数字钟的设计

数字钟课程设计 fpga一、课程目标知识目标：1. 学生能理解数字钟的基本原理和组成，掌握数字钟的计时方法。

2. 学生能了解FPGA的基本概念，掌握FPGA在数字钟设计中的应用。

3. 学生能掌握数字钟设计中涉及的二进制、十进制转换方法。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计并实现一个简单的数字钟电路。

2. 学生能够使用FPGA编程，实现数字钟的功能。

3. 学生能够通过实验操作，培养动手能力和团队协作能力。

情感态度价值观目标：1. 学生对数字电路产生兴趣，树立学习信心，形成积极的学习态度。

2. 学生在学习过程中，培养创新精神和实践能力，增强对科技发展的关注。

3. 学生通过合作学习，培养团队意识，学会尊重他人，分享成果。

课程性质：本课程为电子技术实践课程，结合理论教学，注重培养学生的实际操作能力和创新思维。

学生特点：学生为高中生，具备一定的电子技术基础，对新鲜事物充满好奇，喜欢动手实践。

教学要求：教师需引导学生运用所学知识，通过实验操作，掌握数字钟设计方法，提高学生的实践能力和创新精神。

同时，关注学生的情感态度价值观培养，使学生在学习过程中形成良好的学习习惯和团队合作意识。

将课程目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。

二、教学内容1. 数字钟原理及组成- 数字钟工作原理- 数字钟各部分功能及相互关系2. FPGA基础知识- FPGA基本概念- FPGA在数字电路设计中的应用3. 数字钟设计与实现- 数字钟计时方法- 二进制与十进制转换方法- 数字钟电路设计流程4. FPGA编程与实验操作- FPGA编程基础- 数字钟功能模块编程- 实验操作步骤与注意事项5. 数字钟综合设计与调试- 设计要求与评价指标- 设计方案撰写与展示- 团队合作与交流教学内容安排与进度：第一周：数字钟原理及组成、FPGA基础知识学习第二周：数字钟设计与实现、FPGA编程基础学习第三周：数字钟功能模块编程、实验操作第四周：数字钟综合设计与调试、成果展示与评价教材章节：第一章：数字钟原理及组成第二章：FPGA基础知识第三章：数字钟设计与实现第四章：FPGA编程与实验操作第五章：数字钟综合设计与调试教学内容遵循科学性和系统性原则，结合课程目标，确保学生能够掌握数字钟设计与FPGA编程相关知识，培养实践能力和创新精神。

数字钟的设计一、设计任务数字钟设计二、设计条件基于Multisim 10 仿真软件的调试三、设计功能要求1、时间以12小时为一个周期；2、显示时、分、秒。

四、电路中允许使用的主要元器件555：时钟电路74LS161：计数器4511：数码管驱动7400：与非门7404：非门SEVEN_SEG_COM_K：共阴数码管五、提供的参考电路：1、时钟秒位的参考电路2、时、分、秒功能仿真参考电路说明：后期将为同学们提供在面包板上插接实际电路的机会，但实验室只能提供555、74LS161、4511、7400、7404、SEVEN_SEG_COM这些元器件，所以必须按上述元器件设计完整的时、分、秒电路。

3.1 时钟秒位的参考电路（10进制和6进制计数器及数码管显示）电路说明：先画以555芯片为中心的时钟电路部分，然后再画74LS161、4511、数码管为中心的显示电路部分。

①按照电路图选择放置元器件：点击中的放置电阻、电容和电感；点击放置电源和地。

②点击中的放置LM555CM时钟元件。

③点击中的放置共阴极数码管。

④点击中的放置计数器74LS161N、与非门7400N（一个芯片中含4个与非门资源）、非门7404N （一个芯片中含6个非门资源）。

⑤点击中的放置数码管驱动4511BD_5V。

⑥点击元器件的管脚按照电路图进行连线。

⑦点击仿真按钮进行仿真。

3.2 时、分、秒功能仿真参考电路电路说明：先画以555芯片为中心的时钟电路部分，然后再画秒位时钟电路、分位时钟电路、小时位时钟电路。

①按照电路图选择放置元器件：点击中的放置电阻、电容和电感；点击放置电源和地。

②点击中的放置LM555CM 时钟元件。

③点击中的放置共阴极数码管。

④点击中的放置计数器74LS161N、与非门7400N（一个芯片中含4个与非门资源）、非门7404N（一个芯片中含6个非门资源）。

⑤点击中的放置数码管驱动4511BD_5V。

⑥点击元器件的管脚按照电路图进行连线。

数字钟的设计一、 设计要求设计一个数字钟，要求用数码管分别显示时、分、秒的计数，同时可以进行时间设置，并且要求在整点的时候能够实现报时功能。

二、 设计原理计数器在正常工作下是对1Hz的频率计数，在调整时间状态下是对调整的时间模块进行计数；控制按键来选择是正常计数还是调整时间，并决定是调整时还是分；时间显示的LED数码管采用动态扫描实现；在整点到达时，还具有整点报时功能。

