基于计数器的电子时钟设计

[数电课程设计数字电子时钟的实现] 电子时钟课程设计课程设计报告设计题目：数字电子时钟的设计与实现班级：学号：姓名：指导教师：设计时间：摘要钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，大大的扩展了原先钟表的报时。

诸如，定时报警、按时自动打铃、时间程序自动控制等，这些，都是以钟表数字化为基础的。

功能数字钟是一种用数字电路实现时、分、秒、计时的装置，与机械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。

从原理上讲，数字钟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。

因此，此次设计与制作数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟，而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及使用方法。

通过此次课程设计可以进一步学习与各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。

通过仿真过程也进一步学会了Multisim7的使用方法与注意事项。

本次所要设计的数字电子表可以满足使用者的一些特殊要求，输出方式灵活，如可以随意设置时、分、秒的输出，定点报时。

由于集成电路技术的发展，，使数字电子钟具有体积小、耗电省、计时准确、性能稳定、维护方便等优点。

关键词：数字钟，组合逻辑电路，时序电路，集成电路目录摘要 (1)第1章概述············································3第2章课程设计任务及要求·······························42.1设计任务············································42.2设计要求············································4第3章系统设计··········································63.1方案论证············································63.2系统设计············································63.2.1结构框图及说明·································63.2.2系统原理图及工作原理···························73.3单元电路设计········································83.3.1单元电路工作原理·······························83.3.2元件参数选择···································14第4章软件仿真·········································154.1仿真电路图··········································154.2仿真过程············································164.3仿真结果············································16第5章安装调试··········································175.1安装调试过程········································175.2故障分析············································17第6章结论···············································18第7章使用仪器设备清单··································19参考文献·················································19收获、体会和建议·········································20第1章概述数字集成电路的出现和飞速发展，以及石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度稳定度远远超过了老式的机械表，用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的数字钟在数字显示方面，目前已有集成的计数、译码电路，它可以直接驱动数码显示器件，也可以直接采用才COMS--LED光电组合器件，构成模块式石英晶体数字钟。

数电课程设计：电子秒表
电子秒表是一种常见的计时工具，它通过使用电子元件实现高精度的计时功能。

下面是一个基于数电的电子秒表的设计方案：
1. 运算部分设计：
- 使用一个1Hz的时钟源，可以通过计数器或者振荡器实现。

- 使用一个可重置的二进制计数器，位数根据需要的计时范
围确定。

例如，如果计时范围为1小时，可使用一个4位二进制计数器。

- 计时开始/停止控制逻辑：这可以通过一个开关电路实现，可以使用一个门电路或者触发器电路。

- 计数器重置逻辑：可以使用一个按钮或者开关来重置计数
器的值。

2. 显示部分设计：
- 使用数码管或者液晶显示器来显示计时结果。

数码管可以
使用共阳或者共阴的7段数码管。

- 使用译码器将计数器的二进制输出转换为译码信号，用于
控制数码管显示的数字。

3. 其他功能：
- 可以添加一个暂停功能，通过一个按钮或者开关来实现。

当计时中按下暂停按钮时，计时器会停止计数，再次按下暂停
按钮时，计时器继续计数。

- 可以添加一个拆表功能，通过一个按钮或者开关来实现。

按下拆表按钮时，计时器会记录当前的计时值，然后重置为0，再次按下拆表按钮时，计时器恢复原来的计时状态。

该设计方案中的电子秒表可根据实际需求进行调整和扩展，例如增加更多的功能按钮、调整计时范围和精度等。

同时，需要注意电路的稳定性和可靠性，以及对供电电源和信号的处理。

《数字电子技术》课程设计数字电子钟姓名院系班级学号时间2011年06 月10 日目录摘要 IINTRODUCTION (II)1数字电子钟设计方案 (1)1.1设计思想 (1)1.2简单数字电子钟的模块划分 (1)1.3设计要求 (1)2系统设计 (2)2.1设计总图 (2)2.2分秒功能60进制计数器 (3)2.3时功能 24进制计数器 (3)2.4校时电路 (4)2.5译码显示电路 (5)3仿真 (6)3.1仿真图 (6)3.2仿真过程 (7)3.3仿真结果 (8)4结论 (8)参考文献 (10)摘要数字电子钟是一种用数字显示秒﹑分﹑时的记时装置，与机械钟相比，具有走时准确﹑直观等优点，所以得到了广泛的应用。

