设计报告
课程名称在系统编程技术
任课教师
设计题目数字时钟设计
班级
姓名
学号
日期2008年11月30日
目录
一、题目分析 (2)
二、选择方案 (2)
三、细化框图 (4)
四、编写应用程序并仿真 (4)
1、秒计数器 (4)
2、分钟计数器 (5)
3、小时计数器 (5)
4、整点报时 (5)
五、全系统联调 (6)
六、硬件测试及说明 (6)
七、结论 (8)
八、课程总结 (9)
九、参考文献 (9)
十、附录（源程序） (10)
一、题目分析
1、分析设计要求 （数字时钟的功能）
1）具有时、分、秒计数显示功能，以24小时循环计时。 2）具有调节小时、分钟及清零的功能。 3）具有整点报时功能。
4）时钟计数显示时有LED 灯的花样显示。 2、总体方框图
3、技术指标及功能要求
1）时钟计数：完成时、分、秒的正确计时并且显示所计的数字；对秒、分——60进制BCD 码计数，即从0到59循环计数，时钟——24进制BCD 码计数，即从0到23循环计数，并且在数码管上显示数值。
2）时间设置：手动调节分钟、小时，可以对所设计的时钟任意调时间，秒、分计数器都有进位信号，通过调节进位信号实现对数字钟的调分和调时功能，即当setmin 为高电平时，秒钟信号作为进位信号使分计数器计数，其计数加快实现调分功能。小时的调时原理与其相同。
3）清零功能：reset 为复位键，低电平时实现清零功能，高电平时正常计数。 4）蜂鸣器在整点时有报时信号产生，蜂鸣器报警。 5）LED 灯在时钟显示时有花样显示信号产生。
二、选择方案
1、方案选择及设计规划
根据总体方框图及各部分分配的功能可知，本系统可以由四个子模块（即秒计数器、分钟计数器、小时计数器、整点报时）和一个顶层文件构成。采用自顶向下的设计方法，子模块利用VHDL 语言设计，顶层文件用原理图的设计方法。 2、系统顶层图的设计
数字时钟
小时计数显示功能模块
分钟计数显示功能模块
秒钟计数显示功能模块
整点报时功能模块
clk reset
daout[5..0]
hour inst
clk clk1reset
sethour
enhour daout[6..0]
minute inst1clk reset setmin enmin daout[6..0]
second
inst2
clk dain[6..0]
speak lamp[2..0]
alert inst3
pin_name7
OUTPUT
pin_name8
OUTPUT
pin_name9
OUTPUT
pin_name10
OUTPUT
pin_name11
OUTPUT
VCC
sethour
INPUT VCC
setmin
INPUT VCC clk
INPUT VCC reset INPUT
系统顶层设计图如上所示，由图知： 1）对外端口引脚名称:
输入：clk ，reset ，setmin ，sethour ；
输出：speaker ，hour[5..0]，minute[6..0]，second[6..0]，lamp[3..0]。 2）底层文件名称：
秒计时器（second ）是由一个60进制的计数器构成的，具有清0、置数和计数功能。其中reset 为清0信号，当reset 为0时，秒计时器清0；clk 为系统时钟信号；setmin 是分钟的设置信号；enmin 为秒计时器的进位信号，作为下一级的输入信号；daout 是秒计数值。
分计时器（minute ）是由一个60进制的计数器构成的，具有清0、置数和计数功能。其中reset 为清0信号，当reset 为0时，分计时器清0；clk 为系统时钟信号；clk1为设置时钟信号；sethour 时设置信号；enhour 为分计时器的进位信号，作为下一级的输入信号。
时计时器（hour ）是由一个24进制的计数器构成的，具有清0、置数和计数功能。其中reset 为清0信号，当reset 为0时，时计时器清0；clk 为时计数时钟信号；daout 为时计数值。
报时模块（alarm ）的功能是整点时，报时持续1分钟，dain 为分计数值；speak 为蜂鸣器报警；lamp 为花样显示灯。 3） 实验连线：reset 、setmin 、hour 连接拨动开关；计数时钟信号clk 接1HZ/4HZ 时钟信号；speak 与扬声器驱动speaker 相连；lamp 与三个发光二极管相连；hour[5..0]、minute[6..0]、second[6..0]分别与七段LED 数码管相连。
三、细化框图
根据自顶向下的方法以及各功能模块的的功能实现上述设计方案应有以下的系统细化框图：
四、编写应用程序并仿真
1、秒计数器（文件名：second.vhd ） 1）VHDL 语言描述程序见附录 2）秒计数器的仿真波形图
3）波形分析
由仿真波形图知秒计数模块功能是利用60进制计数器完成00到59的循环计数功能，当秒计数至59时，再来一个时钟脉冲则产生进位输出，即enmin=1；reset 作为复位信号低电平有效，即高电平时正常循环计数，低电平清零。
数字钟
控制电路 显示电路
小时
分钟 秒钟
调分
24进制计数 60进制计数 60进制计数
调时
整点报时
2、分钟计数器（文件名：minute.vhd）
1）VHDL语言描述程序见附录
2）分钟计数器的仿真波形图
3）波形分析
由波形图可知该模块实现了分钟计数的功能，调时信号sethour高电平有效。计数循环从00到59.
