21(11C R R C R R t +=+= （2.3）
放电过程 12
)03
2
(031RC t e Vcc Vcc --+= （2.4）
放电时间 127.02ln 221C R C R t == （2.5） 一个周期时间 f
t t t 121=+= （2.6）
频率 1
21121)2(43
.1)2(7.011C R R C R R t f +=
+== （2.7） 首先确定C1=0.1uf ，R2=5.1K ?，需要输出频率f=1KHZ ，充放电时间算为1ms ，
可以确定 R1=4.1K ?。振荡器电路如图2-2所示：
它的各个引脚功能如下：
1脚：外接电源负端V SS 或接地，一般情况下接地。
3脚：输出端Vo 2脚：T L 低触发端 6脚：TH 高触发端
4脚：D R 是直接清零端。当D R 端接低电平，则时基电路不工作，此时不论T L 、TH 处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。
5脚：V C 为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF 电容接地，以防引入干扰。
7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。 8脚：外接电源V CC ，双极型时基电路V CC 的范围是4.5 ~ 16V ，CMOS 型时基电路V CC 的范围为3 ~ 18V 。一般用5V 。
100K _LI Key = A
在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A 1、A 2基准电压分别为CC
CC V 3
1
,V 32的情况下，其功能如下表：
2）分频器设计
分频器的实质就是计数器。分频器功能就是将振荡器所输出的频率1000HZ 转换成我们所需要的频率1HZ 。可以选用三片74LS90进行串联，74LS90是十进制计数器。因为555定时器产生1000HZ 的信号，第一片74LS90的进位端输出500HZ ，第二片74LS90的进位端输出10HZ ，第三片74LS90的进位端输出1HZ 。经过3次分频后正好是1HZ ，为标准秒脉冲信号。分频器电路如图2-3所示：
2.2.2 秒分时计时器电路设计
计时通过计数来实现。秒、分计时器为60进制计数器，小时计时器为24进制计数器。实现这两种进制的计数器采用中规模集成计数器74LS90构成。
1）秒、分计时器电路设计
分和秒的进制一样，都采用60进制计数。本设计选用74LS90作为计数器，由于74LS90是二—五—十进制计数器，它有两个时钟输入端CPA 和CPB 。其中CPA 和Q0组成一位二进制计数器；CPB 和Q3Q2Q1组成五进制计数器。若将Q0和CPB 相连，时钟脉冲从CPA 输入，则构成8421BCD 码十进制计数器。因此在此60进制计数器中将每译码器脉冲信号输入进位信号6 片74LS90的CPB 和Q0相连接构成十进制计数器第一片的四位Q3Q2Q1Q0构成了60进制计数器显示的个位，第二片的Q3Q2Q1Q0构成了60进制计数器显示的十位，再将第一片74LS90的Q3与第二片74LS90的CPA 相连，每当第一片计数到十进制的8即二进制的1000时，Q3就由低电平变为高电平，当再来一个脉冲时计数器加一变成1001即十进制的9，此时Q3仍为高电平，在下一个脉冲到达后计数器再加一，由于Q0和CPB 相连构成十进制计数器，因此计数器变为0000Q3由高电平变为低电平，产生一个下降沿计数脉冲，由于Q3和第二片的CPA 相连，因此CPA 此时也为下降沿脉冲，因此第二片74LS90进行加一计数。这样，第一片74LS90每计数到
9变为0
时就向第二
片产生一个进位脉冲。将第二片74LS90的Q2与R0(2)相连，Q1与R0(1)相连，当第二片计数到十进制的6即二进制的0110时，74LS90的R0(1)与R0(2)均为高电平，计数器清零，实现秒十位的六进制。当第二片计数到0101时Q2为高电平，下一个脉冲到来时，计数到0110瞬间清零变为0000产生一个下降沿计数脉冲，因此将第二片74LS90的Q2引出作为下一级的进位信号，第二片的0110即十进制的6只是一个暂态位。则整个计数的规律为00->01->02->···->58->59->00···。两片74LS90接成60进制如图2-4所示：
2）时计时器电路设计
数字钟的“时”计数器为模24的计数器，本设计选用74LS90作为计数器，其计数规律为00->01->…->22->23->00…，即当数字钟运行到23时59分59秒时，在下一个秒脉冲作用下，数字钟显示00时00分00秒。同理，M=24<102,应选用2片74LS90，将其连接成模24计数器作为“时”计数器。74LS90串联工作，计数脉冲输入到低位计数器的时钟输入端，而低位计数器的状态输出最高位连接到高一位计数器的时钟端。将计数器的状态输出反馈到R0端，则
N反=M=（24）10=（00100100）8421
因此R0（1）= R0（2）= QB2QC1，故应将它们用与门连接起来，即得到
24进制
计数器。
2.2.3 4511译码器
CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码—七段码译码器，特点如下：具有BCD 转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS 电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED 显示器。 CD4511 引脚图如图2-6所示其功能介绍如下：
1）BI ：4脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭状态，不显示数字。
2）LT ：3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0 时，译码输出全为1，不管输入 DCBA 状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。
