数字电子技术基础课程设计：数字钟

内容摘要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。

这学期恰好遇上学校的《专业基础》课程设计，题目是数字钟的设计。

因而在所学专业的基础上做了以下课程设计。

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！关键词：数字钟；校时；时间显示；定时目录一、数字钟设计的基本概要 1二、数字钟的原理框图 2三、数字钟电路的设计 3四、电路功能测试以及常见问题解决本法 12五、总结体会 13六、致谢 14七、参考文献 15一、数字钟设计的基本概要1.1数字钟设计的目的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：仿广播电台整点报时、自动报整点时数的功能。

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。

1.2数字钟设计的功能要求（一）基本功能：（1）时的计时要求为“24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（二）扩展功能：（1）仿广播电台整点报时功能；（2）自动报整点时数；二、数字钟的原理框图根据设计要求，可建立数字钟系统组成框图，如图（1）所示，数字钟电路系统由主体电路和扩展电路两大部分组成，其中，主体电路完成数字钟的基本计数功能，扩展电路完成数字钟的定时、整点报时扩展功能。

数字钟一．基本功能1、设计一个数字钟，能够显示当前时间，分别用6个数码管显示小时、分钟、秒钟的时间，秒针的计数频率为1Hz，可由系统脉冲分频得到。

2、在整点进行提示，可通过LED闪烁实现，闪烁频率及花型可自己设计。

3、能够调整小时和分钟的时间，调整的形式为通过按键进行累加。

4、具有闹钟功能，闹钟时间可以任意设定（设定的形式同样为通过按键累加），并且在设定的时间能够进行提示，提示同样可以由LED闪烁实现。

二．扩展功能1、设计模式选择计数器，通过计数器来控制各个功能之间转换。

2、调整当前时间以及闹钟时间，在按键累加的功能不变的基础上，增加一个功能，即当按住累加键超过3秒，时间能够以4Hz的频率累加。

3、用LCD液晶屏来显示当前时间及功能模式。

library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;use ieee.std_logic_arith.all;entity clock isport(clk: in std_logic; --27M晶振key3,key2,key0: in std_logic:='1'; --时、分、模式按钮，下降沿触发ledg: o ut std_logic_vector(2 downto 0):="000"; --整点提示ledr: out std_logic_vector(2 downto 0):="000"; --闹铃hex7,hex6,hex5,hex4,hex3,hex2,hex0,hex1: out std_logic_vector(6 downto 0) --数码管显示);end;architecture a of clock issignal x: integer range 1 to 13500000:=1; --记27M的上升沿个数signal clka: std_logic; --1HZsignal temp1,temp2,temp3,temp4,temp5,temp6: std_logic_vector(3 downto 0):="0000"; --时分秒走时signal xianshi1,xianshi2,xianshi3,xianshi4,xianshi5,xianshi6:std_logic_vector(3 downto 0):="0000"; --数码管显示signal temp0: std_logic_vector(1 downto 0):="00"; --模式显示signal tfen1,tfen2,tshi1,tshi2,nfen1,nfen2,nshi1,nshi2: std_logic_vector(3 downto 0); --调时和闹铃时的分、时的个位和十位signal naoling1,naoling2,naoling3,naoling4: std_logic_vector(3 downto 0); --闹铃调时时的显示begin--分频，产生1HZ的时钟process(clk)beginif clk'event and clk='1' thenx<=x+1;if x=13500000 thenclka<=not clka; --27M每13500000个上升沿clka取反x<=1;end if;end if;end process;--模式选择器，用按键控制，有0、1、2 三种模式process(key0)beginif key0'event and key0='0' thenif temp0="10" then --模式2时，再按键则进入模式0temp0<="00";elsetemp0<=temp0+1;end if;end if;end process;--模式用数码管显示process(temp0)begincase temp0 iswhen "00" => hex0<="1000000";--显示0when "01" => hex0<="1111001";--显示1when "10" => hex0<="0100100";--显示2when others => hex0<="0000000";--显示全亮end case;end process;--模式1时，调时，调节时钟的分process(key2,temp0)beginif temp0="01" thenif key2'event and key2='0' thenif tfen1="1001" then --个位到9，十位加1if tfen2="0101" then --加到59，则归零tfen1<="0000";tfen2<="0000";elsetfen2<=tfen2+1;tfen1<="0000";end if;elsetfen1<=tfen1+1;end if;end if;end if;end process;--模式1时，调时，调节时钟的时process(key3,temp0)beginif temp0="01" thenif key3'event and key3='0' thenif tshi1="1001" then ----个位到9，十位加1tshi1<="0000";tshi2<=tshi2+1;elsif tshi1="0011" and tshi2="0010" then --到23，则归零tshi1<="0000";tshi2<="0000";elsetshi1<=tshi1+1;end if;end if;end if;end process;--模式2时，设定闹铃，设定时钟的分process(key2,temp0)beginif temp0="10" thenif key2'event and key2='0' thenif nfen1="1001" then ----个位到9，十位加1if nfen2="0101" then --加到59，则归零nfen1<="0000";nfen2<="0000";elsenfen2<=nfen2+1;nfen1<="0000";end if;elsenfen1<=nfen1+1;end if;end if;end if;end process;--模式2时，设定闹铃，设定时钟的时process(key3,temp0)beginif temp0="10" thenif key3'event and key3='0' thenif