3、小时计数器（文件名：hour.vhd）
1）VHDL语言描述程序见附录
2）小时计数器的仿真波形图
3）波形分析
小时计数模块利用24进制计数器，通过分钟的进位信号的输入可实现从00到23的循环计数。
4、整点报时报警模块（文件名：alert.vhd）
1）VHDL语言描述程序见附录
2）整点报时模块仿真波形图
3）波形分析
由图知对于整点报时模块，当分钟计数至59时来一个时钟脉冲则产生一个进位信号，分钟计数到00，此时产生报警信号持续一分钟。当有时钟脉冲时lamp 显示灯就闪烁轮续点亮。
五、全系统联调
1、数字时钟系统原理图
VCC
clk
INPUT VCC reset
INPUT VCC
setmin
INPUT VCC
sethour
INPUT hour[5..0]
OUTPUT
second[6..0]
OUTPUT lamp[2..0]
OUTPUT speaker
OUTPUT minute[6..0]
OUTPUT
clk dain[6..0]
speak lamp[2..0]
alert inst
clk reset
daout[5..0]
hour inst1
clk clk1reset
sethour
enhour daout[6..0]
minute inst2
clk reset setmin enmin daout[6..0]
second
inst3
PIN_93
PIN_10
PIN_7
PIN_4
PIN_73PIN_74PIN_75PIN_76PIN_77PIN_78
PIN_51PIN_52PIN_67PIN_68PIN_69PIN_70PIN_71
PIN_39PIN_40PIN_41PIN_42PIN_47PIN_48PIN_49
PIN_129
PIN_103PIN_105PIN_106
2、数字时钟系统波形图仿真
由波形仿真图可知：系统完成了时钟的计数显示功能，调时、调分功能，整点报时功能，计数时的lamp 灯花样显示功能。
六、硬件测试及说明
1、数字时钟系统采用模式7进行硬件测试
2、引脚锁定情况
信号名引脚号按键及显示
clk PIN_93 内部时钟信号clock0 1HZ hour[0] PIN_73
LED8
hour [1] PIN_74
hour [2] PIN_75
hour [3] PIN_76
hour [4] PIN_77 LED7
hour [5] PIN_78
min[0] PIN_51
LED5
min [1] PIN_52
min [2] PIN_67
min [3] PIN_68
min [4] PIN_69
LED4
min [5] PIN_70
min [6] PIN_71
second[0] PIN_39
LED2
second [1] PIN_40
second [2] PIN_41
second [3] PIN_42
second [4] PIN_47
LED1
second [5] PIN_48
second [6] PIN_49
lamp[0] PIN_103 D6
lamp[1] PIN_105 D7
lamp[3] PIN_106 D8
sethour PIN_7 键7
setmin PIN_4 键4
speaker PIN_129 蜂鸣器SPEAKER
reset PIN_10 键8
3、硬件测试过程与结果分析
1）硬件测试：
实验硬件 GW48实验系统 cyclone EP1C3T144C8
测试模式 NO.7
测试方式clock选用clock0，短路帽选4HZ；
键8控制reset,键7控制sethour，键4控制setminute，
D8、D7、D6显示花样灯lamp；
数码管8、7用作小时显示，高位是小时的十位，低位是小时的个位；
数码管5、4用作分钟显示，高位是分钟的十位，低位是分钟的个位；
数码管2、1用作秒钟显示，高位是秒钟的十位，低位是秒钟的个位；
测试过程（灯亮为高电平，灯灭为低电平）
reset低电平清零复位，按键8使灯亮则时钟开始从00-00-00计时，秒钟计时到59时向分钟进1，分钟计时到59时向小时进1；
键7用做调小时每来一个脉冲调一次调节范围00-——23；
键4用做调分钟每来一个脉冲调一次调节范围00—59；
lamp灯显的三个灯轮回亮；
当时钟为00则蜂鸣器开始整点报时一分钟。
2）结果分析：由测试过程及结果可知所设计的数字时钟系统完成了预定的实验设计要求。
七、结论
1、实验总结
由上可知，该数字钟系统实现了计时、时间重置、整点报时的功能。在给数字钟重置时间后，数字钟便开始从所置的时间计时，计数到59秒时，秒计时器回到00秒，并且给分钟加1；当分钟计数到59分时，分计时器回到00分钟，小时显示加1，与此同时报时装置输出高电平，并且持续1分钟。当小时计数到23小时时，当分钟及秒钟都达到59时，下一脉冲来时时钟回到00小时。当分钟到达59分，分计时器回到00时。
通过这次设计实验，使得我对层次化结构化设计有了更深的了解。在设计中将设计任务分成了几个子模块，完成各子模块的设计功能，然后再将各模块合起来联试，加深了层次化设计概念。通过实验加深了对软件的元件管理的含义的理解，学会将不同目录下的设计题目融合在同一个文件夹中进行总体集成。
通过仿真和硬件测试，让我认识到调试和硬件测试手段的多样化，对于同一功能的电路可以采用多种模式进行硬件测试，但要选择一个最佳方案，从而进行信号引脚的锁定并与相应功能块的硬件电路接口相连。
2、实验设计不足及改进
1）整点报时模块可以在此模块中用存储器存储一段音乐，在整点报时时音乐提示。
2）可以利用宏模块的设计方法存储一个时间设计一个闹钟模块。
3）在实验设计中关于顶层文件的vhdl语言描述还有一些欠缺，因此在设计时采用了原理图输入的设计方法。
4）在报时模块中应再设计一个复位端以控制lamp灯显示在复位时停止工作。5）在报时模块中可以再加一个时钟信号以控制speaker蜂鸣报警信号。
八、课程总结
我们对《在系统编程技术》这门课的学习主要是理论学习和实验实践两个部分。通过对其理论知识的学习，我对硬件描述语言有了初步的认识，学会利用硬件描述语言完成相应功能系统的设计。在课程的学习中，通过老师的介绍我们了解到，随着基于可编程逻辑器件的EDA技术的发展和应用领域的扩大与深入，EDA 技术在电子信息，通信，自动控制及计算机应用的领域的重要性日益突出。例如：A/D高速采样，其必须使用EDA技术才能实现，而且技术指标有了很大的提高，这体现了EDA技术应用的特点。本课程注重理论与实践应用相结合，比如我们的设计性实验，这样不仅增加了我们对理论知识的理解能力，而且还提高了我们学习这门课程的积极性，使我们很容易掌握所学的知识。
在实验中，我们可以通过自己的实际操作，找出问题，改正错误，提出改进之法，大胆创新，使自己的能力在实践中成长起来。经过这几周的实验，我基本了解了实验设计过程。虽然有些实验很简单，但是他们体现了EDA设计的大概流程。通过这么多次的试验我将一些在课堂上了解了的知识的运用到了实验中，经过实验课之后，我对于VHDL语言的理解更加深刻了，本来有些不理解的理论知识，都能通过实验得到一定解答。在实验的过程中，有时遇到难题的时候，我们上网或去图书馆查找资料，或者向老师和同学们讨论，在这个过程中我学习到了一些我们在课堂上学不到的知识。通过这次课程设计使我更加深刻的懂得了理论与实际相结合的重要性！只有理论知识无法实现相关的设计和实际操作，当把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，这样才能把所学的理论知识更加巩固至掌握住，才能提高自己的实际动手能力和独立思考能力。
九、参考文献目录
《EDA技术基础》主编赵明富李季军北京大学出版社
《可编程器件EDA技术与实践》主编沈明山李国洪机械工业出版社《EDA工程实践技术》主编付家才,郭殿林化学工业出版社
十、附录（源程序）
1、小时计数器VHDL语言源程序（底层文件）
LIBRARY IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY hour IS