3）LE ：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。 LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。
4）A1、A2、A3、A4、为8421BCD 码输入端。
5）a 、b 、c 、d 、e 、f 、g ：为译码输出端，输出为高电平1有效。 CD4511的内部有上拉电阻，在输入端与数码管笔段端接上限流电阻就可工作。
2.2.4 译码显示电路
译码显示电路是将各计数器计数情况直观地显示出来。
由于用74LS90设计的计数器输出是8421BCD 码，所以可以用4511与2位共阴极数码管这个组合来实现译码显示功能。
采用4511显示译码器，该译码器是一个对8421BCD 码译码输出高电平有效的译码器。以秒位为例的译码显示电路如图2-7，分位，时位原理一样。
U31
DA 7
DB 1DC 2DD 6OA 13OD 10OE 9OF 15OC 11OB 12OG
14
~EL 5~BI 4~LT
3
2.2.5 校时电路设计
校时电路是数字钟不可缺少的部分，当数字钟接通电源或者计时出现错误时，需要校正时间，校时是数字钟应具备的基本功能。为了电路简单，只对时和分进行校时。时钟校时电路和分钟校时电路都是一致的，方法是在分计数器和时计数器的计数信号输入端上通过单刀双掷开关并入分频器所输出的1HZ信号，当开关把计数器的信号输入端与低一级的计数器的进位信号连通时，数字钟正常计
数工作；当开关把计数器的信号输入端与分频器的输出连通时，数字钟处于校时
状态。如图2-8所示：
第3章电路安装与调试
设计的最终目的就是为了做出产品，所以这个步骤电路的安装与调试是最关键，其实也是最有难度的一个步骤。
首先，按图接线是必须的第一个步骤，为了防止线接完后一开机发现什么都不显示或者显示得乱七八糟的那种情况发生，我们采用分模块接线，接完一个模块就测试一个模块的方法来进行。先安装的是秒钟计数器，接完线后通电测试，一切正常。然后安装分钟计数器，其线路和秒钟相同，但接完线后却出现了故障（故障一：通电时，分钟的十位就直接变成了4，继续让它运行发现，分钟走到80后又跳回40。排除故障：首先想到的就是检查线路，通过反复的检查发现线路的连接没有错误；然后就逐根的测试了连接导线，没有发现断线的现象；只好把芯片拆下来检测其好坏，也没有发现问题，在把芯片装回板上的时候偶然发现将芯片按住时，示数正确了，最后终于可以确定了原来是因为芯片安装在板上接触不良）。排除故障一后，就是安装时钟计数器，其原理与分秒计时器一样，但是通电检测发现时钟计数器的运行有问题（故障二：通电后发现时钟没有正常清零成为二十四进制，而是一百进制。排除故障：因受故障一的影响，试探性的按了一下时计数器的74LS90芯片，发现问题没有解决，然后再检查导线，检查发现连接清零与非门和清零端的导线是断的，换一根导线，故障成功排除）。由于校时电路可以用实验箱上的单个脉冲来校时，所以先安装整点报时电路，报时电路的安装比较简单，完成得比价顺利。最后安装校时电路，因为试验箱上有一个按钮上升沿脉冲和一个按钮下降沿脉冲，理论上可以将下降沿脉冲通过一个非门变成上升沿脉冲，从而实现分和时的校时，但是安装后发现，直接连接上升沿脉冲的分钟计数器能正常校时，但通过非门连接下降沿脉冲的时钟计数器不能正常校时（故障三：通过非门连接下降沿脉冲的时钟计数器一校时就会乱跳。排除故障：通过多次尝试发现不能使用下降沿，于是只好用一个按钮上升沿脉冲来控制两个计数器通过一个单刀双掷开关来切换）。自此，数字钟的的安装与调试全部完成，我所设计的数字钟已经可以正常的工作运行了。
总结
通过这次对数字钟的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于数字钟的原理与设计理念，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在此次的数字钟设计过程中,主要有石英晶体振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器、校时电路等，此次设计相对于第一次设计明显没有那么生疏，我可以轻松的找到我做需要的资料。同时，使我进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法，巩固和加强了课本知识，对所学知识进行了较好的运用，还结合了其他学科所学到的技术。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。
通过课程设计，我真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义，我想说，设计确实有些辛苦，但苦中也有乐。设计也是一个团队的任务，一起的工作可以让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，我感觉我和同学们之间的距离更加近了。同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。团结协作是成功的一项非常重要的保证。而这次课程也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。
通过这次课程设计，我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来才能更好的提高我们的能力。在完成本设计的过程后，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，也总结了一些经验：一个详细完整的设计计划对完成一项任务的重要性；学习设计一个系统课题，实践是最好的方法；要学会抓住课本和运用互联网工具。
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。一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；二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。
经过这次课程设计，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。