三、 电路符号数字钟电路符号如下图所示。

CLK2为分频之前的信号，CLR为清零端，CCK 为校时允许端。

MC为分信号调整端，HC为时信号调整端。

HH[3..0]为时高位，HL[3..0]为时低位，MH[3..0]为分高位，ML[3..0]为分低位，SH[3..0]为秒高位，SL[3..0]为秒低位。

DOUT[6..0]是数码管驱动，SEG[5..0]是位选择信号，RING是整点报时信号。

四、 设计方法本设计的电子时钟包括：分频模块、计时模块、校时模块、动态扫描译码显示模块和整点报时模块。

下面通过各个模块的设计来了解电子时钟的构成：一、 分频模块程序附录：module clk2clk1s(clk,clk1s); input clk;output clk1s;reg clk1s;reg [3:0] cnt;always@(posedge clk)if(cnt==4'b1111)beginclk1s<=~clk1s;cnt<=0;endelsecnt<=cnt+1; endmodule波形仿真：二、 计时模块六十进制计数器六十进制计数器程序附录：六十进制计数器模块：module m60(clk,clr,qh,ql,cao);input clk,clr;output cao;output[3:0] qh,ql;reg [3:0] qh,ql;reg cao;always @(posedge clk or negedge clr) beginif(clr==0)beginqh<=4'h0;ql<=4'h0;cao<=0;endelse if(ql==9)beginql<=0;if(qh==5)beginqh<=0;cao<=1;endelse qh=qh+1;endelsebeginql<=ql+1;cao<=0;endendendmodule二十四进制计数器模块：module m24(clk,clr,qh,ql);input clk,clr;output[3:0] qh,ql;reg [3:0] qh,ql;always @(posedge clk or negedge clr) beginif(clr==0)beginqh<=4'h0;ql<=4'h0;endelse if(qh==2)beginql<=ql+1;if(ql==3)beginqh<=0;ql<=0;endendelse if(ql==9)beginqh<=qh+1;ql<=0;endelseql<=ql+1; end endmodule波形仿真：清零清零正常计时三、 校时模块四、 动态译码显示模块CCK 为0不支持校时，有进位信号时产生分（时）脉冲程序附录：1、位扫描信号（HH,HL,MH,ML,SH,SL逐位扫描，并输出）module sel(clk,hh,hl,mh,ml,sh,sl,out);input clk;input [3:0] hh,hl,mh,ml,sh,sl;output [3:0] out;reg [3:0] out;reg [3:0] ss=0;always @(posedge clk)beginif(ss<4'b0101)ss<=ss+1;elsess<=0;endalways @(posedge clk)begincase(ss)4'd0:out<=sl;4'd1:out<=sh;4'd2:out<=ml;4'd3:out<=mh;4'd4:out<=hl;4'd5:out<=hh;endendmodule仿真图：2、段扫描信号（选择数码管点亮哪一位）module seg(clk,seg);input clk;output [5:0] seg;reg [5:0] seg;reg [3:0] ss=0;always @(posedge clk)beginif(ss<4'b0101)ss<=ss+1;elsess<=0;endalways @(posedge clk)begincase(ss)4'd0:seg<=6'b111110;4'd1:seg<=6'b111101;4'd2:seg<=6'b111011;4'd3:seg<=6'b110111;4'd4:seg<=6'b101111;4'd5:seg<=6'b011111;default:seg<=6'b111111;endcaseend3、4—7译码module decode4_7(decodeout,indec); output[6:0] decodeout;input[3:0] indec;reg[6:0] decodeout;always @(indec)begincase(indec)4'd0:decodeout=7'b1111110;4'd1:decodeout=7'b0110000;4'd2:decodeout=7'b1101101;4'd3:decodeout=7'b1111001;4'd4:decodeout=7'b0110011;4'd5:decodeout=7'b1011011;4'd6:decodeout=7'b1011111;4'd7:decodeout=7'b1110000;4'd8:decodeout=7'b1111111;4'd9:decodeout=7'b1111011;default: decodeout=7'b0000000;endcaseendendmodule五、 整点报时模块六、 数字钟仿真图数字钟的设计注：动态扫描的时钟频率尽量要快。