PORT(clk,reset:IN STD_LOGIC;
daout:out STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0));
END ENTITY hour;
ARCHITECTURE fun OF hour IS
SIGNAL count:STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0);
BEGIN
daout<=count;
PROCESS(clk,reset)
BEGIN
IF(reset='0')THEN count<="000000"; ——若reset=0，则异步清零
ELSIF(clk'event and clk='1')THEN ——否则，若clk上升沿到
IF(count(3 DOWNTO 0)="1001")THEN ——若个位计时恰好到“1001”即9 IF(count<16#23#)THEN ——23进制
count<=count+7; ——若到23D则
else
count<="000000"; ——复0
END IF;
ELSIF (count<16#23#)THEN ——若未到23D，则count进1
count<=count+1;
ELSE ——否则清零
count<="000000";
END IF; ——END IF（count（3 DOWNTO 0）=“1001”）
END IF; ——END IF（reset=‘0’）
END PROCESS;
END fun;
2、分钟计数器VHDL语言源程序（底层文件）
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY minute IS
PORT(clk,clk1,reset,sethour:IN STD_LOGIC;
enhour:OUT STD_LOGIC;
daout:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0));
END ENTITY minute ;
ARCHITECTURE fun OF minute IS
SIGNAL count :STD_LOGIC_VECTOR (6 DOWNTO 0);
SIGNAL enhour_1, enhour_2: STD_LOGIC; ——enmin_1为59分时的进位信号
BEGIN ——enmin_2由clk调制后的手动调时脉冲信号串
daout<=count;
enhour_2<= (sethour and clk1); ——sethour为手动调时控制信号，高电平有效
enhour<= (enhour_1 or enhour_2);
PROCESS(clk,reset,sethour)
BEGIN
IF(reset='0') THEN ——若reset为0，则异步清零
count<="0000000";
ELSIF(clk'event and clk='1')THEN ——否则，若clk上升沿到
IF(count (3 DOWNTO 0) ="1001")THEN——若个位计时恰好到“1001”即9
IF(count <16#60#) THEN ——又若count小于16#60#，即60
IF(count="1011001") THEN——又若已到59D
enhour_1<='1'; ——则置进位为1
count<="0000000"; ——count复0
ELSE
count<=count+7; ——若count未到59D，则加7，即作“加6校正”
END IF; ——使前面的16#60#的个位转变为8421BCD的容量
ELSE
count<="0000000";——count复0（有此句，则对无效状态电路可自启动） END IF; ——END IF（count<16#60#）
ELSIF (count <16#60#) THEN
count<=count+1; ——若count<16#60#则count加1
enhour_1<='0' after 100 ns; ——没有发生进位
ELSE
count<="0000000"; ——否则，若count不小于16#60# count复0
END IF; ——END IF（count（3 DOWNTO 0）=“1001”）
END IF; ——END IF（reset=‘0’）
END process;
END fun;
3、秒钟计数器VHDL语言源程序（底层文件）
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY second IS
PORT( clk,reset,setmin:STD_LOGIC;
enmin:OUT STD_LOGIC;
daout:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0));
END ENTITY second;
ARCHITECTURE fun OF second IS
SIGNAL count:STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);
SIGNAL enmin_1,enmin_2:STD_LOGIC; ——enmin_1为59秒时的进位信号
BEGIN ——enmin_2由clk调制后的手动调分脉冲信号串
daout<=count;
enmin_2<=(setmin and clk); ——setmin为手动调分控制信号，高电平有效
enmin<=(enmin_1 or enmin_2); ——enmin为向分进位信号
PROCESS(clk,reset,setmin)
BEGIN
IF(reset='0')THEN count<="0000000"; ——若reset为0，则异步清零
ELSIF(clk 'event and clk='1')then ——否则，若clk上升沿到
IF(count(3 downto 0)="1001")then ——若个位计时恰好到“1001”即9 IF(count<16#60#)then ——又若count小于16#60#,即60H
IF(count="1011001")then ——又若已到59D
enmin_1<='1';count<="0000000";——则置进位为1及count复0
ELSE ——未到59D
count<=count+7; ——则加7，而+7=+1+6，即作“加6校正”
END IF;
ELSE ——若count不小于16#60#（即count等于或大于16#60#）
count<="0000000"; ——count复0
END IF; ——END IF（count<16#60#）
ELSIF(count<16#60#)then ——若个位计数未到“1001”则转此句再判
count<=count+1; ——若count<16#60#则count加1
enmin_1<='0'after 100 ns; ——没有发生进位
ELSE ——否则，若count不小于16#60#
count<="0000000"; ——则count复0
END IF; ——END IF（count（3 DOWNTO 0）=“1001”）
END IF; ——END IF（reset=‘0’）
END PROCESS;
END fun;
4、整点报时报警模块VHDL语言源程序（底层文件）
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY alert IS
PORT(clk:IN STD_LOGIC;
dain:IN STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);
speak:OUT STD_LOGIC;
lamp:OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0));