总而言之，此次课程设计的实验使我的视野更广阔，学到了更多课本上学不到的知识! 使我不断地前行，不断的发现问题，不断的学习，不断的进步。
致谢
在结题之际，我要向我的指导教师尚小晶老师致以诚挚的谢意，感谢尚老师在此期间给我不断的帮助和鼓励。在课题设计阶段,遇到不能解决的复杂问题时，尚老师均给予了耐心，详细的指导，为我们不思厌倦的修改设计，让我们的设计更加完善，是您让我们懂得了更多地关于这方面的知识。通过这次的课程设计，不仅提高了我解决问题的能力，更是锻炼了我自己动手能力，为我今后的发展提供了宝贵的实践经验。
本文的选题、设计和开发工作都是在尚小晶老师的指导下完成的，尚老师不仅给我提出修改意见，还帮助我对其加以修改和完善。正是尚老师悉心的指导和帮助，我才能顺利的完成我的课程设计，在此期间所取得的每一点进步都与尚老师的关心指导密不可分。在尚老师的严格要求各精心指导下，我不仅顺利地完成了设计任务，更重要的是学习了相关的专业知识和技术方法，而且尚老师的平易近人、严谨的治学态度、渊博的学识、高度的责任心和对工作的积极热情也是我学习的另一个方面，使我受益匪浅。此外，在专业课程的学习上和寻求工作方面，尚老师也给我提出了许多切合实际可行的建议。最后再次向我的指导老师尚老师表示深深的敬意和衷心的感谢！另外，我还要特别感谢我的小组成员，在设计过程中提出的问题与建议，给予我莫大的帮助和支持！再次感谢老师和同学们的帮助！
参考文献
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附录附录1 总电路图
附录2 各芯片引脚图
附录3 材料清单
附录2 实物图
6位数字钟制作套件（纯数字电路）电子制作套件6位数字钟制作套件(纯数字电路)电子制作套件数字钟是采用数字电路对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。与传统的机械钟相比，它走时准确、显示直观、无机械传动等优点，广泛应用于电子手表和车站、码头、机场等公共场大型电子钟等。 一、电路工作原理 图3—8—1所示是数字钟的原理框图(原理图见附录一的附图1—1)。由图可见，该数字钟由秒脉冲发生器，六十进制“秒”、“分”计时计数器和二十四进制“时”计时计数器，时、分、秒译码显示电路，校时电路和报时电路等五部分电路组成。
1(秒信号发生电路 15 秒信号发生电路产生频率为1 Hz的时间基准信号。数字钟大多采用 32768(2Hz石英晶体振荡器，经过15级二分频，获得1Hz的秒脉冲，如图3—8—2所示。该电路主要应用CD4060。CD4060是14级二进制计数器,分频器,振荡器。它与外接电阻、电容、
15石英晶体共同组成2=32768 Hz振荡器，并进行14级二分频，再外加一级D 触发器(74LS74)二分频，输出 1Hz的时基秒信号。CD4060的引脚排列如图3—8—3所示，表3—8—1为 CD4060的功能表，图3—8—4所示为CD4060的内部逻辑框图。R4是反馈电阻，可使CD4060内非门电路工作在电压传输特性的过渡区，即线性放大区。R4的阻值可在几兆到十几兆之间选择，一般取22 MΩ。C2是微调电容，可将振荡频率调整到精 确值。
2(计数器电路 "秒”、“分”、“时”计数器电路均采用双BCD同步加法计数器CD4518，如图3—8—5所示。“秒”、“分”计数器是六十进制计数器，为了便于应用 8421BCD码显示译码器工作，“秒”、“分”个位采用十进制计数器，十位采用六进制计数器，如图(a)所示。“时”计数器是二十四进制计数器，如图(b)所示。CD4518的引脚排列和功能分别见图3—8—6和表3—8—2。
中文摘要 数字钟已经成为人们日常生活中不可缺少的必需品，广发应用于家庭及办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作及娱乐带来了极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使得数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。尽管目前市场上已有现成的数字钟集成电路芯片出售，价格便宜、使用方便，但鉴于单片机的定时器功能也可以完成数字钟的设计，因此进行数字的设计是必要的。在这里我们将已学过的比较零散的数字电路的知识有机的、系统的联系起来用于实际，来培养我们的综合分析和设计电路，写程序、调试电路的能力。 单片机具有体积小、功能强、可靠性高、价格低廉等一系列优点，不仅已成为工业测控领域普遍采用的智能化控制工具，而且已渗入到人们工作和生活的各个角落，有力地推动了各行各业的技术改造和产品的更新换代，应用前景广阔。 本次做的数字钟是以单片机（AT89C51）为核心，结合相关的元器件（共阴极LED 数码显示器等），再配以相应的软件，达到制作简易数字钟的目的。硬件部分采用了单片机原理实验室的实验箱进行合理接线调试；软件部分通过keil进行了C程序的修改编译，protues软件仿真等。最终在实验箱上实现了与仿真结果相同的实际效果。 关键词单片机定时功能、AT89C51、共阴LED、Keil、Protues软件。
Abstract Microelectronics and computer technology along with the rapid development and progress, making the design of electronic systems and applications have entered a new era. The traditional manual design process is being advanced electronic design automation technology to replace. And is currently supporting modern technology has become the universal platform for electronic design, and step by step to support the development of system-level design. Only