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设计思想与方案选择各功能块的组成工作原理第三章单元电路设计与分析各单元电路的选择设计及工作原理分析第四章电路的组构与调试遇到的主要问题现象记录及原因分析解决措施及效果功能的测试方法,步骤,记录的数据第五章结束语对设计题目的结论性意见及进一步改进的意向说明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,它包括选择课题、电子电路设计、组装、调试和编写总结报告等实践内容;通过本次简易数字钟的设计,初步掌握电子线路的设计、组装及调试方法;即根据设计要求,查阅文献资料,收集、分析类似电路的性能,并通过组装调试等实践活动,使电路达到性能要求;第二章系统概述设计思想与方案选择方案一 ,利用数字电路中学习的六十进制和二十四进制计数器和三八译码器来实现数字中的时间显示;方案二,利用AT89S51单片机和74HC573八位锁存器以及利用C语言对AT89S51进行编程来实现数字钟的时间显示;由于方案一通过数电的学习我们都比较熟悉,而方案二比较复杂,涉及到比较多我们没学过的内容,所以选择方案一来实施;简易数字钟电路主体部分是三个计数器,秒、分计数器采用六十进制计数器,而时计数器采用二十四进制计数器,其中分、时计数器的计数脉冲由校正按键控制选择秒、分计数器的溢出信号或校正10Hz计数信号;计数器的输出通过七段译码后显示,同时通过数值判断电路控制蜂鸣器报时;各功能块的组成分频模块,60进制计数器模块,24进制计数器模块,4位显示译码模块,正点报时电路模块,脉冲按键消抖动处理模块工作原理一．简易数字钟的基本工作原理是对1Hz标准频率秒脉冲进行计数;当秒脉冲个数累计满60后产生一个分计数脉冲,而分计数脉冲累计满60后产生一个时计数脉冲,电路主要由3个计数器构成,秒计数和分计数为六十进制,时计数为二十四进制;将FPGA开发装置上的基准时钟OSC作为输入信号通过设计好的分频器分成1Hz~10MHz8个10倍频脉冲信号;1Hz的脉冲作为秒计数器的输入,这样实现了一个基本的计时装置;通过4位显示译码模块,可以显示出时间;时间的显示范围为00时00分~23时59分;二．当需要调整时间时,可使用数字钟的时校正和分校正进行调整,数字钟中时、分计数器都有两个计数脉冲信号源,正常工作状态时分别为时脉冲和分脉冲；校正状态时都为5~10Hz的校正脉冲;这两种状态的切换由脉冲按键控制选择器的S 端来实现;为了更准确的设定时间,需要对脉冲按键进消抖动处理;三．电路在整点前10 秒钟内开始控制蜂鸣器报时,可采用数字比较器或逻辑门判断分、秒计数器的状态码值,以不同频率的脉冲控制蜂鸣器的鸣响;第三章单元电路设计与分析各单元电路的选择1分频模块,设计一个8级倍率为10 的分频电路,输出频率分别为1Hz 、10Hz、100 Hz、1k Hz、10k Hz、100k Hz、1 MHz、10MHz8组占空比为50%的脉冲信号;260进制计数器模块,采用两片74161级联;324进制计数器模块,采用两片74161级联;44位显示译码模块,由分频器,计数器,数据选择器,七段显示译码,3-8线译码器构成一个4位LED数码显示动态扫描控制电路;其中4位计数器用74161,数据选择器用74153,七段显示译码器部分采用AHDL硬件描述语言设计;5正点报时电路模块,该模块采用与门和数据选择器74153构成6脉冲按键消抖动处理模块,采用D触发器实现消抖动,从而能够比较精确地设定时间;设计及工作原理分析1分频模块要输出8级频率差为10倍的分频电路,可采用十进制计数器级联实现;集成十进制计数器的类型很多,比较常用的有74160、74162、74190、74192和7490等;这里采用7490来实现分频,7490是二-五-十进制加计数器,片上有一个二进制计数器和一个异步五进制计数器;QA是二进制加计数器的输出,QB、QC、QD是五进制加计数器的输出,位序从告到低依次为D,C,B;该分频器一共用到7片7490,初始信号输入到第一片7490的CLKB 端口,QD输出端连接到CLKA端,作为输入,从QA引出1MHz的output端口,并引线到第二片7490的CLKB端口,依此类推,直到第七片7490连接完成如附图所示;每片7490相当于一个五进制计数器和一个二进制计数器级联实现了十进制加计数,从而实现分频;分频模块图如图所示分频模块内部结构图如下图所示260进制计数器模块采用两片74161级联,如图,下面一片74161做成十进制的,初始脉冲从CLK输入,ENT和ＥＮＰ都接高电平,而QD与QA用作为与非门的两个输入,与非门输出分别连接到自身的LDN端与上面一片74161的CLK端；上面一片74161的QC和QA端作为与非门的两个输入通过输出连接到自身的LDN,ENT 和ENP接高电平;下面一片实现从0000到1001即0~9十个状态码的计数,当下面一片为1001状态时,自身的LDN为低电平,此时QD,QC,QB,QA的状态恢复到0000,即从0开始从新计数,而上面一片74161的CLK电平改变,上面一片74161开始计数为0001,实现从0000~到0101即0到5六个状态码的计数,当上面一片状态为0101时,LDN为低电平,此时计数器为0000;这样子通过两片74161就实现了一个六十进制计数器;下图为六十进制计数器模块的示意图由六十进制计数模块构成的秒分计数如下图,下面那块六十进制技术模块表示为妙,上面那块六十进制计数模块表示为分;当妙计数模块的状态为0101 1001时,向分计数模块进位, 即通过74153M的输入C1,此时74153M输出接到分计数模块的输入端 ,通过74153M作为选择器,实现进位控制;324进制计数器模块采用两片74161级联,如图,下面一片74161做成十进制的,初始脉冲从CLK输入,ENT和ＥＮＰ都接高电平,而QD与QA用作为与非门的两个输入分别连接到自身的LDN端与上面一片74161的CLK端；上面一片74161的QB非门的一个输入通过输出连接到自身的LDN,ENT 和ENP接高电平,并且上面74161的QB端和下面一块74161的QC端通过与非门输出接到两片74161的清零端CLRN;下面一片实现从0000到1001即0~9十个状态码的计数,当下面一片为1001状态时,自身的LDN为低电平,此时QD,QC,QB,QA的状态恢复到0000,即从0开始从新计数,而上面一片74161的CLK电平改变,上面一片74161开始计数为0001,实现从0000~到0010即0到2三个状态码的计数,当上面一片状态为0010即2时,下面一片状态为0100即4时,两块74161的CLRN为低电平,此时两块74161的状态都为0000,即实现了23时过后显示00时;这样子通过两片74161就实现了一个24进制计数器;下图为24进制计数器模块示意图由二十四进制计数模块构成的时计数模块如图,下面那块六十进制技术模块表示为分,上面那块24进制计数模块表示为时;当分计数模块的状态为0101 1001时,向时计数模块进位, 