数字钟课程设计报告1

数字钟课程设计数字钟课程设计摘要本次电子技术基础课程设计选题是数字钟的设计。

主要原理是由晶体管振荡器电路产生多谐震荡，经过分频器分频后输出稳定的秒脉冲，作为时间基准。

秒计数器满60向分计数器进位，分计数器满60向小时计数器进位，小时计数器以24为一个周期，并实现了小时高位具有零熄灭的功能。

计数器的输出经译码器送到显示器，可在相应位置正确显示时、分、秒。

计时出现误差或者调整时间时可以用校时电路进行时、分的调整，并实现整点报时功能。

关键字：74ls系列芯片，4511芯片，共阴数码管this electronic technology core curriculum designs the selected topic is the digital clock's design. The main principle has the multi-harmony shake by the transistor oscillator electric circuit, after a frequency divider minute frequency outputs the stable second pulse, takes the time reference. Second counter full 60 to minute counter carrying, divides the counter fully 60 to hour counter carrying, the hour counter take 24 as one cycle, and realized the hour top digit to have zero extinguishment function. The counter output delivers the monitor after the decoder, may when the relevant position correct demonstration, divides, the second. The time presents when the error or the time the adjustment which may use the timing electric circuit carries on, divides, and realizes the integral point to report time the function.一、设计目的………………………………………………………………………一、设计要求………………………………………………………………………二、设计方案及论证………………………………………………………………1.数字钟的构成及系统组成框图…………………………………………………2.数字钟的工作原理………………………………………………………2.1.振荡器电路………………………………………………………………………………2.2.分频器电路………………………………………………………………………………2.3.时间计数器电路…………………………………………………………………………2.4.译码驱动显示电路……………………………………………………………………2.5校时电路……………………………………………………………………………………3.元器件清单………………………………………………………………………4.总电路图…………………………………………………………………………5.基于ISIS的电路仿真……………………………………………………四、电路板的制作………………………………………………………………………1 PCB板的布局…………………………………………………………………………………2 PCB电路图的打印、印板、泡板、打孔…………………………………………………3 电路板的焊接………………………………………………………………………………4 电路板的调试和检查…………………………………………………………………………五、设计总结……………………………………………………………………………1 实验中遇到的问题及解决方法………………………………………………………………2 设计体会………………………………………………………………………………………六、参考资料……………………………………………………………………………一设计目的1 进一不了解组合逻辑电路和时序电路。

2 熟悉数字钟的组成以及工作原理。

二设计要求1、准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间。

2、小时以24小时计时形式，分秒计时为60进位。

3.具有校时功能，可以分别对时及分进行单独较时，使其校正到标准时间；4. 总结检验电路设计结果三设计方案及论证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。

由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。

下图所示为数字钟系统组成框图图示数字钟系统组成框图⑴振荡器电路振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的1KHz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。

⑵分频器电路分频器电路将1KHz的方波信号经分频后得到1Hz的方波信号供校时电路使用，和秒计数器进行计数。

⑶时间计数器电路时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，而根据设计要求，时个位和时十位计数器为24进制计数器。

⑷译码驱动电路译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。

⑸数码管数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管，本设计使用的是ＬＥＤ数码管。

2数字钟的工作原理2.1 振荡器电路振荡器是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。

555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成器件，它性能优良，适用范围很广，外部加接少量的阻容元方便的组成单稳态触发器和多谐振荡器，以及不需外接元件就可组成施密特触发器。

因此集成555定时器被广泛应用与脉冲波与变换、测量与控制等方面。

2.1.1.555定时器555定时器内部结构如图（A）及管脚排列如图（B）所示。

它由分压器、比较器、基本R--S 触发器和放电三极管等部分组成。

分压器由三个5K 的等值电阻串联而成。

分压器为比较器1A 、2A 提供参考电压，比较器1A 的参考电压为23cc V ，加在同相输入端，比较器2A 的参考电压为13ccV ，加在反相输入端。

比较器由两个结构相同的集成运放1A 、2A 组成。

高电平触发信号加在1A 的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本R--S 触发器_D R 端的输入信号；低电平触发信号加在2A 的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本R —S 触发器_D S 端的输入信号。