to hardware description language and logic synthesis-based top-down design methodology to meet the increasingly complex needs of digital system design. The progressive development of the taxi industry, the taxi meter is getting higher and higher requirements, the user requires not only the performance of the stability of billing, billing and accurate anti-cheat functions; and as a result of the instability in oil prices, billing system the need for regular adjustment of the meter so that users can request not to change the hardware to facilitate the billing system modifications. The system is the use of language, it can make use of digital circuits and system description, simulation and automatic design, and software as a development platform designed billing system procedures taxi and carried out a simulation program. To the achievement of pre-billing and simulation, as well as car to start, stop, pause and other functions, and dynamic scan shows the number of fares. Key Words Microcontroller\、AT89C51、7SEG-MPX6-CC-RED 、Keil、Proteus
哈尔滨工业大学(威海) 电子学课程设计报告带有整点报时的数字钟设计与制作 姓名: 蒋栋栋 班级: 0802503 学号: 080250331 指导教师: 井岩
目录 一、课程设计的性质、目的和任务 (3) 二、课程设计基本要求 (3) 三、设计课题要求 (3) 四、课程设计所需要仪器 (4) 五、设计步骤 (4) 1、整体设计框图 (4) 2、各个模块的设计与仿真 (4) 2.1分频模块 (4) 2.2计数器模块 (6) 2.3控制模块 (10) 2.4数码管分配 (13) 2.5显示模块 (14) 2.6报时模块 (16) 六、调试中遇到的问题及解决的方法 (18) 七、心得体会 (18)
一、课程设计的性质、目的和任务 创新精神和实践能力二者之中，实践能力是基础和根本。这是由于创新基于实践、源于实践，实践出真知，实践检验真理。实践活动是创新的源泉，也是人才成长的必由之路。 通过课程设计的锻炼，要求学生掌握电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力，提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力，培养学生的创新精神。 二、课程设计基本要求 掌握现代大规模集成数字逻辑电路的应用设计方法，进一步掌握电子仪器的正确使用方法，以及掌握利用计算机进行电子设计自动化(EDA)的基本方法。 三、设计课题要求 （1）构造一个24小时制的数字钟。要求能显示时、分、秒。 （2）要求时、分、秒能各自独立的进行调整。 （3）能利用喇叭作整点报时。从59分50秒时开始报时，每隔一秒报时一秒，到达00分00秒时，整点报时。整点报时声的频率应与其它的报时声频有明显区别。 #设计提示（仅供参考）： （1）对频率输入的考虑 数字钟内所需的时钟频率有：基准时钟应为周期一秒的标准信号。报时频率可选用1KHz和2KHz左右(两种频率相差八度音，即频率相差一倍)。另外，为防止按键反跳、抖动，微动开关输入应采用寄存器输入形式，其时钟应为几十赫兹。 （2）计时部分计数器设计的考虑 分、秒计数器均为模60计数器。 小时计数为模24计数器，同理可建一个24进制计数器的模块。 （3）校时设计的考虑 数字钟校准有3个控制键：时校准、分校准和秒校准。 微动开关不工作，计数器正常工作。按下微动开关后，计数器以8Hz频率连续计数(若只按一下，则计数器增加一位)，可调用元件库中的逻辑门建一个控制按键的模块，即建立开关去抖动电路(见书70页)。 （4）报时设计的考虑
￥ 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。
程序简洁的单片机6位数字钟 51单片机作的电子钟程序在很多地方已经有了介绍，对于单片机学习者而言这个程序基本上是一道门槛，掌握了电子钟程序，基本上可以说51单片机就掌握了80%。常见的电子钟程序由显示部分，计算部分，时钟调整部分构成，这样程序就有了一定的长度和难度。这里我们为了便于大家理解和掌握单片机，我们把时钟调整部分去除，从而够成了这个简单的电子钟程序。 时钟的基本显示原理：时钟开始显示为0时0分0秒，也就是数码管显示000000，然后每秒秒位加1 ，到9后，10秒位加1，秒位回0。10秒位到5后，即59秒，分钟加1，10秒位回0。依次类推，时钟最大的显示值为23小时59分59秒。这里只要确定了1秒的定时时间，其他位均以此为基准往上累加。 开始程序定义了秒，十秒，分，十分，小时，十小时，共6位的寄存器，分别存在30h，31h，32h，33h，34h，35h单元，便于程序以后调用和理解。 电路原理图： 为了节省硬件资源，电路部分采用6位共阳极动态扫描数码管，数码管的段位并联接在51单片机的p0口，控制位分别由6个2N5401的PNP三极管作驱动接在单片机的p2.1,p2.2,p2.3,p2.4,p2.5,p2.6口。 