数字电子钟在生活中很常见，例如家里的电子钟，各车站里面的电子钟等。

本课程设计要用通过简单的逻辑芯片实现数字电子钟。

用74LS160(10进制同步计数器)和各种与或非电路等连接成60和24进制的计数器,再通过七段数码管显示，构成了简单数字电子钟，并且实现电子钟的功能。

关键词：数字电子钟；74LS160十进制同步计数器；七段数码显示管INTRODUCTIONDigital electric clock is a kind of digital display second, points, the timing device, and when ZhongXiang machinery, with accurate than walking, intuitive and other advantages, so a wide range of applications, in the life is very common, such as the electric clock at every station at home, the inside of the electric clock, etc.The course is designed to use through the simple logic chip implemented digital electric clock. In 74 LS160 (10 into the synchronous counter) and various and or the circuit connected into 60 and 24 into the system, and then through the seven counter for digital pipe display, constitute the simple digital electric clock, and to realize the function of the electric clock.KEYWORDS: Digital electric clock; 74 LS160 decimal synchronous counter; These seven XianShiGuan digital数字电子钟1数字电子钟设计方案1.1设计思想要想构成数字电子钟，首先要有一个信号源，信号通过计数电路再经过显示电路显示出来。

一、设计内容该课程设计是利用MCS-51单片机内部的定时／计数器、中断系统、以及行列键盘和LED显示器等部件，设计一个单片机电子时钟。

设计的电子时钟通过数码管显示，并能通过按键实现设置时间和暂停、启动控制等。

二、电子时钟设计思想：用定时／计数器T0，工作于定时，采用方式1，对12MHZ的系统时钟进行定时计数，初值设为XXYY〔自己计算〕。

形成定时时间为50ms。

用片内RAM的7BH单元对50ms 计数，计20次产生秒计数器78H单元加1，秒计数器加到60那么分计数器79H单元加1，分计数器加到60那么时计数器7AH单元加1，时计数器加到24那么时计数器清0。

然后把秒、分、时计数器分成十位和个位放到8个数码管的显示缓冲区，通过数码管显示出来。

显示格式为小时十位、小时个位---分十位、分个位---秒十位、秒个位。

在处理过程中加上了按键判断程序，能对按键处理。

三、MCS-51单片机系统简介单片机应用系统由硬件系统和软件系统两局部组成。

硬件系统是指单片机以及扩展的存储器、I\O接口、外围扩展的功能芯片以及接口电路。

软件系统包括监控程序和各种应用程序。

在单片机应用系统中，单片机是整个系统的核心，对整个系统的信息输入、处理、信息输出进行控制。

与单片机配套的有相应的复位电路、时钟电路以及扩展的存储器和I\O接口，使单片机应用系统能够运行。

在一个单片机应用系统中，往往都会输入信息和显示信息，这就涉及键盘和显示器。

在单片机应用系统中，一般都根据系统的要求配置相应的键盘和显示器。

配置键盘和显示器一般都没有统一的规定，有的系统功能复杂，需输入的信息和显示的信息量大，配置的键盘和显示器功能相对强大，而有些系统输入/输出的信息少，这时可能用几个按键和几个LED 指示灯就可以进行处理了。