END alert;
ARCHITECTURE fun OF alert IS
SIGNAL count:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);
SIGNAL count1:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);
BEGIN
speaker:PROCESS(clk)
BEGIN
speak<=count1(1);
IF(clk'event and clk='1')THEN
IF(dain="0000000")THEN
IF(count1>="10")THEN
count1<="00";——count1为三进制加法计数器 ELSE
count1<=count1+1;
END IF ;
END IF ;
END IF ;
END PROCESS speaker;
lamper:PROCESS(clk)
BEGIN
IF(rising_edge(clk))THEN
IF(count<="10")THEN
IF(count="00")THEN
lamp<="001";——循环点亮三只灯
ELSIF(count="01")THEN
lamp<="010";
ELSIF(count="10")THEN
lamp<="100";
END IF;
count<=count+1;
ELSE
count<="00";
END IF;
END IF;
END PROCESS lamper;
END fun;
《数字逻辑》课程设计报告 题目数字时钟 学院（部）信息工程学院 专业计算机科学与技术 班级计算机一班 学生姓名 学号20132402 6 月29 日至 7 月 3 日共1 周 指导教师（签字）
题目 一．摘要： 钟表的数字化给人们的生产生活带来了极大的方便，并且极大的扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报有这些，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，有着非常警、学校的按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、定时启闭路灯，甚至各种定时电气的自启用等。所现实的意义。本次数电课设我组设计的数字时钟是由石英晶体振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器、校时电路、报时电路和计时电路组成，石英晶体振荡器产生的信号经过分频器作为秒脉冲，秒脉冲送入计数器计数，计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器在七段显示器上显示时间。 二．关键词： 校时计时报时分频石英晶体振荡器 三．技术要求： 1、有“时”、“分”、“秒”（23小时59分59秒）显示且有校时功能； 2、有计时功能，时钟不会在计时的时候停下。计时范围是0~99秒； 3、有闹铃功能，闹铃响的时间由使用者自己设置，闹铃时间至少一分钟； 4、要在七段显示器（共阴极6片）显示时间； 5、电子钟要准确正常地工作。 四、方案论证与选择： 钟表的是长期使用的器件，误差容易积累由此增大。所以要求分频器产生的秒脉冲要极其准确。而石英晶体产生的信号是非常稳定的，所以我们使用石英晶体产生的信号经过分频电路作为秒脉冲。秒脉冲信号经过6级计数器，分别得到“秒”、“分”、“时”的个位、十位的计时。由实际的要求，“秒”、“分”计数器为60进制的计数器，小时为24进制。由于74LS160十进制加法计数器易于理解使用，我们在设计各个计数器时都是由采用74LS160芯片级联构成。在计时部分，最小单位是0.01s，我们采用555多谐振荡器产生100HZ的信号作为秒脉冲进入一个4级计数器，计时范围是0~99秒。石英晶体
单片机电子时钟的设计 ----------- 基于单片机的电子时钟 专业：运算机科学与技术 班级：专升本1班 小组成员：张琴张娜赵慧佩 学号：23 24 25
基于单片机的电子时钟设计 摘要 20世纪末，电子技术获得了飞速的进展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的进展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 现代生活的人们越来越重视起了时刻观念，能够说是时刻和金钱划上了等号。关于那些对时刻把握专门严格和准确的人或事来说，时刻的不准确会带来专门大的苦恼，因此以数码管为显示器的时钟比指针式的时钟表现出了专门大的优势。数码管显示的时刻简单明了而且读 数快、时刻准确显示到秒。而机械式的依靠于晶体震荡器，可能会导致误差。 数字钟是采纳数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。数字钟的精度、稳固度远远超过老式机械钟。在这次设计中，我们采纳LED数码管显示时、分、秒，以24 小时计时方式，依照数码管动态显示原理来进行显示，用12MHz的晶振产生振荡脉冲，定时器计数。在此次设计中，电路具有显示时刻的其本功能，还能够实现对时刻的调整。数字钟是其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受宽敞消费的喜爱，因此得到了广泛的使用。 .
目录 第一章绪论 1.1 数字电子钟的背景 (4) 1.2 数字电子钟的意义 (4) 1.3 数字电子钟的应用 (4) 第二章整体设计方案 2.1 单片机的选择 (5) 2.2 单片机的差不多结构 (7) 第三章数字钟的硬件设计 3.1 最小系统设计 (11) 3.2 LED显示电路 (14) 第四章数字钟的软件设计 4.1 系统软件设计流程图 (16) 4.2 数字电子钟的原理图 (19) 第五章系统仿真 5.1 PROTUES软件介绍 (20) 5.2 电子钟系统PROTUES仿真 (21) 第六章调试与功能说明 6.1 硬盘调试 (22) 6.2 系统性能测试与功能说明 (22) 6.3 系统时钟误差分析 (22) 6.4 软件调试问题及解决 (22) 附件：主程序 (23)
收稿日期:2007-06-04 第一作者 刘竹林 男 27岁 助教 用V HDL 实现数字时钟的设计 刘竹林 李晶骅 (十堰职业技术学院电子工程系,湖北十堰442000) 摘 要:以一款数字钟设计为例,较详细的介绍了如何用VHDL 语言设计数字电路,并给出了部分程序、仿真 波形图,并在MAX +plusII 中进行编译、仿真、下载。由此说明利用VHDL 开发数字电路的优点。 关键词:VHDL ;设计;数字钟;应用电路中图分类号:TN953 文献标识码:A 0 引言 VHDL 硬件描述语言在电子设计自动化(EDA )中扮演 着重要的角色,它的出现极大的改变了传统的设计方法、设 计过程乃至设计观念。由于采用了“自顶向下” (Top 2Down )的全新设计方法,使设计师们摆脱了大量的辅助设计工作, 而把精力集中于创造性的方案与概念构思上,用新的思路来发掘硬件设备的潜力,从而极大地提高了设计效率,缩短了产品的研制周期。 这种设计方法首先从系统设计入手,在顶层进行功能方框图的划分和结构设计。在方框图一级进行仿真、纠错,并用硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述,在系统一级进行验证。然后用综合优化工具生成具体门电路的网表,其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路。由于设计的主要仿真和调试过程是在高层次上完成的,这不仅有利于早期发现结构设计上的错误,避免设计工作的浪费,而且也减少了逻辑功能仿真的工作量,提高了设计的一次成功率。 1 用V HDL 设计一款数字钟 我们设计的数字时钟原理框图如图1。其基本功能划 分为:计数模块(包括秒、分、时)、译码模块、扫描显示控制模块。