从标号star开始把这些位全部清除为0，从而保证了开始时显示时间为0时0分0秒。 然后是程序的计算部分： inc a_bit（秒位），这里用到了一个inc指令，意思是加1，程序运行到这里自动加1。然后把加1后的数据送acc：mov a,a_bit （秒位），这时出现了一个问题，如果不断往上加数字不会加爆？ 所以有了下面的一句话cjne a,#10,stlop; 如果秒位到10那么转到10秒处理程序。cjne是比较的意思，比较如果a等于10 就转移到10秒处理程序，实际上也就限定了在这里a的值最大只能为9，同时 mov a_bit,#00h，这时 a_bit（秒位）被强行清空为0，又开始下一轮的计数。 秒位处理完了到下面10秒的处理程序：inc b_bit，把10秒位b_bit加1，由于程序开始对各位的寄存器已经清0，这时10秒位就变成1 ，然后同样送到累加器ACC：mov a,b_bit 现在开始新一轮的10秒位计数cjne a,#6,stlop ;如果10秒到了6那么到分位处理程序。也就限
《数字时钟的设计》课程设计报告 一、设计题目 数字时钟的设计 二、设计要求 本次设计以数字电子为主，实现对时、分、秒、星期数字显示的计时装置，周期为24 小时，显示满刻度为 23 时 59 分 59 秒，并具有校时功能和整点报时功能的数字电子钟。 (1)设计一个 555 多谐振荡器经分频电路产生标准的秒脉冲发生器； (2)能准确显示时间，分和秒为 00-59 六十进制，时为 00-23 二十四进制，周为 1-7七进制； (3) 当数字钟接通电源或出现计时误差时，能对电路进行校准； (4) 能在整点到来前，按照每隔一秒间断的规律发出声响，以最后一声声响结束时刻为整点时刻。 三、设计思路 数字钟主要分为数码显示器、60进制和24进制计数器、秒脉冲产生电路、校时和报时这几个部分。数字钟要完成显示需要6个数码管，八段的数码管需要译码器械才能显示，然后要实现时、分、秒的计时需要60进制计数器和24进制计数器，在仿真软件中发生信号可以用函数发生器仿真，频率可以随意调整。60进制可由10进制和6进制的计数器串联而成，24进制可由4进制和2进制的计数器串联而成。计数部分再将输出信号送给译码器和BCD数码管构成的显示电路，即可进行时间的输出。 频率振荡器可以由晶体振荡器分频来提供，也可以由555定时来产生脉冲并分频为1HZ。但定位于测试时的简便，和检查时的方便特把555定时器的频率调为1013HZ。在实际仿真时，直接用555时基电路产生1HZ时钟脉冲供计数电路使用。有了基本的计时电路后，再用门电路与相关开关、喇叭构成具有报时和调时功能的扩展电路，基本设计框图如图1所示。
图1 数字时钟的总体设计方案框图 1、各模块设计原理 1.时钟的设计： 时的计数以24小时为周期，按通常的习惯，24小时计数器的计数序列为00，01，…，22，23，00，…，即当计数到23小时59分59秒时，再来一个秒脉冲，计数器就进到00时00分00秒。这样，可利用反馈置数或反馈清零法进行二十四进制计数，本实验采用74LS161进行设计。 2.分、秒的设计： 分和秒计数器都是模M=60的计数器。计数规律为00，01，…，58，59，00，…。它们的个位都是十进制，而十位则是六进制。 3.译码显示： 将计数器和闹钟输出的4位二进制代码，译码显示出相应的十进制数状态，可利用显示译码器和数码管实现。 4.校时电路： 校时可用1s脉冲快速校正，也可手动产生单次脉冲慢校正至时或者分计数器。可设置不同脉冲来控制实现校正或正常计数。 5.定时控制： 数字钟在指定的时刻发出信号，实现闹钟功能，通过数据选择器使得在设定闹钟是可在数码管上显示设定时间而不影响正常计数。 6.正点报时：
《数字时钟》技术报告 概要 数字钟是一个将“时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒。一个基本的数字钟电路主要由秒信号发生器、“时、分、秒、”计数器、译码器及显示器组成。由于采用纯数字硬件设计制作，与传统的机械表相比，它具有走时准，显示直观，无机械传动装置等特点。 本设计中的数字时钟采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”的显示和调整。通过采用各种集成数字芯片搭建电路来实现相应的功能。具体用到了555震荡器，74LS90及与非，异或等门集成芯片等。该电路具有计时和校时的功能。 在对整个模块进行分析和画出总体电路图后，对各模块进行仿真并记录仿真所观察到的结果。 实验证明该设计电路基本上能够符合设计要求！ 一、系统结构。 （1）功能。 此数字钟能显示“时、分、秒”的功能，它的计时周期是24小时，最大能显示23时59分59秒，并能对时间进行调整和校对，相对于机械式的手表其更为准确。 （2）系统框图。
系统方框图1 （3）系统组成。 1.秒发生器：由555芯片和RC组成的多谐振荡器，其555上3的输出频率由接入的电阻与电容决定。 2.校时模块：由74LS03中的4个与非门和相应的开关和电阻构成。 3.计数器：由74LS90中的与非门、JK触发器、或门构成相应芯片串接得到二十四、六十进制的计数器，再由74LS90与74LS08相连接而得到秒、分、时的进分别进位。 4.译码器：选用BCD锁存译码器4511，接受74LS90来的信号，转换为7段的二进制数。
5.显示模块：由7段数码管来起到显示作用，通过接受 CD4511的信号。本次选用的是共阴型的CD4511。 二、各部分电路原理。 1.秒发生器：555电路内部（图2-1）由运放和RS触发器共同组成，其工作原理由8处接VCC，C1处当Uco=2/3Vcc>u11时运放输出为1，同理C2也一样。最终如图3接口就输出矩形波，而形成的秒脉冲。 图2-1 内部结构图 图2-2 555功能表 2.校时模块：校时模块主要由74LS03中的4个与非门构成（图2-3），由其功能图看得出只要有一个输入端由H到L或者从L到H都会使输出端发生高低变化。因此通过开关的拨动产生高低信号从而对时、分处的计数器起到调数作用。
. 数字钟设计实验报告 专业:通信工程 :王婧 班级:111041B 学号:111041226 .