在单片机应用系统在中配置的键盘可以是独立键盘，也可能是矩阵键盘。

显示器可以是LED指示灯，也可以是LED数码管，也可以是LCD显示器，还可以使用CRT显示器。

《电子技术》课程设计报告-数字电子钟设计一、背景介绍数字电子钟是一个实时的计时器，它可以按照设定的时刻精确地表示时间。

它使用微处理器和时钟芯片来处理时间。

因此，它可以被视为一个微处理器系统，系统中含有存储器、计数器、报警功能等。

最新的电子时钟如石英钟使用特制石英晶片来制定时钟。

由于石英可以产生完美的电振动，因此可以更准确地检测时钟改变。

二、数字电子钟的设计原理1、时钟驱动电子时钟的操作需要一定的时间和精度，主要是依靠特殊的驱动器来实现的。

驱动器有石英、硅、力学和光学等多种。

其中石英芯片是电子时钟的核心部件并且最常用。

可以让电子时钟每秒产生32千分之一秒的精度。

2、晶振电路晶体振荡器电路是将电能转换成振荡信号和时钟信号的基础电路。

在电子时钟中，晶振电路可以将3.3V的DC电源转换成正弦波信号。

3、控制电路控制电路是接收电子时钟信号，并将其转换为可读取的数字信号的电路。

它通过检测当前的时钟值与它预设的标准值，来决定是否需要重新设定。

4、显示电路为了使时间显示准确，显示电路需要有一定的能力，它可以将控制电路经过变换后的数字转化为可视的数字或符号信号，比如LED。

我们首先使用PIC16F628A微控制器来控制数字电子钟，PIC16F628A是一款常用的单片机，在实现数字电子钟的最基本功能时天然的具有很多优势，即具有丰富的I/O口及高性能的CPU。

而在驱动这个数字电子时钟时，我们选择了普通的石英晶振，其工作电压为3.3V，频率为32.768kHz。

它的作用是将电源电压转换成正弦波信号，然后此信号可以被PIC单片机读取，从而实现全电子时钟功能。

在处理每秒钟走过的时间时，我们使用计数器根据晶振输入的时钟信号逐渐计数，而当计数器计数到一定值时，PIC单片机就知道一秒的时间已经过去，然后继续进行计算.最后，我们选用一个4位共阳极数码管来将这些数据转化为显示数字的动作，它从数据地址上读取数据，然后一次送到一位，就可以实时显示电子时钟的实时时间。

一、绪论1.1课题说明1.2方案设计目的1.3技术指标1.4方案设计及论证二、核心部件简介2.1 555时基电路2.2 74LS90异步加法计数器三、各部分电路组成部分及其设计原理3.1数字电子钟的构成框图3.2数字电子钟的模块及其工作原理3.2.1晶体振荡器电路3.2.2计数器电路3.3秒、分、时译码显示模块3.4校时电路四、说明各部分功能的实现4.1开始状态4.2时、分、秒分别校时4.3满60秒向分钟进位状态满60分向小时进位状态4.4 23:59:59向00:00:00进位状态五、整体电路图六、实验室调试6.1元件清单6.2调试过程6.3调试结果6.4调试心得体会一、绪论1.1 课题说明由于现代社会模拟电子技术基础和数字电子技术基础的高速发展，因而由这技术制造出来的越来越先进，数字钟体积小，安装使用方便，不仅可以作为家用电子钟，而且可以广泛用于车站、体育场馆等公共场所。

虽然数字钟的外形和功能不尽相同，但是用于制造数字钟的原理基本上都是一样的。

所谓数字钟，是指利用电子电路构成的计时器。

本次课程设计要求设计一个数字钟，基本要求为数字钟的时间周期为24小时，数字钟显示时、分、秒，数字钟的时间基准一秒对应现实生活中的时钟的一秒。

供扩展的方面涉及到整点报时、定时闹钟等。

1.2 方案设计目的用中小规模集成电路设计一台能显示时、分、秒的数字电子钟，要求如下：1．由晶体振荡电路产生1HZ的标准脉冲信号。

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．可手动校准。

只要将开关置于校准位置，即可对分别对分、时进行手动脉冲输入校准或连续脉冲校准调整。

5．用Multisim画出整个系统电路图，进行仿真与调试；6．实现整个数字电子钟电路各项任务的正常工作。

7. 撰写设计报告：写出设计过程，和调试结果，写上心得体会。

1.3 技术指标1. 显示时、分、秒的是24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。

数字电子钟的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解数字电子钟的基本原理，掌握计时、显示等关键功能的工作机制。