计数模块由两个60进制计数器和一个24进制计数器组成,分别对秒、分、小时进行计数,当计数到23点59分59秒的时候,即一天结束,计数器清零, 新的一天重新开始计数。 图1 数字时钟原理框图 秒计数器的计数时钟信号为1Hz 的标准信号,可以由系 统板上提供的4MHz 信号通过222分频得到。秒计数器的进位输出信号作为分钟计数器的计数信号,分钟计数器的进位输出信号又作为小时计数器的计数信号。设计一个同时显示时、分、秒6个数字的数字钟,则需要6个七段显示器。若同时点亮这6个七段显示器,则电路中会产生一个比较大的电流,很容易造成电路烧坏,我们通过扫描电路来解决这一问题,通过产生一个扫描信号CS (0)-CS (5)来控制6个七段显示器,依次点亮6个七段显示器,也就是每次只点亮一个七段显示器。只要扫描信号CS (0)-CS (5)的频率超过人的眼睛视觉暂留频率24Hz 以上,就可以达到尽管每次点亮单个七段显示器,却能具有6个同时显示的视觉效果,而且显示也不致闪烁抖动。 其中6位扫描信号一方面控制七段显示器依次点亮,一方面控制6选1选择器输出相应显示数字。 2 模块设计 2.1 VHDL 语言的基本结构 一个独立的设计实体通常包括:实体(EN TIT Y )、结构体(ARCHITECTURE )、配置(CONFIGURA TION )、包集合(PACKGE )、和库(L IBRAR Y )5个部分。其中实体用于描述所设计的系统的外部接口信号;构造体用于描述系统内部的结构和行为;建立输入和输出之间的关系;配置语句安装具体元件到实体—结构体对,可以被看作是设计的零件清单;包集合存放各个设计模块共享的数据类型、常数和子程序等;库是专门存放预编译程序包的地方。VHDL 程序设计基本结构如图2 。 图2 VHDL 程序设计基本结构 2.2 各模块的实现 2.2.1 计数模块(建立VHDL 语言的工程文件) 计数模块由两个60进制计数器和一个24进制计数器组成,分别对秒、分、小时进行计数。其VHDL 源程序相差不大由于篇幅有限,这里我们以秒模块的实现为例。程序如下: library ieee ; use ieee.std -logic -1164.all ;entity counter -60-bcd is 山西电子技术 2008年第1期 应用实践
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
课程设计题目名称：数字时钟 专业名称：电气工程及其自动化班级： ******** 学号： *******8 学生姓名： ******* 任课教师： *******
《电子技术课程设计》任务书
2．对课程设计成果的要求〔包括图表（或实物）等硬件要求〕：设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书,语言流畅简洁，文字不得少于3500字。要求图纸布局合理，符合工程要求，使用Protel软件绘出原理图（SCH）和印制电路板(PCB),器件的选择要有计算依据。 3．主要参考文献：⑴《电子技术课程设计指导》彭介华编，高等教育出版社，1997年10月 ⑵《数字电子技术》康华光编著高等教育出版社， 2001年 要求按国标GB 7714—87《文后参考文献著录规则》书写。 4．课程设计工作进度计划： 序号起迄日期工作内容 初步设想和资料查询，原理图的绘画 1 2015.11.18-2015.12.21 仿真调试，元件参数测定，实物的拼接与测试 2 2015.12.21-2016.1.8 叙写设计报告，总结本次设计，论文提交 3 2016.1.8-2016.1.18 主指导教师日期：年月日
摘要 数字时钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛于个人家庭以及办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来了极大的方便。并且数字时钟具有走时准确、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。报告围绕此次数字钟的设计进行介绍、总结，包含了设计的步骤，前期的准备，装配的过程。在实装时，采用了74LS90进行计数，用CD4060产生秒脉冲，CD4511进行数码管转换显示，还要考虑电路的校时、校分，每块芯片各设计为几进制等等，最后实现了数字钟设计所要求的各项功能：时钟显示功能；快速校准时间的功能。 关键字：数字时钟校时CD4511
摘要 伴随着集成电路技术的发展, 电子设计自动化(EDA)技术逐渐成为数字电路设计的重要手段。基于FPGA的EDA技术的发展和应用领域的扩大与深入，使得EDA技术在电子信息，通信，自动控制，计算机等领域的重要性日益突出。 本设计给出了一种基于FPGA的多功能数字钟方法，采用EDA作为开发工具，VHDL语言和图形输入为硬件描述语言，QuartusII作为运行程序的平台，编写的程序经过调试运行，波形仿真验证，下载到EDA实验箱的FPGA芯片，实现了设计目标。 系统主芯片采用CycloneII系列EP2C35F672C8。采用自顶向下的设计思想，将系统分为五个模块:分频模块、计时模块、报时模块、显示模块、顶层模块。用VHDL语言实现各个功能模块, 图形输入法生成顶层模块. 最后用QuartusII 软件进行功能仿真, 验证数字钟设计的正确性。 测试结果表明本设计实现了一个多功能的数字钟功能，具有时、分、秒计时显示功能，以24小时循环计时；具有校正小时和分钟的功能；以及清零，整点报时功能。 关键词：EDA技术；FPGA；数字钟；VHDL语言；自顶向下
Abstract Accompanied by the development of integrated circuit technology, electro nic design automation (EDA) technology is becoming an important means of digital circuit design. FPGA EDA technology development and expansion of a pplication fields and in-depth, the importance of EDA technology in the field of electronic information, communication, automatic control, computer, etc. hav e become increasingly prominent. This design gives a FPGA-based multifunctional digital clock using ED A as a development tool, VHDL language and graphical input hardware descri ption language, the QuartusII as a platform for running the program, written procedures debugging and running, the waveform simulation downloaded to th e FPGA chip to achieve the design goals. The main system chip CycloneII series EP2C35F672C8. Adopted a topdw n design ideas, the system is divided into five modules: frequency module, ti ming module, timer module, display module, the top-level module. With VHD L various functional modules, graphical input method to generate the top-level module. Last QuartusII under simulation, to verify the correctness of the digi tal clock design. The test results show that the design of a multifunctional digital clock, with seconds time display, 24-hour cycle timing; has a school, cleared, and th e whole point timekeeping functions. Key words: EDA technology; FPGA; VHDL language; top-down; digital cloc k