数字钟的设计 目录 一、前言 (3) 二、设计目的 (3) 三、设计任务 (3) 四、设计方案 (3) 五、数字钟电路设计原理 (4) （一）设计步骤 (4) （二）数字钟的构成 (4) （三）数字钟的工作原理 (5) 六、总结 (9) １
一、前言 此次实验是第一次做EDA实验，在学习使用软硬件的过程中，自然遇到很多不懂的问题，在老师的指导和同学们的相互帮助下，我终于解决了实验过程遇到的很多难题，成功的完成了实验，实验结果和预期的结果也是一致的，在这次实验中，我学会了如何使用Quartus II软件，如何分层设计点路，如何对实验程序进行编译和仿真和对程序进行硬件测试。明白了一定要学会看开发板资料以清楚如何给程序的输入输出信号配置管脚。这次实验为我今后对 EDA的进一步学习奠定了更好的理论基础和应用基础。 通过本次实验对数电知识有了更深入的了解，将其运用到了实际中来，明白了学习电子技术基础的意义，也达到了其培养的目的。也明白了一个道理：成功就是在不断摸索中前进实现的，遇到问题我们不能灰心、烦躁，甚至放弃，而要静下心来仔细思考，分部检查，找出最终的原因进行改正，这样才会有进步，才会一步步向自己的目标靠近，才会取得自己所要追求的成功。 ２
二、设计目的 1.掌握数字钟的设计方法。 2熟悉集成电路的使用方法。 3通过实训学会数字系统的设计方法； 4通过实训学习元器件的选择及集成电路手册查询方法； 5通过实训掌握电子电路调试及故障排除方法； 6熟悉数字实验箱的使用方法。 三、设计任务 设计一个可以显示星期、时、分、秒的数字钟。 要求： 1、24小时为一个计数周期； 2、具有整点报时功能； 3、定时闹铃（未完成） 四、设计方案 一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”计数器和定时器组成。干电路系统由秒信号发生器、“时、 ３
数字电子技术课程设计报告 题目：数字钟的设计与制作 学年：03－04 学期：短学期 专业：通信技术班级： 022 学号：姓名：金雪 指导教师及职称：钱裕禄 讲师 时间：2004年6月25日—2004年7月9日浙江万里学院电子信息学院
一、设计目的 1.熟悉集成电路的引脚安排。 2.掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。 3.了解面包板结构及其接线方法。 4.了解数字钟的组成及工作原理。 5.熟悉数字钟的设计与制作。 二、设计要求 1．设计指标 时间以24小时为一个周期； 显示时、分、秒； 有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间； 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； 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。 2．设计要求 画出电路原理图（或仿真电路图）； 元器件及参数选择； 电路仿真与调试； PCB文件生成与打印输出。 3．制作要求自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。 4．编写设计报告写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 三、设计原理及其框图 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3-1所示为数字钟的一般构成框图。 图3-1 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 2）次分频后得到1Hz的方波分频器电路将32768Ｈz的高频方波信号经32768（15 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。 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。 图3-2所示电路通过ＣＭＯＳ非门构成的输出为方波的数字式晶体振荡电路，这个电路中，ＣＭＯＳ非门Ｕ１与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，Ｕ２实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电阻Ｒ１为非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容Ｃ１、Ｃ２与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个１８０度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。 晶体XTAL的频率选为32768H Z。该元件专为数字钟电路而设计，其频率较低，有利于减少分频器级数。 从有关手册中，可查得C1、C2均为30pF。当要求频率准确度和稳定度更高时，还可接入校正电容并采取温度补偿措施。 由于CMOS电路的输入阻抗极高，因此反馈电阻R1可选为10MΩ。较高的反馈电阻有利于提高振荡频率的稳定性。 非门电路可选74HC00。
数字时钟设计——原理图一．实验目的 设计一个多功能数字中电路，基本功能为：①准确计时，以数字形式显示分、秒的时间；②分和秒的计时要求为60进位；③校正时间。 二．设计框图和工作原理 由振荡器产生高稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准（系统时钟），再经分频器输出标准秒脉冲信号。秒计数器计满60后向分计数器进位，分计数器计满60后重新开始计时。计数器的输出经译码器送显示器。计时出现误差时可以用校时电路进行校分。 三．设计方案
1.振荡器的设计 振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，通常选用石英晶体构成振荡器电路。一般来说，振荡器的频率越高，计时精度越高。 在这里我们选用由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器。这里选用555构成的多谐振荡器，输出振荡频率v0＝1KHz的脉冲，电路参数如下图所示。 2.分频器的设计 选用3片中规模集成电路计数器74LS90可以完成分频功能。因为每片为1／10分频，3片级联则可获得所需要的频率信号，即第1片的Q3端输出频率为100HZ，第2片的Q3端输出为10Hz，第3片的Q3端输出为1Hz。分频电路如下图所示：
3.分秒计数器的设计 分和秒计数器都是模M=60的计数器，其计数规律为：00-01-… -58-59-00…选74LS92作十位计数器，74LS90作个位计数器。再将它们级联组成模数M=60的计数器。分秒计数电路如下： 74LS90的原理图如下： 74LS92的原理图如下： 4.校时电路的设计 当数字钟接通电源或者计时出现误差时，需要校正时间(或称校时)。校时是数字钟应具备的基本功能。一般电子手表都具有时、分、秒等校时功能。为使