nshi1="1001" then ----个位到9，十位加1nshi1<="0000";nshi2<=nshi2+1;elsif nshi1="0011" and nshi2="0010" then --到23，则归零nshi1<="0000";nshi2<="0000";elsenshi1<=nshi1+1;end if;end if;end if;end process;--三种模式间的显示及传递process(clka,temp0)beginif temp0="01" then --模式1时，传递调时的时，分temp3<=tfen1;temp4<=tfen2;temp5<=tshi1;temp6<=tshi2;xianshi3<=temp3; --模式1时，显示时，分xianshi4<=temp4;xianshi5<=temp5;xianshi6<=temp6;elsif temp0="10" then --模式2时，传递闹铃的时，分naoling1<=nfen1;naoling2<=nfen2;naoling3<=nshi1;naoling4<=nshi2;xianshi3<=naoling1; --模式2时，显示闹铃的时，分xianshi4<=naoling2;xianshi5<=naoling3;xianshi6<=naoling4;elsifclka'event and clka='1' then --正常走时，即temp0=00if temp1="1001" then --秒的个位到9，十位加1if temp2="0101" then --秒到59，则归零，分的个位加1temp1<="0000";temp2<="0000";temp3<=temp3+1;if temp3="1001" then --分的个位到9，十位加1if temp4="0101" then --分到59，则归零，时的个位加1temp3<="0000";temp4<="0000";temp5<=temp5+1;if temp5="1001" then --时的个位到9，十位加1temp5<="0000";temp6<=temp6+1;elsif temp5="0011" and temp6="0010" then --时到23，则归零temp5<="0000";temp6<="0000";end if;elsetemp3<="0000";temp4<=temp4+1;end if;elsetemp3<=temp3+1;end if;elsetemp1<="0000";temp2<=temp2+1;end if;elsetemp1<=temp1+1;end if;----到设置的闹铃时则ledr(0--2)三个灯亮，一分钟后熄灭if temp3=naoling1 and temp4=naoling2 and temp5=naoling3 and temp6=naoling4 thenledr<="111";elseledr<="000";end if;----到整点时时则ledg(0--2)三个灯亮，一分钟后熄灭if temp3="0000" and temp4="0000" thenledg<="111";elseledg<="000";end if;--将走时传递给显示译码xianshi1<=temp1;xianshi2<=temp2;xianshi3<=temp3;xianshi4<=temp4;xianshi5<=temp5;xianshi6<=temp6;end if;end process;----数码管显示译码process(xianshi1,xianshi2,xianshi3,xianshi4,xianshi5,xianshi6) begincase xianshi1 iswhen "0000" => hex2<="1000000";when "0001" => hex2<="1111001";when "0010" => hex2<="0100100";when "0011" => hex2<="0110000";when "0100" => hex2<="0011001";when "0101" => hex2<="0010010";when "0110" => hex2<="0000010";when "0111" => hex2<="1111000";when "1000" => hex2<="0000000";when "1001" => hex2<="0010000";when others => hex2<="1000000";end case;case xianshi2 iswhen "0000" => hex3<="1000000";when "0001" => hex3<="1111001";when "0010" => hex3<="0100100";when "0011" => hex3<="0110000";when "0100" => hex3<="0011001";when "0101" => hex3<="0010010";when others => hex3<="1000000";end case;case xianshi3 iswhen "0000" => hex4<="1000000";when "0001" => hex4<="1111001";when "0010" => hex4<="0100100";when "0011" => hex4<="0110000";when "0100" => hex4<="0011001";when "0101" => hex4<="0010010";when "0110" => hex4<="0000010";when "0111" => hex4<="1111000";when "1000" => hex4<="0000000";when "1001" => hex4<="0010000";when others => hex4<="1000000";end case;case xianshi4 iswhen "0000" => hex5<="1000000";when "0001" => hex5<="1111001";when "0010" => hex5<="0100100";when "0011" => hex5<="0110000";when "0100" => hex5<="0011001";when "0101" => hex5<="0010010";when others => hex5<="1000000";end case;case xianshi5 iswhen "0000" => hex6<="1000000";when "0001" => hex6<="1111001";when "0010" => hex6<="0100100";when "0011" => hex6<="0110000";when "0100" => hex6<="0011001";when "0101" => hex6<="0010010";when "0110" => hex6<="0000010";when "0111" => hex6<="1111000";when "1000" => hex6<="0000000";when "1001" => hex6<="0010000";when others => hex6<="1000000";end case;case xianshi6 iswhen "0000" => hex7<="1000000";when "0001" => hex7<="1111001";when "0010" => hex7<="0100100";when others => hex7<="1000000";end case;hex1<="1111111"; ---关闭hex1数码管end process;end;。