即通过74153M的输入C1,此时74153M输出接到时计数模块的输入端 ,通过74153M作为选择器,实现进位控制;二十四进制计数模块构成的时计数模块44位显示译码模块由分频器,计数器,数据选择器,七段显示译码,3-8线译码器构成一个4位LED数码显示动态扫描控制电路;4位计数器由74161构成;如下图所示74161构成的4位计数器数据选择器采用两片74153 和一片74153M两片74153实现连在一起实现对四个数字的选择,而一片74153M实现对小数点的选择;如下图所示74153M构成的数据选择器两片74153构成的数据选择器七段显示译码器部分采用AHDL硬件描述语言设计,语句如下：subdesign ymqdata_in3..0 :input;a,b,c,d,e,f,g :output;begintabledata_in3..0 =>a,b,c,d,e,f,g;b"0000" =>1,1,1,1,1,1,0;b"0001" =>0,1,1,0,0,0,0;b"0010" =>1,1,0,1,1,0,1;b"0011" =>1,1,1,1,0,0,1;b"0100" =>0,1,1,0,0,1,1;b"0101" =>1,0,1,1,0,1,1;b"0110" =>0,0,1,1,1,1,1;b"0111" =>1,1,1,0,0,0,0;b"1000" =>1,1,1,1,1,1,1;b"1001" =>1,1,1,0,0,1,1;b"1010" =>1,1,1,0,1,1,1;b"1011" =>0,0,1,1,1,1,1;b"1100" =>1,0,0,0,1,1,0;b"1101" =>0,1,1,1,1,0,1;b"1110" =>1,0,0,1,1,1,1;b"1111" =>1,0,0,0,1,1,1;end table;end;整个四位显示译码模块如图所示5正点报时电路模块该模块采用与门和数据选择器74153构成,如下图所示;7个输入端口的与门控制A,当时间在59分51s,53s,55s,57s,59s的时候,A为高电平1,当秒的个位数为9时,B为高电平1,A为1,B为0时,输出C1低频率信号,A为1,B为1时输出C3高频率信号,实现整点的不同频率的报时电路;整点报时电路模块6脉冲按键消抖动处理模块采用D触发器实现消抖动,从而能够精确地设定时间;校正状态为5HZ的校正脉冲,分频器输出的10HZ通过T触发器得到5HZ的校正脉冲;如图脉冲按键消抖动处理模块通过T触发器得到的5HZ校正脉冲第四章电路的组构与调试遇到的主要问题1在用74161做二十四进制计数器时,没有深入考虑,打算采用第一片六进制,第二片四进制级联而成,结果出现问题;2时、分调整按键没有安装消抖动装置;3在设置简易数字钟的分时,时计数器也会进;现象记录及原因分析1虽然也能够计数实现二十四进制,但是不能与七段显示译码器配合使用,不能显示直观的数值,这样给用户带来不便;2在下载调试的时候,我要进行时分调整,但是有时按一下子脉冲键会进两个数值,这样子给时分的设置带来了麻烦,原因是按键没有采用消抖动装置;3在调试的时候,打算通过按键调整分,但是发现时计数器也会进位,这就不符合要求了,原因是调整分时,各计数器都按正常状况在计数,所以会按正常情况产生进位;解决措施及效果1仍然采用两片74161,第一片可以从0~9,第二片只能从0~2,而且当第二片为2的时候,第一片到4的话就都清零复位,这样不仅实现了二十四进制计数器,而且能与七段显示译码器配合使用,直观的显示数字;2在脉冲控制按键上加上了D触发器,这样子可以达到消抖动的效果;3加上选择器,把两路信号分开,当调整分的时候,不对时计数器产生进位,这样子就不会产生十进位了,解决了这个问题;功能的测试方法、步骤,记录的数据1简易数字钟的测试,将电路图连好后,分析与综合,仿真,编译,下载到仪器上,表示秒的小数点按1Hz,占空比50%跳动,分从0~59计数,分过了59后,向时计数器进1;2整点点报时功能的测试,到了整点,即59分51s,53s,55s,57s时蜂鸣器低频率间断性鸣响,59分59秒时,蜂鸣器高频率鸣响一次;3时、分调整功能的测试,按分调整键,分按一定的频率逐次加一,但是时显示不变；按时调整键,时按一定的频率逐次加一,但是分显示不变;第五章结束语对设计题目的结论性意见及进一步改进的意向说明简易数字钟的设计中,主要运用了分频器,六十进制计数器,二十四进制计数器,动态扫描显示电路,选择器,按键消抖以及门电路等数字电路方面的知识;可以在简易数字钟的基础上加上24小时和12小时转换功能,秒表功能,闹钟功能,这样更能满足人们的使用需求;总结设计的收获与体会简易数字钟的设计及实验当中,我坚持了下来,上学期的数电我学的并不好,而且对软件应用的接受能力不强,刚开始的时候做的很慢,看到别人都做好了,心里比较着急,于是,我找出了数电课本,复习所涉及的知识点,并练习所学软件,终于有了进步,可以更上同学们的进度,但数字钟的设计一直困扰我,看到别人拓展功能都做好了,自己基本的都还没做好,心里很急;在设计的过程中,碰到了很多的困难,遇到了很多问题,不断地思考与尝试,以及向同学和老师请教,但还是没能完全设计好,以后有时间还得多去实验室尝试,争取做好一些拓展功能;通过这次设计,对上学期学习的数字电路的相关知识得到了复习和巩固,也查阅了一些相关的资料,也加深了我对数字电路应用的理解,总之这次的电子技术课程设计受益匪浅;参考文献：基于FPGA的数字电路系统设计西安电子科技大学出版社数字电子技术基础电子工业出版社数字电路与逻辑设计实验及应用人民邮电出版社附图1.分频模块分频器仿真波形下图为分频器线路图2.60进制计数器模块60进制计数器仿真波形3.24进制计数器模块24进制计数器仿真波形4. 4位显示译码模块七段显示译码器模块七段显示译码器部分采用AHDL硬件描述语言设计,语句如下：subdesign ymqdata_in3..0 :input;a,b,c,d,e,f,g :output;begintabledata_in3..0 =>a,b,c,d,e,f,g;b"0000" =>1,1,1,1,1,1,0;b"0001" =>0,1,1,0,0,0,0;b"0010" =>1,1,0,1,1,0,1;b"0011" =>1,1,1,1,0,0,1;b"0100" =>0,1,1,0,0,1,1;b"0101" =>1,0,1,1,0,1,1;b"0110" =>0,0,1,1,1,1,1;b"0111" =>1,1,1,0,0,0,0;b"1000" =>1,1,1,1,1,1,1;b"1001" =>1,1,1,0,0,1,1;b"1010" =>1,1,1,0,1,1,1;b"1011" =>0,0,1,1,1,1,1;b"1100" =>1,0,0,0,1,1,0;b"1101" =>0,1,1,1,1,0,1;b"1110" =>1,0,0,1,1,1,1;b"1111" =>1,0,0,0,1,1,1;end table;end;整个4位显示译码模块四位显示译码模块。

