课程设计总结报告
一、课程名称：数字电子钟的设计。
二、内容：设计并制作一台数字电子钟，完成设计说明书。
三、设计内容及要求：
设计内容：要求由所学的数字电子知识以及查阅有关资料设计并制作出一台数字电子钟。而且要完成电路的装配和调试。设计基本框图如下：
数字电子钟的基本框图
要求：1>.采用位数码管，显示范围0分00秒——9分59秒。
2>.提出至少两种设计实现方案，并优选方案进行设计。
3>.详细说明设计方案，并计算组件参数。包括选择的依据和原理，参数确定的根据。
4>.提倡有能力的同学在完成上述要求后，提出增强功能的设计方案。
四、比较和选写设计的系统方案，画出系统框图。
方案一：1>.振荡器由555定时器构成。在555定时器的外部接适当的电阻和电容组件构成多谐振荡器，再选择组件参数使其发出标准秒信号。
2>.计数器由74LS90集成记数构成。根据74LS90的菜单可以知道它是一个集成的
二—五—十进制计数器。对于分记数因为显示范围是0——9所以一块芯片就
可以构成。对于秒记数因为显示范围是0——59所以可以用两块并联构成100
进制计数器后再强制清零即可。再外设一定的控制电路。
3>.译码显示电路由74LS49作为译码驱动器和工阴极七段数码显示管构成。中间
设置一定的限流电阻即可。
系统框图如下：
方案一简化的系统框图
方案二：1>.振荡器和方案一相同仍由555定时器构成。
2>.计数器由74LS90构成。但是在记数方面和方案一不同，方案一是
符合平时记数逻辑，高位记数由低位进位得来。而在这个方案中则不是。
它的分记数、秒十位记数以及秒个位记数分别独立。各个计数器由共同的标准秒
振荡器驱动。只是分记数要经过一个60分频的电路，秒十位记数要经过一个10
分频的电路。而秒个位则直接接入。整个电路外加一定是设置电路即可。
3>.译码显示电路和方案一相同。
电路基本框图如下：
方案二简化系统框图
两方案的比较：
1、我们从分析电路可以知道两个方案在理论上都是可行的。
2、在难易程度方面：方案一电路设计简单，所用组件数目少，当然制作就比较简单，
而且在后期的调试和维护方面也就相对容易一些。但是在方案改进上就存在困难了，
比如要加一个校时电路就会十分复杂会使电路变的麻烦。
方案二相对与方案一就有点复杂，因为它多了两个分频电路，所用组件数目也就多，
不用数制作就会相对于方案一复杂一些，那幺在后期的调试和维护方面也就困难一
些。但是在改进方案方面就有独特的好处。因为它的各个记数电路相对独立，在操作
方面就可以分开处理。比如同样加一个校时电路就会十分方便的实现，只需要在各个
计数器电路设置一些简单的控制电路即可。
3、因为两个电路都是十分简单的电路，所用组件相对于一些大的电路来看就十分的少
了，因此在价格方面没有太多的差别，这方面就没有什幺比较的地方了。
4、在电路可靠性方面：因为方案一比方案二电路简单，根据电路的原则方案一应该是
比较可靠的。因为方案二的分记数和秒十位记数经过了分频电路，而秒个位没有经
过分频电路，因此在记数上会因为延时的原因使的记数误差增大。
综合上面的比较，而且这次的设计又没有要求设置校时装置，因此选用方案一进行设计，对于方案二可以经过改进后作为增强功能的改进方案进行设计。下面就以方案一进行电路的全部设计。
五、单元电路的设计、参数的计算和器件的选择。
1.标准秒振荡器的设计
首先我们来看一下标准秒振荡器的核心555定时器的内部结构和工作原理：
555定时器的内部电路结构图
555定时器的工作原理：555定时器的功能主要由上、下两个比较器Ｃ1、Ｃ2的工作状况决定。
比较器的参考电压由分压器提供,在电源与地端之间加上ＶＣＣ电压,且控制端ＶＭ悬空,则上比较器Ｃ1的反相端“-”加上的参考电压为2/3ＶＣＣ,下比较器Ｃ2的同相端“+”加上的参考电压为1/3ＶＣＣ。若触发端Ｓ的输入电压Ｖ2≤1/3ＶＣＣ,下比较器Ｃ2输出为“1”电平,ＳＲ触发器的Ｓ输入端接受“1”信号,可使触发器输出端Ｑ为“1”,从而使整个555电路输出为“1”;若阈值端Ｒ的输入电压Ｖ6≥2/3ＶＣＣ,上比较器Ｃ1输出为“1”电平,ＳＲ触发器的Ｒ输入端接受“1”信号,可使触发器输出端Ｑ为“0”,从而使整个555电路输出为“0”。
控制电压端ＶＭ外加电压可改变两个比较器的参考电压,不用时,通常将它通过电容(0.01μＦ左右)接地。放电管Ｔ1的输出端Ｑ′为集电极开路输出,其集电极最大电流可达50ｍＡ,因此,具有较大的带灌电流负载能力。若复位端ＲＤ加低电平或接地,可使电路强制复位,不管555电路原处于什幺状态,均可使它的输出Ｑ为“0”电平。只要在555定时器电路外部配上两个电阻及两个电容组件,并将某些引脚相连,就可方便地构成多谐振荡器。其菜单如下：
根据以上关于555定时器的内部结构和工作原理可以初步设计出以下多谐振荡电路：
555构成的多谐振荡电路 多谐振荡电路的工作波形
下面我们来计算电路里面的组件参数值： 电路里需要确定的组件参数值有：R1、R2和电容C 的值。根据电路的计算可以知道多谐振荡电路有如下特征：
t 1=0.7R 2C t 2=0.7(R 1+R 2)C 则有：
f=
211t t +≈C R R )2(43.121+根据计算和我们这次所具有的组件可以得到如下一组组件参数：
R 1=1.0K Ω R 2=1.5M Ω C=1.0μF 此时根据已知公式计算可以知道 f ≈1H Z 。整个标准秒振荡器就设计完了。
2.计数器的设计
1>.先按照方案一设计：
根据前面的叙述可以知道，要完成分、秒的计时要用到三块74LS90集成计数器。对于分计时因为要求显示范围是0——9，因此一块就可以完成了，但是对于秒显示范围是0——59，因此要两块才可以完成。在设计的时候每个计数器先让其各自的CP A 接各自的Q A 构成十进制计数器，而后再将两个并联构成100进制的计数器，再强制清零就可以了，也就是当计数出现0110 0000时即刻马上清零，由计数器的性质可以知道要两块74LS90中的高位的一块的Q B 和Q C 同时为“1”时即要马上清零，也就是这两个输出端要分别接到并联两块74LS90的清零端R 01和R 02，这样接线之后就可以使两块并联的74LS90完成六十进制的功能。然后从高位块的Q C 输出端接出进位脉冲到分计数的CP A 即可以完成要求的电子钟所要求的计数功能了。由上面的分析可以知道方案一的计数器接线图如下：