数电课程设计电子钟一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握数字电路基础知识，理解电子钟的工作原理。

2. 使学生了解并掌握电子钟各组成部分的功能及相互关系。

3. 培养学生运用数字电路知识分析、设计简单电子系统的能力。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识，设计并搭建电子钟的能力。

2. 培养学生运用电子仪器、设备进行测试、调试和故障排查的能力。

3. 培养学生团队协作、沟通表达及解决问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术产生兴趣，激发学生学习积极性。

2. 培养学生严谨的科学态度和良好的实验习惯。

3. 培养学生具备创新意识和实践能力，增强学生对我国电子科技发展的自豪感。

课程性质分析：本课程属于电子技术课程，通过设计电子钟，使学生将所学数字电路知识应用于实际项目中，提高学生的实践能力。

学生特点分析：学生具备一定的数字电路基础知识，具有较强的动手能力和探究欲望，对实际应用场景感兴趣。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，培养学生的动手能力、创新能力和团队协作能力。

通过课程目标分解，实现对学生知识、技能和情感态度价值观的全面提升。

二、教学内容1. 数字电路基础知识回顾：逻辑门、组合逻辑电路、时序逻辑电路等。

2. 电子钟工作原理：振荡器、分频器、计数器、显示电路等。

3. 电子钟各组成部分功能及相互关系：晶振、分频器、秒、分、时计数器、显示驱动等。

4. 电子钟设计流程：需求分析、电路设计、仿真测试、硬件搭建、调试优化等。

5. 教学大纲：（1）第一周：回顾数字电路基础知识，介绍电子钟工作原理及各部分功能。

（2）第二周：分析电子钟各组成部分的相互关系，讲解设计流程。

（3）第三周：分组讨论，确定设计方案，进行电路设计和仿真测试。

（4）第四周：硬件搭建，进行调试和优化，确保电子钟正常工作。

6. 教材章节及内容：（1）第四章：数字电路基础，涉及逻辑门、组合逻辑电路等。

（2）第五章：时序逻辑电路，涉及计数器、寄存器等。

数电课设--数字钟的设计摘要：该设计主要是设计一种基于数字电路实现的数字钟，用于显示当前时间，同时设计一个简单的时间调整系统来实现对数字钟的时间调整。

本设计实现了数字钟的时间显示、时间调整等功能，具有简单、实用等优点。

关键词：数字钟、计数器、时间调整系统一、引言数字钟是一种时钟显示设备，它可以在显示面板上显示当前时间，数字钟的普及改变了人们观念上的关于时间知识的变革。

本课设就是要通过设计一个数字钟，来综合应用我们所学的数字电路知识，通过数字电路的设计实现时间的显示及调整。

二、数字钟的设计原理数字钟的设计离不开计数器和定时器，计数器的作用是进行计数操作，进而对时间进行处理，定时器的作用是用来控制计数器的计数和复位，使其能够按照固定的时间序列不断进行计数。

数字钟的显示部分采用数码显示管显示当前时间，数码显示管显示的时间单位有小时、分钟和秒。

三、数字钟的设计方案数字钟的设计方案可以分为两部分，一部分是计数器及定时器的设计，另一部分是时间调整系统的设计。

下面分别进行介绍。

（一）计数器及定时器的设计计数器采用7474型D触发器进行设计，二进制计数器采用模8计数模式，带有异步复位功能。

其中，D触发器的Vcc接+5V电源，GND接地，CLK接定时器的输出，D接Q的输出，Q接下一级触发器D端。

计数器采用8253/8254型定时器，应该根据标准时钟的频率和预置值计算计数器的频率和复位时间。

时间调整功能通常是通过8255接口芯片实现。

（二）时间调整系统的设计时间调整系统通过单片机实现，主要实现以下功能：上下键切换修改时间单位、按键快速调整修改时间数字、按键高频稳定范围设置、判断闹钟是否开启、日历选择等。