AT89C2051数字电子钟的设计一、设计任务与要求1．通过单片机技术使 LED 数码管输出显示时间。

2. 可通过按键设置闹钟功能，且停闹无须手工操作。

3. 提高计时精度，使计时误差最小。

4. 通过键盘 2 个键，从左到右依次标名为 SET,DOWN,UP,ENTER, 用来修改和设置系统时钟。

二、方案设计与论证其主要设计思想是：整个系统用单片机为中央控制器，由单片机执行采集时钟芯片的时间信号并通过显示模块来输出信号及相关的控制功能。

时钟芯片产生时钟信号，利用单片机的 I/O 口传给单片机；并通过 I/O 口实现 LCD 的显示。

系统设有 4 个按键可以对时间星期年月日进行调整，还可以设置闹钟。

本电路以一片AT89C2051 单片机为主体，其显示数据从P3.0-P3.7 口输出，P1 口输出对应的六位位选信号。

电子钟程序设计时使用了 T0 作为计时，T1 为调整时显示用。

只要对程序稍加更改，可以很容易的实现 8 路定时功能。

电子钟只用一个轻触式按键来完成所有的设置。

为了使闹钟音量足够大，采用了 PNP 型三极管 8550 来驱动蜂鸣器，驱动电阻用 1K 的，蜂鸣器为 5V 小型蜂鸣器。

若用 NPN 来驱动蜂鸣器音量要小一点。

LED 数码管位驱动用8850，电子钟采用自制的 3A 开关电源供电。

AT89C205 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 2k bytes 的可反复擦写的只读 Flash 程序存储器和 128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元，功能强大。

但它只有 20 个引脚，15 个双向输入/输出（I/O）端口，其中 P1 是一个完整的 8 位双向 I/O 口，两个外中断口，两个 16 位可编程定时计数器,两个全双向串行通信口，一个模拟比较放大器。

多功能数字钟电路设计
1.时钟显示：设计一个数字时钟显示电路，可以显示当前的时间（小
时和分钟）。

可以使用七段显示器来显示数字。

2.闹钟功能：设计一个闹钟功能，可以设置闹钟时间，并在到达闹钟
时间时发出提示声音或闹铃。

3.温度显示：设计一个温度传感器电路，并将当前温度显示在数字时
钟上。

4.日历功能：设计一个日历功能，可以显示当前的日期和星期。

5.定时器功能：设计一个定时器功能，可以设置一个特定的时间间隔，并在到达时间间隔时发出提示声音或闹铃。

6.闹钟休眠功能：设计一个闹钟休眠功能，可以设置一个特定的时间
间隔，在此时间间隔内按下按钮可以将闹钟功能暂时关闭。

7.闹钟重复功能：设计一个闹钟重复功能，可以设置一个特定的时间
间隔，使闹钟在每天相同的时间段重复响铃。

8.亮度调节功能：设计一个亮度调节功能，可以调整数字时钟的显示
亮度。

这些功能可以根据需求进行组合设计，可以使用逻辑门、计数器、显
示器驱动器、温度传感器、按钮等元件来完成电路设计。

.《数字电子技术》课程设计报告设计题目: 数字钟班级学号：1407080701221 1407080701216 1407080701218学生：志强企海清指导教师：周玲时间：2016.6.15-2016.6.16《数字电子技术》课程设计一、设计题目：数字钟的设计一、设计任务与要求：1.时钟显示功能，能够以十进制显示“时”、“分”、“秒”。

其中时为24进制，分秒为60进制。

2. 其他功能扩展：（1）设计一个电路实现时分秒校准功能。

（2）闹钟功能，可按设定的时间闹时。

（3）设计一个电路实现整点报时功能等。

在59分51秒、53秒、55秒、57秒输出750Hz 音频信号，在59分59秒时输出1000Hz信号，音频持续1s，在1000Hz荧屏结束时刻为整点。

二、设计方案：数字电子钟由石英晶体振荡器、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,然后经过分频器输出标准秒脉冲。

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。

计时出现误差时,可以用校时电路校时、校分。

三、芯片选定及各单元功能电路说明：实验器材及主要器件（1）CC4511 6片（2）74LS90 5片（3）74LS92 2片（4）74LS191 1片（5）74LS00 5片（6）74LS04 3片（7）74LS74 1片（8）74LS2O 2片（9）555集成芯片1片（10）共阴七段显示器6片（11）电阻、电容、导线等若干①振荡器石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易调整。

它还具有压电效应，在晶体某一方向加一电场，则在与此垂直的方向产生机械振动，有了机械振动，就会在相应的垂直面上产生电场，从而机械振动和电场互为因果，这种循环过程一直持续到晶体的机械强度限止时，才达到最后稳定。