课程设计报告 学生姓名:刘佳 学 号：2017307010102 学院:电气工程学院 班级:通信171 题目:多功能数字时钟设计 指导教师：刘晓峰职称: 高级实验师指导教师：杨修宇职称: 实验师 2018 年 12 月 28 日
目录 1. 设计要求 (3) 2. 设计原理及框图 (3) 2.1 模块组成 (3) 3. 器件说明 (4) 4. 设计过程 (8) 4.1显示电路模块设计 (8) 4.2时钟脉冲电路模块设计 (9) 4.3计时模块电路设计 (10) 4.4计时校时控制模块电路设计 (11) 4.5整点报时与定点报时模块电路设计 (12) 5. 仿真调试过程 (13) 6. 收音机原理及焊接调试 (14) 6.1收音机原理 (14) 6.2收音机焊接工艺要求 (16) 6.3收音机调试过程 (16) 7. 设计体会及收获 (17)
1. 设计要求 (1)以24小时为一个计时周期，稳定的显示时、分、秒。 (2)当电路发生走时误差时，可以对所设计的时钟进行校时。 (3)电路有整点报时功能。报时声响为四低一高，最后一响高音正好为整点。 (4)电路具有闹钟功能，当闹钟所设定时间与时钟计时相同时，发出提示音， 时长为一分钟。 2. 设计原理及框图 2.1 模块组成 多功能数字时钟由时钟脉冲电路模块、秒计时模块、分计时模块、时计时模块、显示模块、计时校时控制模块、定点报时模块与整点报时模块组。如图1所示。 图1 多功能数字时钟原理框图 多功能数字时钟由时钟脉冲电路模块、秒计时模块、分计时模块、时计时模块、显示模块、计时校时控制模块、定点报时模块与整点报时模块组成。时钟脉冲电路模块由振荡电路与分频电路组成，为数字时钟提供秒脉冲信号、定点整点报时信号以及调试信号。计时电路包括“秒”计时、“分”计时与“时”计时电
电子课程设计题目：数字时钟
数字时钟设计实验报告 一、设计要求： 设计一个24小时制的数字时钟。 要求：计时、显示精度到秒；有校时功能。采用中小规模集成电路设计。 发挥：增加闹钟功能。 二、设计方案： 由秒时钟信号发生器、计时电路和校时电路构成电路。 秒时钟信号发生器可由振荡器和分频器构成。 计时电路中采用两个60进制计数器分别完成秒计时和分计时；24进制计数器完成时计时；采用译码器将计数器的输出译码后送七段数码管显示。 校时电路采用开关控制时、分、秒计数器的时钟信号为校时脉冲以完成校时。 三、电路框图： 图一 数字时钟电路框图 译码器 译码器 译码器 时计数器 (24进制) 分计数器 (60进制) 秒计数器 (60进制) 校 时 电 路 秒信号发生器
四、电路原理图： （一）秒脉冲信号发生器 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。 ?振荡器: 通常用555定时器与RC构成的多谐振荡器，经过调整输出1000Hz 脉冲。 ?分频器: 分频器功能主要有两个，一是产生标准秒脉冲信号，一是提供功能 扩展电路所需要的信号，选用三片74LS290进行级联，因为每片为1/10分频器，三片级联好获得1Hz标准秒脉冲。其电路图如下： 图二秒脉冲信号发生器 （二）秒、分、时计时器电路设计 秒、分计数器为60进制计数器，小时计数器为24进制计数器。 ?60进制——秒计数器 秒的个位部分为逢十进一，十位部分为逢六进一，从而共同完成60进制计数器。当计数到59时清零并重新开始计数。秒的个位部分的设计：利用十进制计数器CD40110设计10进制计数器显示秒的个位。个位计数器由0增加到9时产生进位，连在十位部计数器脉冲输入端CP，从而实现10进制计数和进位功能。利用74LS161和74LS11设计6进制计数器显示秒的十位，当十位计数器由0增加到5时利用74LS11与门产生一个高电平接到个位、十位的CD40110的清零端，同时产生一个脉冲给分的个位。其电路图如下：
课程设计(综合实验)报告 题目：第四个实验数字电子钟院系：计算机科学系 班级：计算计科学与技术1班学号： 学生姓名： 队员姓名： 指导教师：
《数字逻辑》综合实验 任务书 一、目的与要求 1 目的 1.1综合实验是教学中必不可少的重要环节，通过综合实验巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练。 1.2注重培养学生正确的设计思想，掌握综合实验的主要内容、步骤和方法。 1.3培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。 1.4提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能 及其基本工程素质。 2.要求 2.1 能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。 2.2根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。要求通过独立思考、深入钻研综合实验中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。 2.3进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。 2.4学会电子电路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确
使用方法。利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。 2.5学会撰写综合实验总结报告。 2.6通过综合实验，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，培养学生树立一定的生产观点、经济观点和全局观点。要求学生在设计过程中，坚持勤俭节约的原则，从现有条件出发，力争少损坏元件。 2.7在综合实验过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。 二、主要内容 数字电子钟 设计一台能显示时﹑分、秒的数字电子钟，要求如下： 1）秒﹑分为00—59六十进制计数器，时为00—23二十四进制计数器； 2）可手动校正：可分别对秒﹑分﹑时进行手动脉冲输入调整或连续脉冲输入校正，（校正时不能输出进位）。 元器件选择 74LS162：4块与非门74LS00：2块共阳数码管LED 74LS161：2块GAL16V8：2块晶体振荡器：1MHZ GAL20V8：1块TDS-4实验箱 导线若干 所需要器件的图片如下
. 单片机课程设计题目：电子时钟 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 设计时间：
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摘要 针对数字时钟的问题，利用8051单片机，proteus软件，vw(伟福)等软件，运用单片机中定时计数器T0,中断系统以及按键的控制实现了电子时钟的设计。设计的电子时钟通过数码管显示，并能通过按键的设计实现小时与分钟的调整。时间的启动与暂停等等。 关键字：数字时钟；单片机；定时计数器 .