2. 学生能够阐述数字电子钟中常见电子元件如晶体振荡器、计数器、显示器的功能及其相互关系。

3. 学生能够运用所学知识，分析并解释数字电子钟电路图的构成及工作原理。

技能目标：1. 学生能够通过小组合作，完成数字电子钟的搭建，并对其进行调试。

2. 学生能够运用基本的电路知识和编程技能，实现对数字电子钟功能的修改和优化。

3. 学生能够运用信息检索和问题解决策略，自主解决在搭建和调试过程中遇到的技术难题。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术和物理科学的兴趣，激发他们探索未知、创造新知的欲望。

2. 培养学生团队协作意识，提高沟通与协作能力，培养共同解决问题的责任感。

3. 通过对数字电子钟的学习与实践，增强学生的环保意识和科技伦理观念，引导他们合理使用电子设备，关注电子产品对环境的影响。

课程性质分析：本课程属于电子技术领域，结合物理科学与工程技术，注重理论联系实际，强调实践操作能力。

学生特点分析：考虑到学生所在年级，应具备一定的物理知识和数学基础，同时具备初步的电路理解和动手能力。

教学要求：结合学生特点，教学应注重理论与实践相结合，鼓励学生动手实践，通过项目式学习，促进学生深度理解和技能掌握。

通过具体的学习成果分解，为教学设计和评估提供明确的标准。

二、教学内容1. 数字电子时钟原理：晶体振荡器、时钟芯片、计数器、显示器工作原理及其在数字电子钟中的应用。

- 教材章节：第二章第三节《计时器与电子时钟》2. 电路元件功能与连接：介绍常见电子元件，如电阻、电容、二极管、三极管等在数字电子钟中的作用及连接方式。

- 教材章节：第一章《电子元件及其特性》3. 数字电子钟电路分析与设计：分析典型数字电子钟电路图，学习电路设计方法和技巧。

- 教材章节：第三章《数字电路分析与设计》4. 数字电子钟编程与调试：介绍简单的编程知识，使用编程软件对数字电子钟进行编程与调试。

74LS161电子时钟设计首先，我们需要生成一个稳定的时钟信号，用于驱动计数器的计数。

可以使用定时器芯片或者晶振电路来生成一个准确的时钟信号。

在本设计中，我们使用一个1Hz的晶振电路来生成时钟信号。

接下来，我们需要将计数器芯片74LS161与显示模块连接起来，以显示时间数据。

我们可以使用数码管作为显示模块，利用74LS161的输出线连接到数码管的显示线上。

74LS161的输出线共有四个，分别对应四位二进制数的四个位。

我们需要将四个输出线与四个数码管的显示线相连接，使得74LS161的输出可以被数码管显示出来。

然后，我们需要将计数器的计数范围设置为12小时制。

由于74LS161是一个四位计数器，可以表示的最大数为15（二进制1111），所以我们需要在12小时范围内进行循环计数。

为了实现这一功能，我们可以将计数器的CLR端口（清零端口）与一个12小时的比较器相连，当计数器达到12时，比较器输出高电平，将CLR端口拉低，实现清零操作。

此外，我们还可以添加时间数据的设置功能，以让用户可以自由设置时间。

可以使用按钮来控制时间的设置操作。

当用户按下设置按钮时，可以通过74LS161的LOAD端口来锁存时间数据。

在锁存状态下，用户可以通过增加或减少按钮来修改时间。

当用户完成设置后，再次按下设置按钮，锁存状态解除，时间数据开始更新。

最后，为了使电子时钟更加美观，我们可以添加LED背光灯。

可以使用74LS161的输出线来驱动LED灯，使得LED灯在时间数据显示时亮起，提高可视性。

在整个设计过程中，需要注意的是信号的稳定性和准确性。

时钟信号的稳定性将直接影响时间数据的准确性。

因此，在选择晶振电路或者定时器芯片时，需要选择稳定性好的产品，保证时钟信号的准确性。

另外，还需要注意电平的匹配，避免因电平不匹配而导致显示不正确的情况发生。

以上是一个基本的74LS161电子时钟设计，通过合理的连接和功能设置，可以实现准确显示和修改时间数据的功能。