这用压电谐振的频率即为晶体振荡器的固有频率。

数电课程设计数字钟的设计数电课程设计。

数字钟的设计。

1仿真电路显示时,分,秒。

2采用二十四小时制或者十二小时制。

3具有校时功能。

可以对小时和分单独校时,对分校时的时候,停止分向小时进位。

校时时钟源可以手动输入或借用电路中的时钟。

4具有正点报时功能,正点前10秒开始,蜂鸣器一秒响一秒停地响五次。

5为了保证计时准确,稳定,由晶体振荡器提供标准时间的基准信号。

本科生课程设计题目课程专业班级学号姓名指导教师完成时间数电课程设计。

数字钟的设计。

1仿真电路显示时,分,秒。

2采用二十四小时制或者十二小时制。

3具有校时功能。

可以对小时和分单独校时,对分校时的时候,停止分向小时进位。

校时时钟源可以手动输入或借用电路中的时钟。

4具有正点报时功能,正点前10秒开始,蜂鸣器一秒响一秒停地响五次。

5为了保证计时准确,稳定,由晶体振荡器提供标准时间的基准信号。

目录1设计的目的及任务 (3)1．1课程设计的目的...............................................（3）1．2课程设计的任务与要求 (3)2电路设计总方案及原理框图 (3)2．1数字电子钟基本原理...........................................（3）2．2原理框图.. (4)3.单元电路设计及元件选择 (4)3.1六十进制计数器..................................................(4)3.2二十四进制计数器................................................(5)3.3显示屏..........................................................(6)3 .4校时电路.. (6)3.5报时电路 (7)4电路仿真 (8)4.1Multii................................................... ......(8)4.2数字钟总电路图..................................................(8)4.3仿真电路测试结果 (9)5电路实验结果.............................................(10)6收获与体会. (10)参考文献 (11)数电课程设计。

利用单片机的定时器设计一个数字时钟数字时钟是我们日常生活中常见的计时工具，可以准确地显示当前的时间。

而单片机的定时器则可以提供精准的定时功能，因此可以利用单片机的定时器来设计一个数字时钟。

本文将介绍如何使用单片机的定时器来设计一个基于数字显示的时钟，并提供基本的代码实现。

一、时钟电路设计利用单片机设计一个数字时钟，首先需要设计一个合适的时钟电路。

时钟电路一般由电源电路、晶振电路、单片机复位电路和显示电路组成。

1. 电源电路：为电路提供工作所需的电源电压，一般使用稳压电源芯片进行稳定的供电。

2. 晶振电路：利用晶振来提供一个稳定的时钟信号，常用的晶振频率有11.0592MHz、12MHz等。

3. 单片机复位电路：用于保证单片机在上电或复位时能够正确地初始化，一般使用降低复位电平的电路。

4. 显示电路：用于将单片机输出的数字信号转换成七段数码管可以识别的信号，一般使用BCD码和译码器进行实现。

二、单片机定时器的应用单片机的定时器具有精准的定时功能，可以帮助实现时钟的计时功能。

单片机的定时器一般分为定时器0和定时器1，根据具体的应用需求选择使用。

在设计数字时钟时，可以将定时器0配置成定时器模式，设置一个适当的定时时间。

当定时器0计时达到设定时间时，会触发一个中断信号，通过中断处理程序可以实现时钟的计时功能。

以下是一个基于单片机的定时器的伪代码示例：```void Timer0_Init(){// 设置定时器0为工作在定时器模式下// 设置计时时间// 开启定时器0中断}// 定时器0中断处理程序void Timer0_Interrupt_Handler(){// 更新时钟显示}void main(){Timer0_Init();while(1){// 主循环}}```在上述伪代码中，Timer0_Init()函数用于初始化定时器0的相关设置，包括工作模式和计时时间等。