1 引言 时钟，自他发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着时间的推移，科学技术不断的发展，人们对时间计量的进度要求越来越高，应用越来越广。怎样让时钟更好地为人类服务，怎样让我们的老朋友焕发青春呢？这就要求人们不断设计出新型时钟。 现金，高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英表，石英钟都使用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替指针显示器，减小了计时误差，这种表具有时、分、秒显示的功能，还可以进行时、分的校对，片选的灵活性好。 时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准震荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，及定时时间，它通常有两种方法实现：一是软件实现，即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度要起不高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，在对时间精度要求很高的情况下，通常采用这种方法。本文主要介绍用单片机内部的定时计数器来实现电子时钟的方法，以单片机为核心，辅以必要电路，构成了一个单片机电子时钟。 单片机应用系统由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统是指单片机以及扩展的存储器、I\O接口、外围扩展的功能芯片以及接口电路。软件系统包括监控程序和各种应用程序。 在单片机应用系统中，单片机是整个系统的核心，对整个系统的信息输入、处理、信息输出进行控制。与单片机配套的有相应的复位电路、时钟电路以及扩展的存储器和I\O接口，使单片机应用系统能够运行。 在一个单片机应用系统中，往往都会输入信息和显示信息，这就涉及键盘和显示器。在单片机应用系统中，一般都根据系统的要求配置相应的键盘和显示器。配置键盘和显示器一般都没有统一的规定，有的系统功能复杂，需输入的信息和显示的信息量大，配置的键盘和显示器功能相对强大，而有些系统输入/输出的信息少，这时可能用几个按键和几个LED指示灯就可以进行处理了。在单片机应用系统在中配置的键盘可以是独立键盘，也可能是矩阵键盘。显示器可以是LED指示灯，也可以是LED数码管，也可 .
基于FPGA的数字时钟的设计课题: 基于FPGA的数字时钟的设计 学院: 电气信息工程学院 专业: 测量控制与仪器 班级 : 08测控(2)班 姓名 : 潘志东 学号 : 08314239 合作者姓名: 颜志林 2010 年12 月12 日
综述 近年来随着数字技术的迅速发展,各种中、大规模集成电路在数字系统、控制系统、信号处理等方面都得到了广泛的应用。这就迫切要求理工科大学生熟悉与掌握常用中、大规模集成电路功能及其在实际中的应用方法,除通过实验教学培养数字电路的基本实验方法、分析问题与故障检查方法以及双踪示波器等常用仪器使用方法等基本电路的基本实验技能外,还必须培养大学生工程设计与组织实验能力。 本次课程设计的目的在于培养学生对基本电路的应用与掌握,使学生在实验原理的指导下,初步具备基本电路的分析与设计能力,并掌握其应用方法;自行拟定实验步骤,检查与排除故障、分析与处理实验结果及撰写实验报告的能力。综合实验的设计目的就是培养学生初步掌握小型数字系统的设计能力,包括选择设计方案,进行电路设计、安装、调试等环节,运用所学知识进行工程设计、提高实验技能的实践。数字电子钟就是一种计时装置,它具有时、分、秒计时功能与显示时间功能;具有整点报时功能。 本次设计我查阅了大量的文献资料,学到了很多关于数字电路方面的知识,并且更加巩固与掌握了课堂上所学的课本知识,使自己对数字电子技术有了更进一步的认识与了解。
1、课题要求 1、1课程设计的性质与任务 本课程就是电子与信息类专业的专业的专业基础必修课——“数字电路”的配套实验课程。目的在于培养学生的理论联系实际,分析与解决问题的能力。通过本课程设计,使学生在理论设计、计算机仿真、指标调测、故障排除等方面得到进一步的训练,加强学生的实践能力。学生通过设计、仿真、调试、撰写设计报告等过程,培养学生的动手能力与严谨的工作作风。 1、2课程设计的基本技术要求 1)根据课题要求,复习巩固数字电路有关专业基础知识; 2)掌握数字电路的设计方法,特别就是熟悉模块化的设计思想; 3) 掌握QUARTUS-2软件的使用方法; 4) 熟练掌握EDA工具的使用,特别就是原理图输入,波形仿真,能对仿真波形进行分析; 5) 具备EDA技术基础,能够熟练使用VHDL语言进行编程,掌握层次化设计方法; 6) 掌握多功能数字钟的工作原理,学会不同进制计数器及时钟控制电路的设计方法; 7) 能根据设计要求对设计电路进行仿真与测试; 8) 掌握将所设计软件下载到FPGA芯片的下载步骤等等。 9) 将硬件与软件连接起来,调试电路的功能。 1、3课程设计的功能要求 基本功能:能进行正常的时、分、秒计时功能,分别由6个数码管显示24小时,60分钟,60秒钟的计数器显示。 附加功能:1)能利用硬件部分按键实现“校时”“校分”“清零”功能; 2)能利用蜂鸣器做整点报时:当计时到达59’59’’时开始报时, 鸣叫时间1秒钟; 3)定时闹铃:本设计中设置的就是在七点时进行闹钟功能,鸣叫 过程中,能够进行中断闹铃工作。 本人工作:负责软件的编程与波形的仿真分析。 2、方案设计与分析
合肥工业大学 计算机与信息学院 课程设计 课程：微机原理与接口技术设计专业班级：计算机科学与技术x班学号： 姓名：
一、设计题目及要求： 【课题6】数字时钟 1．通过8253 定时器作产生秒脉冲定时中断。在中断服务程序中实现秒、分、小时的进位（24小时制）。 2．在七段数码管上显示当前的时分秒（例如，12 点10 分40 秒显示为121040）。 3．按“C”可设置时钟的时间当前值（对准时间）。 二、设计思想： 总体思想： 1、功能概述： 实验箱连线： 本实验建立在Dais实验箱基础上完成的基本连线及程序如下: 138译码器： A,B,C,D,分别连接A2,A3,A4,GS； y0连接8253的CS片选信号； y1连接8259的CS片选信号； 8253连线： 分频信号T2接8253的CLK0； 8253的OUT0接8259的IR7； 8253的gate信号接+5V； 8259连线： 8259的数据线接入数据总线；
本程序包括显示模块，键盘扫描模块，时间计数模块，设置模块等几个模块， （1）程序运行后，LED显示000000初始值，并且开始计数 （2）按C键进行设置初始时间，考虑到第一个数只能是0，1，2，当第一个数显示2时第二个数只能显示0~4，同理下面各位应满足时钟数值的合理的取值； （3）在手动输入初始值时，按D键进行回退1位修改已设置值，连续按D键可以全部进行删除修改。 2、主程序设计 主程序中完成通过调用子程序完成对8253及8259的初始化，对8259进行中断设置。主要在显示子程序和键盘子处理程序之间不断循环，8253每一秒给8259一个刺激，当8259接受到刺激后会给CPU一个中断请求，CPU会转去执行中断子程序，而中断子程序设置成时间计数加，即完成电子表的整体设计。详细流程图见图三-1。 3、LED显示子程序设计 本程序显示部分用了6个共阳极LED作为显示管，显示程序要做到每送一次段码就送一次位码，每送一次位码后，将位码中的0右移1位作为下次的位码，从而可以实现从左到右使6个LED依次显示出相应的数字。虽然CPU每隔一定时间便执行显示程序，但只要这个时间段不太长，由于人眼的视觉作用，就可以在6个LED上同时见到数字显示。 4、键盘扫描子程序设计 本程序需要用键盘对时间的初始值进行设置，因此对键盘扫描的子程序需要满足的功能如下： 判断是否是C键，若不是就返回至主程序，若是C键就开始对时间初始值进行设置，同时因注意到第一个值不可以超过2，第一个数是2时第二数不能超过4，余下的同理要满足时间数值的取值范围呢，若不是合法输入不予反应继续等待输入。当遇到输入数值错误时可以按下D键进行删除一位重新设置；当6位初始值全部设置成功后，电子表将自动开始走表。 5、时间运算子程序设计 该子程序的主要功能是对时、分、秒的运算，并把运算出的最终结果存到事先已经开辟