基本R--S 触发器的输出状态受比较器1A 、2A 的输出端控制。

2.1.2. 555振荡器由555定时器组成的多谐振荡器如图(C)所示，其中R 1、R 2和电容C 为外接元件。

其工作波如图(D)所示。

设电容的初始电压c U ＝０，t ＝０时接通电源，由于电容电压不能突变，所以高、低触发端TH V ＝TL V ＝０<13ＶＣＣ，比较器Ａ1输出为高电平，Ａ２输出为低电平，即_1D R =，_0D S =（1表示高电位，0表示低电位），R S -触发器置１，定时器输出01u =此时_0Q =，定时器内部放电三极管截止，电源cc V 经1R ，2R 向电容Ｃ充电，c u 逐渐升高。

当c u 上升到13cc V 时，2A 输出由０翻转为１，这时__1D D R S ==，R S -触发顺保持状态不变。

所以0<t<1t 期间，定时器输出0u 为高电平１。

1t t =时刻，c u 上升到23cc V ，比较器1A 的输出由１变为０，这时_0D R =，_1D S =，R S -触发器复０，定时器输出00u =。

12t t t <<期间，_1Q =，放电三极管Ｔ导通，电容Ｃ通过2R 放电。

c u 按指数规律下降，当c u <23cc V 时比较器1A 输出由０变为１，Ｒ－Ｓ触发器的_D R =_1D S =，Ｑ的状态不变，0u 的状态仍为低电平。

2t t =时刻，c u 下降到13cc V ，比较器2A 输出由1变为0，R---S 触发器的_D R =1，_D S =0，触发器处于1，定时器输出01u =。

此时电源再次向电容C 放电，重复上述过程。

通过上述分析可知，电容充电时，定时器输出01u =，电容放电时，0u =0，电容不断地进行充、放电，输出端便获得矩形波。

多谐振荡器无外部信号输入，却能输出矩形波， 其实质是将直流形式的电能变为矩形波形式的电能。

2.1.3.555定时器构成多谐振荡器的振荡周期.由图（D ）可知，振荡周期12T T T =+。

1T 为电容充电时间，2T 为电容放电时间。

充电时间 11212()ln 20.7()T R R C R R C =+≈+ 放电时间 222ln 20.7T R C R C =≈矩形波的振荡周期121212ln 2(2)0.7(2)T T T R R C R R C =+=+≈+ 因此改变1R 、2R 和电容C 的值，便可改变矩形波的周期和频率。

对于矩形波，除了用幅度，周期来衡量外，还有一个参数：占空比q ，q=（脉宽w t ）/（周期T ），w t 指输出一个周期内高电平所占的时间。

图（C ）所示电路输出矩形波的占空比111212122T T R R q T T T R R +===++。

2.1.4.由555定时器构成的1KHZ 秒脉冲信号为了能够得到实验所需要的1Hz 脉冲信号，所以可以让555输出周期为1KHz 的脉冲信号，再经由分频器三分频，就可以得到1Hz 脉冲信号。

如下图所示，为由555构成的多谐振荡器电路，根据实验的要求需要获得１KHZ 的时间信号，则令f=1kHZ ，由上面的公式推算出：R 1=2kΩ， R 2=5.1KΩ，C 1=100nF ，RP 为10K Ω微调电阻。

就能得到１KHZ 的秒脉冲信号。

实验时其3管脚输出脉冲为1KHz 。

图示 555构成多谐振荡器2.2 分频器电路分频器的主要功能有两个：一是产生标准“秒”脉冲信号，二是可提供功能扩展电路需要的信号，如仿电台报时用的1KHZ 的高音频率信号和500HZ 的低音频率信号。