Timer0_Interrupt_Handler()函数是定时器0的中断处理程序，用于处理定时器0计时到达设定时间时的操作，例如更新时钟显示。

数字钟课程设计报告前言：随着科技的不断进步，数字化已经成为了各个领域的主流趋势。

数字技术也在教育领域得到广泛应用。

数字化教育为学生提供了更好的学习方式和体验，同时也给教育工作者带来了更多的创新空间。

本文将围绕数字化教育，探讨数字钟课程设计报告。

数字钟的设计：数字钟是一个数字化的学习工具，在各学科的教学中都得到了广泛应用。

数字钟的设计可以遵循以下步骤：1.确定教学目标：数字钟的设计必须遵循教学目标，以便为教师和学生提供最佳的学习体验，使教学更加生动有趣。

2.选择数字钟的类型：根据教学目标和特点，可以选择不同类型的数字钟，例如计时器、倒计时器、时间轴等。

3.选择数字钟的功能：数字钟的功能会影响到教学效果，因此需要根据教学目标和教学特性选择数字钟的功能。

4.美化数字钟的界面：美化数字钟的界面能够增加学生的学习兴趣，提高教学效果，从而实现教学目标。

数字钟的应用：数字钟是一种数字化教学工具，可以在各个学科的教学中得到广泛应用。

下面以数学为例，详细说明数字钟在数学教学中的应用。

数字钟可以用于教学观念的讲解。

在数学教学中，学习时间的观念非常重要。

使用数字钟可以帮助学生了解时间的本质，为学生认识到时间的重要性打下基础。

数字钟也可以用于学习数学运算。

例如，教师可以设置数字钟来进行加减乘除的计算，帮助学生提高计算速度和精确度。

数字钟还可以用于检查作业。

教师可以在数字钟上设置一个时间限制，让学生在规定时间内完成作业。

如果学生没有完成作业，数字钟将会提醒他们完成。

数字钟的优势：数字化教育工具的吸引力取决于它们的功能和灵活性。

数字钟虽然看起来简单，但它的实际用途非常重要。

它能够帮助教师更好地了解学生的学习情况，同时也能够更好地帮助学生提升学习效果。

数字钟优势如下：1、灵活性：数字钟可以根据教学需要进行设计和选择，可以在不同的学科中得到广泛应用。

2、互动性：数字钟可以与学生互动式地使用。

通过使用数字钟可以促进学生互动，提高学生的学习效果，帮助学生主动掌握学习内容。

目录一、引言 (2)二、方案论证选择 (3)2.1设计要求 (3)1.基本要求 (3)2.发挥部分 (3)2.2系统框图 (3)分钟+调整 (3)秒钟 (3)时钟+调整 (3)秒表 (3)闹钟功能 (3)定时报闹 (3)万年历功能 (3)三、电路仿真与设计 (4)3.1核心芯片及芯片管脚图 (4)3.2时、分计数电路模块设计 (4)3.3切换电路模块设计 (5)3.4调整电路模块设计 (6)（1）方案一：利用74125的三态。

(6)（2）方案二：利用74162的置数端（LOAD），置数调整。

(7)3.5整点报时电路模块设计 (8)3.6秒表电路模块设计 (9)3.6定时报闹电路模块设计 (11)3.7万年历电路模块设计 (12)四、遇到的问题.......................................................................... 错误！未定义书签。

五、心得体会.............................................................................. 错误！未定义书签。

一、引言电子钟亦称数显钟（数字显示钟），是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械时钟相比，直观性为其主要显著特点，且因非机械驱动，具有更长的使用寿命，相较石英钟的石英机芯驱动，更具准确性。

电子钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧院、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大地方便。

相对于其他时钟类型，它的特点可归结为“两强一弱”：比机械钟强在观时显著，比石英钟强在走时准确，但是它的弱点为显时较为单调。

数字钟的核心即数字电子技术课程中有关时序逻辑电路、组合逻辑电路的内容。

这些也是我们学电子的学生应该掌握的最基本知识。

通过这次试验，不仅可以加深我对数字电子技术课程的理解，也可以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。

多功能数字钟设计实验报告多功能数字钟设计实验报告一、引言数字钟是一种常见的时间显示设备，其简洁明了的显示方式受到了广泛的欢迎。

然而，随着科技的不断发展，人们对于数字钟的功能要求也越来越高。

本实验旨在设计一款多功能数字钟，以满足人们对于时间显示设备的更多需求。

二、设计原理1. 时间显示：数字钟应能准确地显示当前的时间，包括小时、分钟和秒钟。

为了实现精确的时间显示，我们采用了基于晶体振荡器的时钟电路，并结合数码管显示技术，使得时间能够以数字形式直观地呈现。

2. 日期显示：除了时间显示外，数字钟还应具备日期显示的功能。

我们通过添加一个实时时钟模块，可以获取当前的日期信息，并通过数码管显示出来。

3. 闹钟功能：为了提醒用户重要的时间节点，我们在数字钟中加入了闹钟功能。

用户可以设置闹钟的时间，并在到达设定时间时，数字钟会发出声音或震动来提醒用户。

4. 温湿度显示：为了更好地满足用户的需求，我们还在数字钟中添加了温湿度显示功能。

通过接入温湿度传感器，数字钟可以实时监测当前的温度和湿度，并将其显示在数码管上。

5. 其他功能：除了以上功能外，我们还可以根据用户需求进行扩展，如倒计时功能、闪烁效果等。

三、实验步骤1. 硬件设计：根据设计原理，我们需要选择合适的元器件进行电路的搭建，包括晶体振荡器、数码管、实时时钟模块、温湿度传感器等。

2. 电路连接：根据电路原理图，将各个元器件按照正确的连接方式进行连接，确保电路的正常工作。

3. 程序编写：通过编写合适的程序代码，实现数字钟的各项功能。

包括时间显示、日期显示、闹钟功能、温湿度显示等。

4. 调试测试：在完成硬件连接和程序编写后，我们需要对数字钟进行调试测试，确保各项功能的正常运行。

可以通过模拟不同的时间、设置不同的闹钟时间等来测试数字钟的稳定性和准确性。

5. 优化改进：根据实际测试结果，我们可以对数字钟进行优化改进，提高其性能和稳定性。

例如，优化显示效果、增加功能扩展等。

数字电子钟的设计与制作一、设计概述1.设计任务➢时钟脉冲电路设计➢60进制计数器设计➢24进制计数器设计➢“秒”，“分”，“小时”脉冲逻辑电路设计➢“秒”，“分”，“小时”显示电路设计➢“分”，“小时”校时电路➢整点报时电路2.功能特性➢设计的数字钟能直接显示“时”，“分”，“秒”，并以24小时为一计时周期。

➢当电路发生走时误差时，要求电路具有校时功能。

➢要求电路具有整点报时功能，报时声响为四低一高，最后一响正好为整点。

3.原理框图图 1 原理框图二、设计原理数字钟是一个将“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，另外应有校时功能和报时功能。

因此，一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”计数器、校时电路、报时电路和振荡器组成。

干电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路组成。

秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用石英晶体振荡器加分频器来实现。

将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发现胡一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。

“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。

“时计数器”采用24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。

译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态菁七段显示译码器译码，通过六位LED七段显示器显示出来。