四、数字钟的实现数字钟的实现可以参考实验教材进行，实现前需要明确以下几点：1. 根据实际需求确定数字钟的参数：例如显示的时间格式，以及是否需要设置闹钟等。

2. 设计好数字钟的原理图，并选择适合的元件进行接线。

3. 进行电路调试和测试，对电路进行稳定性测试等。

数电数字钟课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解数字时钟的基本原理，掌握数字电路基础知识；2. 学会使用集成门电路设计简单的数字电路，并能正确读取数字时钟电路图；3. 掌握数字时钟各模块（如秒脉冲发生器、计数器、译码器等）的功能及相互关系。

技能目标：1. 能够运用所学知识，设计并搭建一个简易的数电数字钟；2. 培养学生动手实践能力，学会使用相关仪器、工具进行电路连接和调试；3. 提高学生的问题分析和解决能力，能够针对数字时钟故障进行排查和修复。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对电子技术的兴趣，培养创新意识和团队合作精神；2. 培养学生严谨、细心的学习态度，养成良好的学习习惯；3. 增强学生对科技发展的关注，认识数字电路在实际应用中的价值。

分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标旨在使学生在掌握数字电路基础知识的基础上，通过实际操作和设计，提高实践能力和创新意识，培养团队合作精神。

课程目标具体、可衡量，便于教师进行教学设计和评估。

在此基础上，将目标分解为具体的学习成果，为后续教学提供明确的方向。

二、教学内容1. 数字电路基础知识回顾：逻辑门电路、触发器、计数器等基本概念和工作原理。

2. 数字时钟原理：介绍数字时钟的构成、工作原理及各模块功能，如秒脉冲发生器、分频器、计数器、译码器等。

3. 教学案例：选用教材中相关的数字时钟案例，分析其电路原理和设计方法。

- 章节关联：第三章“组合逻辑电路”和第四章“时序逻辑电路”- 列举内容：3.2节“集成门电路”、4.3节“触发器”和4.4节“计数器”4. 实践操作：指导学生使用面包板、集成块等工具，搭建一个简易的数电数字钟。

- 进度安排：实践操作分为两个阶段，第一阶段为电路设计和搭建，第二阶段为电路调试和优化。

5. 故障排查与修复：教授学生针对数字时钟常见故障进行分析和解决的方法。

6. 课后拓展：引导学生关注数字电路在实际应用中的新技术和新发展。

教学内容根据课程目标进行选择和组织，确保科学性和系统性。

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）。

时间安排：第20周理论设计、实验室安装调试，地点：鉴主15楼通信实验室一指导教师签名：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 (15)3.6电路总图 (17)4仿真结果及分析........................................... 错误！未定义书签。

4.1时钟结果仿真....................................... 错误！未定义书签。

4.2 秒钟个位时序图..................................... 错误！未定义书签。

目录摘要 (I)1 数字钟的构成 (1)2 数字钟单元电路的设计 (3)2.1 振荡器电路设计 (3)2.2 时间计数单元设计 (3)2.2.1 集成异步计数器74LS90. (3)2.2.2 用74LS90构成秒和分计数器电路 (5)2.2.3 用74LS90构成时计数器电路 (6)2.2.4 时间计数单元总电路 (6)2.3 译码显示单元电路设计 (7)2.3.1 译码器74LS48 (7)2.3.2 显示器LG5011AH (9)2.3.3 译码显示电路 (10)2.4 校时单元电路设计 (11)3 数字钟的实现电路及其工作原理 (12)4 电路的安装与调试 (13)5 课程设计心得体会 (14)参考文献 (15)附录1 (16)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，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。

数字电子钟，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。

数字电子钟有以下几部分组成：振荡器，分频器，60进制的秒、分计时器和24进制计时计数器，秒、分、时的译码显示部分及校正电路等。

采用74LS系列（双列直插式）中小规模集成芯片进行硬件的焊接。

关键词：数字钟振荡器计数器译码驱动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。

主要由振荡器、分频器、计数器、译码器显示器和校时电路组成。

振荡器产生稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准，通常使用石英晶体震荡器，然后经过分频器输出标准秒脉冲，或者由555构成的多谐振荡器来直接产生1HZ的脉冲信号。

秒计数器满60后向分计数器进位，分计数器满60后向小时计数器进位，小时计数器按照“24翻1”规律计数。

计数器的输出分别经译码器送显示器显示。

由于计数的起始时间不可能与标准时间一致，故需要在电路上加一个校时电路，当计时出现误差时，可以用校时电路校时、校分。