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
目录
一.绪论. (1)
1.1引言. (1)
1.2方案论证 (2)
二．原理框图： (2)
三．原理图编辑： (2)
3.1 秒脉冲发生器 (3)
3.2 计数器 (3)
3.3 校时电路 (5)
3.4 数码管显示电路 (5)
四．电路仿真 (7)
五．整体原理图与PCB设计： (8)
5.1数码管显示电路 (8)
5.2计数器电路 (8)
六．作品展示 (9)
七．总结与心得体会 (12)
八．参考文献 (12)
一绪论
1.1 引言
时钟，自从它被发明的那天起，就成为人们生活中必不可少的一种工具，尤其是在现在这个讲究效率的年代，时钟更是在人类生产、生活、学习等多个领域得到广泛的应用。然而随着时间的推移，人们不仅对于时钟精度的要求越来越高，而且对于时钟功能的要求也越来越多，时钟已不仅仅是一种用来显示时间的工具，在很多实际应用中它还需要能够实现更多其它的功能。诸如闹钟功能、日历显示功能、温度测量功能、湿度测量功能、电压测量功能、频率测量功能、过欠压报警功能等。钟表的数字化给人们的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。可以说，设计多功能数字时钟的意义已不只在于数字时钟本身，更大的意义在于多功能数字时钟在许多实时控制系统中的应用。在很多实际应用中，只要对数字时钟的程序和硬件电路加以一定的修改，便可以得到实时控制的实用系统，从而应用到实际工作与生产中去。因此，研究数字时钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。
1.2方案论证
方案一
采用集成电路实现的。数字钟主要由以下几个部分组成：脉冲信号发生器、分频器、十进制计数器、六进制计数器、二进制计数器、数码管显示电路组成。
这是一种纯硬件电路系统，用时序逻辑电路实现时钟功能。该电路具有抗干扰强、计算精确，使用元器件种类少，更具动手意义等优点。
方案二
利用可编程逻辑器件PLD（Programmable Logic Devices）实现。可编程逻辑器件PLD具有集成度高、速度快、功耗小、可靠性高等优点。且EDA(Electronic Design Automation)软件的功能和时序仿真功能使得电路的调试变得十分方便。这种方案与前一种相比，可靠性增加，同时可以很好的完成时钟的功能。但是对于温度测量，其不具备对测温数据的处理功能，无法很好的完成扩展功能的要求。同时这种方案只能选用数码管显示，显示的效果不够理想。因此，系统的灵活性不够。
方案三
利用单片机内部具有的计数器实现时钟功能。以12MHz晶振为例，通过计算可知，使定时器每50ms产生一次中断，当产生20次中断后秒单元将加一，以此类推，从而实现时、分、秒的走时，并加以显示。虽然这种方法存在由于系统晶振误差、温漂、中断响应时间的不确定性及定时器重新装载时间常数所带来的误
差等不足。而且用这种方法实现的时钟在断电的情况下将停止走时，通电后必须再初始化，需要重新调表。
因方案一更具有实践意义，故本次课程设计选取方案一。
二.原理框图
数字钟电路的原理框图如图1所示：
三．原理图编辑
3.1秒脉冲发生器
秒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质量采用晶体振荡器32768Hz，通过15次二分频后可获得1Hz的脉冲出。
秒脉冲发生器产生频率为1ＨＺ的时间基准信号如图3所示。数字钟大多采用32768ＨＺ的石英晶体振荡器，经过CD4060和74LS74的15级二分频后，获得1Hz的秒脉冲。该电路主要核心元件是CD4060。CD4060是14级二进制计数器/分频器。它与外接电阻、电容、石英晶体共同组成振荡器。石英晶体产生215=32768ＨＺ的脉冲信号，经CD4060进行14级二分频后，获得2Hz的脉冲信号，再经过一级D触发器（74LS74）二分频后，输出获得1Hz 的时基秒脉冲。CD4060的引脚排列如图4所示，表1为CD4060的功能表，图5所示为CD4060的内部逻辑图。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的阻值可在几兆欧到几十兆欧之间选择，一般取22MΩ。C2是微调电容，可将振荡频率调整到精确值。