数字电子技术课程设计报告题目：数字钟的设计与制作时间：09-10学年第二学期18-19周院校：武汉纺织大学班级：测控081组员：夏亦冰李艳飞田传雪吴哲伦数字电子技术课程设计报告一．设计目的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，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。

数字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。

因此，我们此次设计与制做数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟.而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法.且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路.通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法.二．实现功能1．要求内容1）时以24为周期2）分和秒以60为周期3）能显示时、分、秒4）具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间2. 发挥内容1）星期的显示2）计时过程具有报时功能三．元器件1．洞洞板2块2．0.47uF电容1个3．100nF电容1个4．共阴八段数码管7个5．网络线10米6．CD4511集成块7块7．CD4060集成块1块8．74HC390集成块4块9．74HC51集成块1块10．74HC00集成块4块11．74HC30集成块1块12．10MΩ电阻5个13．74HC00集成块4块14．L7805三端稳压管1个15．30pF瓷片电容2个16．9V电池1块17．单刀双掷开关2个18．单刀单置开关1个19．74HC10集成块1块各个芯片引脚图1．CD74HC3902．L7805稳压管3．CD4060 4．CD4511 5．74HC10 6．74HC307．74HC518．74HC00四、原理框图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。

EDA设计（II）实验报告-数字电子钟实验报告：数字电子钟一、实验目的本实验旨在通过使用EDA设计软件，设计并实现一个具有时、分、秒功能的数字电子钟。

通过学习使用EDA工具，掌握数字电路设计的基本步骤和技巧，培养实践能力和创新思维。

二、实验原理数字电子钟是一种以数字形式显示时间的装置，它利用了时、分、秒的计时原理。

核心部分包括一个时钟发生器，用于产生标准时间信号，以及一个计数器，用于对时间进行计数并显示。

此外，还需要一些控制逻辑来控制时、分、秒的进位和显示。

三、实验步骤1.设计准备：在开始设计之前，首先明确设计要求和功能。

考虑到实验的复杂性和可实现性，我们采用最简单的电路结构，即基于计数器和译码器的数字电子钟。

2.绘制电路图：使用EDA设计软件（如Quartus II）绘制电路图。

首先创建新项目，然后添加必要的元件（如74LS192计数器、74LS248译码器等），并根据设计要求连接元件。

3.编写程序：使用硬件描述语言（如VHDL或Verilog）编写计数器和译码器的程序。

确保程序能够实现所需的功能，并进行仿真测试。

4.编译和下载：将程序编译成可下载的配置文件，然后下载到FPGA开发板上。

5.硬件测试：连接开发板到PC，启动程序，观察数字电子钟的显示情况。

检查时间是否准确，各部分功能是否正常。

6.性能评估：对数字电子钟的性能进行评估，包括计时精度、稳定性等指标。

根据评估结果对设计进行优化。

四、实验结果与分析1.设计结果：经过上述步骤，我们成功地设计并实现了一个基于FPGA的数字电子钟。

通过EDA软件和硬件描述语言，我们实现了计数器和译码器的功能，并完成了程序的编写和下载。

2.性能分析：经过测试，我们的数字电子钟具有较高的计时精度和稳定性。

时间显示准确，各部分功能正常。

这表明我们的设计是成功的。

3.优化方向：虽然我们的数字电子钟已经具有较好的性能，但仍有一些方面可以优化。

例如，可以考虑添加更多的功能，如闹钟、温度显示等；也可以进一步优化电路结构，降低成本和提高性能。