题目_________数字钟的设计___________ 班级_______机设12（4）班____________ 学号___________201210310422_________ 姓名___________卞旺武_______________ 指导____________鲁老师______________ 时间__________2014.6.16--2014.6.19____ 景德镇陶瓷学院
电工电子技术课程设计任务书
目录 1、数字钟的总体方案与原理说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 2、555定时器构成的多谐振荡器电路图. . . . . . . . . . . . . . . . . . .a 3、秒、时计数器电路图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .b 4、译码器芯片与逻辑符号图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .c 5、秒、分、时校时电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .d 6、总体电路原理相关说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .e 7、总体电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .f 8、元件清单；. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .g 9、参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .h 10、设计心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i
第三单元简易数字钟的设计 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、无需机械传动等优点。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字电子钟,数字钟到处可见。 在数字电路的学习中，已经学习过用计数器芯片搭建数字钟。51单片机内部集成了定时器/计数器，这为构建数字钟带来了方便。在本单元中，学习如何用51单片机来构建一个功能数字钟。 【任务要求】 在6个数码管上显示时、分、秒，共6位数字。 通过单片机内部定时器控制走时，走时准确。 系统有四个按键，功能分别是调整时间，加，减，确定。在按下调整键时候，显示“时”的两位数码管以1 Hz 频率闪烁。如果再次按下调整键，则“分”开始闪 烁，“时”恢复正常显示，依次循环，直到按下确定键，恢复正常的显示。在数码 管闪烁的时候，按下加或者减键可以调整相应的显示内容。按键支持短按和长按， 即短按时，所修改的数字每次增加1或者减小1，长按时候以一定速率连续增加或 者减少10。 【学习知识点】 数码管的原理，驱动程序的实现。 51单片机内部定时器的原理及应用 独立按键的原理及程序的实现。 【内容安排】 第一节：数码管显示原理及应用实现 第二节：独立按键检测原理及应用实现 第三节：计时的原理及实现 第四节：基于定时器的程序改进 第五节：数字钟的构建
第一节数码管显示原理及应用实现 1.1 数码管显示原理 数字钟要把时间显示到数字显示装置上，常用的数字显示装置有数码管、液晶、LED、CRT显示器等。在单片机系统设计中，LED数码管是最基本的显示装置。在数字钟的设计中我们用数码管对中的小时、分和表来进行显示。 LED数码管能显示各种数字或符号，由于它具有显示清晰、亮度高、寿命长、价格低廉等特点，因此使用非常广泛。图1.1是几个数码管的图片：a图为单位数码管， b图为双位数码管，c图为四位数码管。 a 单位数码管 b 双位数码管 c 四位数码管 图1.1 数码管图片 那么数码管是如何的工作呢？还记得我们小时候玩过的“火柴棒游戏”吗，几根火柴组合起来，可以拼成各种各样的图形，数码管实际上就是利用这个原理做成的。 图1.2 单个数码管引脚标号，共阴和共阳的内部连接图
电子技术课程设计 数字电子时钟的设计 摘要： 设计一个周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，具有校时功能和报时功能的电子钟。本系统的设计电路由时钟译码显示电路模块、脉冲逻辑电路模块、时钟脉冲模块、整电报时模块、校时模
块等部分组成。计数器采用异步双十进制计数器74LS90，发生器使用石英振荡器，分频器4060CD及双D触发器74LS74D，整电报时电路用门电路及扬声器构成。 一、设计的任务与要求 电子技术课程设计的主要任务是通过解决一，两个实际问题，巩固和加深在“模拟电子技术基础”和“数字电子技术基础”课程中所学的理论知识和实验技能，基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。电子技术课程设计的主要内容包括理论设计、仿真实验、安装与调试及写出设计总结报告。衡量课程设计完成好坏的标准是：理论设计正确无误；产品工作稳定可靠，能达到所需要的性能指标。 本次课程设计的题目是“多功能数字电子钟电路设计”。要求学生运用数字电路，模拟电路等课程所学知识完成一个实际电子器件设计。 二、设计目的 1、让学生掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统 的设计、安装、测试方法； 2、进一步巩固所学的理论知识，提高运用所学知识分析和解决实 际问题的能力； 3、提高电路布局﹑布线及检查和排除故障的能力； 4、培养书写综合实验报告的能力。
三、原理方框图如下 1、图中晶体振荡电路由石英32.768KHZ及集成芯。 2、图中分频器4060BD芯片及D触发器构成分频器。 3、计数器由二——五——十73LS90芯片构成。 4、图中DCD_HEX显示器用七段数码显示器且本身带有译码器。 5、图中校时电路和报时电路用门电路构成。 四、单元电路的设计和元器件的选择 1、十进制计数电路的设计 74LS90集成芯片是二—五—十进制计数器，所以将INB与QA 相连；R0（1）、R0（2）、R9(1)、R9（2）接地（低电平）；INA
数电课程设计报告数字钟的设计
数电课程设计报告 第一章设计背景与要求 设计要求 第二章系统概述 2.1设计思想与方案选择 2.2各功能块的组成 2.3工作原理 第三章单元电路设计与分析 3.1各单元电路的选择 3.2设计及工作原理分析 第四章电路的组构与调试 4.1遇到的主要问题 4.2现象记录及原因分析 4.3解决措施及效果 4.4功能的测试方法，步骤，记录的数据 第五章结束语 5.1对设计题目的结论性意见及进一步改进的意向说明5.2总结设计的收获与体会 附图（电路总图及各个模块详图） 参考文献