整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后去触发一音频发生器实现报时。

校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的。

三、设计步骤1.计数器电路根据计数周期分别组成两个60进制（秒、分）和一个24进制（时）的计数器。

把它们适当连接就可以构成秒、分、时的计数，实现计时功能。

CC4518的符号如图，一个芯片集成了两个完全相同的十进制计数器，其异步清零信号CR是高电平有效。

电子课程设计之数字钟设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解数字时钟的基本原理，掌握数字时钟的组成和功能。

2. 学生能够运用所学电子知识，设计并实现一个具有基本功能的数字时钟。

3. 学生能够了解并描述数字时钟设计中涉及的电子元件及其作用。

技能目标：1. 学生能够运用电子设计软件进行电路设计和仿真，具备基本的电子绘图能力。

2. 学生能够运用编程语言编写简单的数字时钟程序，实现时钟的基本功能。

3. 学生能够通过动手实践，培养焊接、调试和故障排除等电子制作技能。

情感态度价值观目标：1. 学生在课程学习过程中，培养对电子科学的兴趣和热爱，增强科技创新意识。

2. 学生通过团队合作，培养沟通协调、共同解决问题的能力，树立团队协作精神。

3. 学生能够认识到电子技术在日常生活中的应用，增强学以致用的意识，提高社会责任感。

课程性质：本课程为电子技术实践课程，结合理论教学和动手实践，使学生掌握数字时钟设计的基本知识和技能。

学生特点：学生具备一定的电子基础知识，对电子设计感兴趣，具有一定的动手能力和创新意识。

教学要求：教师应注重理论与实践相结合，关注学生的个体差异，提供个性化的指导与帮助，确保学生能够完成课程目标。

同时，注重培养学生的团队协作能力和创新能力，提高学生的综合素养。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 数字时钟原理及组成- 时钟信号源：晶振、时钟芯片等。

- 计数器：了解同步计数器、异步计数器原理。

- 显示部分：数码管、LED点阵等显示技术。

- 控制器：微控制器及其编程。

2. 电子元件及其作用- 电阻、电容、二极管、三极管等基础元件。

- 集成电路：74系列、CD40系列等。

- 传感器：温度传感器、光敏传感器等。

3. 电路设计与仿真- 使用电子设计软件（如：Multisim、Proteus等）进行电路设计。

- 完成数字时钟电路的搭建、仿真和优化。

4. 编程与控制- 学习编程语言（如：C语言、Arduino等）。

《数字电子技术》课程设计报告设计题目: 数字钟班级学号：1407080701221 1407080701216 1407080701218学生姓名：谢志强陈企张海清指导教师：周玲时间：2016.6.15-2016.6.16《数字电子技术》课程设计一、设计题目：数字钟的设计一、设计任务与要求：1.时钟显示功能，能够以十进制显示“时”、“分”、“秒”。

其中时为24进制，分秒为60进制。

2. 其他功能扩展：（1）设计一个电路实现时分秒校准功能。

（2）闹钟功能，可按设定的时间闹时。

（3）设计一个电路实现整点报时功能等。

在59分51秒、53秒、55秒、57秒输出750Hz音频信号，在59分59秒时输出1000Hz信号，音频持续1s，在1000Hz荧屏结束时刻为整点。

二、设计方案：数字电子钟由石英晶体振荡器、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,然后经过分频器输出标准秒脉冲。

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。

计时出现误差时,可以用校时电路校时、校分。

三、芯片选定及各单元功能电路说明：实验器材及主要器件（1） CC4511 6片（2） 74LS90 5片（3） 74LS92 2片（4） 74LS191 1片（5） 74LS00 5片（6） 74LS04 3片（7） 74LS74 1片（8） 74LS2O 2片（9） 555集成芯片 1片（10）共阴七段显示器 6片（11）电阻、电容、导线等若干①振荡器石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易调整。

它还具有压电效应，在晶体某一方向加一电场，则在与此垂直的方向产生机械振动，有了机械振动，就会在相应的垂直面上产生电场，从而机械振动和电场互为因果，这种循环过程一直持续到晶体的机械强度限止时，才达到最后稳定。

多功能数字钟电路设计
多功能数字钟电路可以用来显示时间、日期、闹钟和定时器等功能。

下面是一个简单的多功能数字钟电路设计，它基于CD4511七段译码器和CD4543 BCD-七段译码器。

1. 时间显示功能
为了显示时间，我们需要使用CD4543 BCD-七段译码器。

该译码器接收来自实时时钟（RTC）模块的BCD编码输出。

RTC模块可以用来跟踪时间和日期，它通常包括一个晶体振荡器、计数器和存储器。

BCD 编码输出通过CD4543译码器转换为七段LED显示。

2. 日期显示功能
类似于时间显示功能，日期显示也需要使用RTC模块。

RTC模块可以提供年份、月份和日期的BCD编码输出。

这些编码输出通过CD4543译码器转换为七段LED显示。

3. 闹钟功能
闹钟功能可以通过计时器和比较器实现。

我们可以使用555定时器作
为计时器，它可以生成一个固定的时间间隔。

然后，我们可以使用一个比较器来比较当前时间和闹钟时间。

如果它们匹配，闹钟就会响起。

4. 定时器功能
定时器功能可以通过555定时器来实现。

我们可以设置计时器的时间间隔，并使用CD4511七段译码器来显示剩余时间。

当定时器完成计时时，它可以触发一个报警器或执行其他操作。

总之，多功能数字钟电路可以实现时间、日期、闹钟和定时器等多种功能。

这些功能可以通过RTC模块、CD4511七段译码器、CD4543 BCD-七段译码器和555定时器等元件来实现。