《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 2-2 555 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。
《数字与逻辑电路基础》课程设计——24小时计时器的设计 姓名： 学号： 学院： 任课教师：
目录 ....................................................................................... 错误！未定义书签。引言. (3) 摘要 (3) 74LS390介绍 (3) DCD-HEX数码管介绍 (4) 一、设计思路 (4) 二、设计框图 (5) 三、各个计时芯片的输出状态表 (5) 1.秒针低位输出状态表 ................................................. 错误！未定义书签。 2.秒针高位输出状态表 (6) 3.分针低位输出状态表 (6) 4.分针高位输出状态表 (6) 5.时针低位输出状态表（高位为0、1时） (7) 6.时针低位输出状态表（高位为2时） (7) 7.时针高位输出状态表 (7) 四、反馈置数设计分析 (8) 五、进位信号的输入端分析与选择 (8) 六、电路图绘制 (9) 七、用M ULTISIM仿真并进行截图 (9) 八、对仿真结果分析 (9)
引言 现在的日常生活都离不开时间，有些时候就需要进行时间的计时，比如奥运会的比赛需要计时，汽车动力性能技术指标的测试也需要计时，上到卫星火箭，下到潜艇游轮，甚至做个课堂练习也要计时，生活中无时不刻都在都离不开计时器的应用。因此，精准计时器的设计与生产变得尤为重要。所以，本次设计将基于Multisim软件进行计时器的设计与仿真。 摘要 24时计时器将采用6个74LS390芯片对各个计时位进行输出,6个七段数码管进行译码以及显示，采用反馈置数的方式进行各个位的计时进行清零（该芯片清零方式为异步清零）；根据设计框图分析先列出输出状态表，然后根据输出状态表结果进行电路的绘制；然后根据电路的绘制结果，在Multisim软件上进行电路设计与连接，最后进行计时器仿真截，图并且对仿真结果进行分析。 74LS390介绍 74LS390双2-5-10进制的异步计数器且为下降沿触发，从CPA输入计数脉冲，由QA输出产生2分频信号：CPB输入计数脉冲，由QD 输出可产生5分频信号。若在器件外部将QA于CPB相连，计数脉冲从CPA输入，即成为8421BCD码十进制计数器；若将QD与CPA相连，计数脉冲从CPB输入，便可成为5421BCD码十进制计数器，输出顺
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
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)
《电子线路课程设计报告》 系另 1」： 机电与自动化学院 专业班级：电气及自动化技术1001 学生姓名：陈星涯 指导教师：梁宗善 i=r （课程设计时 间： 2012年1月3日——2012年1月13日） 华中科技大学武昌分校 1.课程设计目的................................................. 3页 2.课程设计题目描述和要求....................................... 3页 2.1课程设计题目............................................. 3页
2.2课程设计要求............................................. 3页 3. ......................................................................................................... 比较和选定设计的系统方案.................................................... 4页 3.1数字钟的构成............................................. 4页 4.单元电路设计及工作原理....................................... 5页 4.1时基电路................................................. 5页 a. 多谐振荡器的工作原理................................... 5页 4.2计数器................................................... 7页 a.中规模计数器组件介绍.................................. 7页 b.60 进制计数器 .......................................... 8页 C.12 翻1计数器........................................... 9页 4.3译码器................................................... 10页 4.4显示器................................................... 10页 4.5校时电路................................................. 11页 4.6定时控制电路............................................. 12页 4.7仿广播电台正点报时电路................................... 13页 5.调试过程及分析............................................... 14页 5.1显示器故障排查........................................... 14页 5.2计数器调试及分析......................................... 15页 5.3校时电路的调试........................................... 16页 5.4增加抗干扰电路........................................... 16页 5.5闹时电路的调试........................................... 17页 5.6仿广播电台整点报时电路调试............................... 17页 6.课程设计总结................................................. 17页 7.参考文献..................................................... 19页 8.附件一：电子时钟主体电路电路图............................... 20页 9.附件二：扩展电路电路图....................................... 21页 10.附件三：系统所需元器件清单 ................................ 22页 11.课程设计成绩.............................................. 23页 一、设计任务与目的 数字时钟是一种利用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与传统的