第一章设计背景与要求 一．设计背景与要求 在公共场所，例如车站、码头，准确的时间显得特别重要，否则很有可能给外出办事即旅行袋来麻烦。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度和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟是一种典型的数字电路，包括了组合逻辑电路和时序电路。 设计一个简易数字钟，具有整点报时和校时功能。 （1）以四位LED数码管显示时、分，时为二十四进制。 （2）时、分显示数字之间以小数点间隔，小数点以1Hz频率、50%占空比的亮、灭规律表示秒计时。 （3）整点报时采用蜂鸣器实现。每当整点前控制蜂鸣器以低频鸣响4次，响1s、停1s，直到整点前一秒以高频响1s，整点时结束。 （4）才用两个按键分别控制“校时”或“校分”。按下校时键时，是显示值以0~23循环变化；按下“校分”键时，分显示值以0~59循环变化，但时显示值不能变化。 二．设计要求 电子技术是一门实践性很强的课程，加强工程训练，特别是技能的培养，对于培养学生的素质和能力具有十分重要的作用。在电子信息类本科教学中，课程设计是一个重要的实践环节，它包括选
信息与电气工程学院 课程设计说明书（2014 /2015 学年第二学期） 课程名称：单片机课程设计 题目：简易数字钟设计 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 设计周数：2周 设计成绩： 2015年6 月25 日
1、课程设计目的 （1）综合利用所学单片机知识完成一个单片机应用系统设计并在实验室实现，从而加深对单片机软硬知识的理解，获得初步的应用经验。 （2）学习A T89C51定时/计数器的原理及基本应用。 （3）掌握多为数码管动态显示方法。 （4）掌握Keil uVision2 IDE的使用方法。【包括项目文件的建立，给项目添加程序件， 编译、连接项目，形成目标文件，运行调试观察结果，多文件的处理，仿真环境的设置。】 （5）掌握Keil C51的调试技巧。【包括如何设置和删除断点，如何查看和修改寄存器的内容，如何观察和修改变量，如何观察存储器区域，并行口的使用，定时器/计数器的使用，串行口的使用，外中断的使用。】 （6）掌握PROTEUS软件使用过程。 2、简易数字钟的要求及软硬件的分析 2.1简易数字钟的设计要求 利用电子电路构成一个简易数字钟，该数字钟电路主要由C51单片机、4位共阳极数码管、时计数、分计数器、蜂鸣器、LED灯、NPN型和PNP型三极管、按键、若干电阻和导线组成。其中电路系统的分计数器采用60进制，时计数器采用24进制，。译码器显示电路将时、分计数器的输出状态通过三个两位共阳数码管显示出来。整点报时电路根据计时系统的输出状态产生一个脉冲信号，用蜂鸣器输出。相对机械钟而言，数字钟能达到准确计时，并显示小时、分钟，同时通过不同按键的不同功能对该数字钟进行小时和分钟调整，也可通过按键来接她通蜂鸣器来发出响声。 2.2数字钟的软件分析 2.1.1数字钟软件的系统分析 系统的软件设计也是工具系统功能的设计。单片机软件的设计主要包括执行软件（完成各种实质性功能）的设计和监控软件的设计。单片机的软件设计通常要考虑以下几个方面的问题：（1）根据软件功能要求，将系统软件划分为若干个相对独立的部分，设计出合理的总体结构，使软件开发清晰、简洁和流程合理； （2）培养良好的编程风格，如考虑结构化程序设计、实行模块化、子程序化。既便于调试、链接，又便于移植和修改； （3）建立正确的数学模型，通过仿真提高系统的性能，并选取合适的参数；
数字逻辑课程设计 数字钟 姓名： 学号： 班级：物联网工程131班 学院：计算机学院 2015年10月10日
一、任务与要求 设计任务：设计一个具有整点报时功能的数字钟 要求： 1、显示时、分、秒的十进制数字显示，采用24小时制。 2、校时功能。 3、整点报时。 功能： 1、计时功能： 要求准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间。小时的计时要求为“12翻1”。 2、校时功能： 当数字钟接通电源或者计时出现误差时，需要校正时间（简称校时）。校时是数字钟应具备的基本功能，一般电子手表都具有时、分、秒等校时功能。为使电路简单，这里只进行分和小时的校时。对校时电路的要求是：在小时校正时不影响分和秒的正常计数；在分校正时不影响秒和小时的正常计数。校时方式有“快校时”和“慢校时”两种。“快校时”是通过开关控制，使计数器对1Hz的校时脉冲计数。“慢校时”是用手动产生单脉冲作校时脉冲。 3、整点报时： 每当数字钟计时快要到整点时发出声响；通常按照4低音1高音的顺序发出间断声响；以最后一声高音结束的时刻为整点时刻。 二、设计方案 电路组成框图： 主体电路 扩 展 电 路时显示器 时译码器 时计数器 分显示器 分译码器 分计数器 校时电路 秒显示器 秒译码器 秒计数器 定时控制 仿电台报时 报整点时数
数字钟电路是一个典型的数字电路系统，其由时、分、秒计数器以及校时和显示电路组成。其主要功能为计时、校时和报时。利用60进制和12进制递增计数器子电路构成数字钟系统，由2个60进制同步递增计数器完成秒、分计数，由12进制同步递增计数器完成小时计数。秒、分、时之间采用同步级联的方式。开关S1和S2分别是控制分和时的校时。报时功能在此简化为小灯的闪烁，分别在59分51秒、53秒、55秒、57秒及59秒时闪烁，持续的时间为1秒。 三、设计和实现过程 1.各元件功能 74LS160：可预置BCD异步清除器，具有清零与置数功能的十进制递增计数器。 74LS00：二输入端四与非门 74LS04：六反相器 74LS08：二输入端四与门 74LS20：四输入端双与非门 2.各部分电路的设计过程 （1）时分秒计数器的设计 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。 秒/分钟显示电路：由于秒钟与分钟的都是为60进制的，所以它们的电路大体上是一样的，都是由一个10进制计数器和一个6进制计数器组成；有所不同的是分钟显示电路中的10进制计数器的ENP和ENT引脚是由秒钟显示电路的进位信号控制的。 分和秒计数器都是模M=60的计数器，其计数规律为00—01—…—58—59—00…。可选两片74LS160设计较为简单。 时计数器是一个“12翻1”的特殊进制计数器，即当数字钟运行到12时59分59秒时，秒的个位计数器再输入一个秒脉冲时，数字钟应自动显示为01时00分00秒，实现日常生活中习惯用的计时规律。可选两片74LS160设计。
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。