数字电路课程设计-数字式定时开关设计

[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。

数字定时开关1、设计要求设计并制作一数字定时开关，此开关采用BCD拨盘预置开关时间。

其最大定时时间为9秒，计数时采用倒计时的方式并通过一位LED数码管显示。

此开关预置时间以后通过另一个按钮控制并进行倒计时，当时间显示为0时。

开关发出开关信号，输出端呈现高电平，开关处于开态，再按按钮时，倒计时又开始，计时时间到驱动扬声器报警。

图 1.1 数字式定时开关2、设计任务由一个555芯片及其电容、电阻构成一个多谐振荡器，通过选定两个电阻（47K Ω、50 KΩ）和两个（10μF，0.01μF）电容产生一个连续的秒脉冲信号，作为计数器的时钟脉冲。

根据最大定时为9秒，定时预置可由四个单刀双掷开关控制输入电压。

CD40192实现减计数功能，输入端连四个开关，其输出连CD4511输入实现译码功能，再由LED数码显示。

控制其功能。

当时间显示为“0”CD40192由置数端LD、清除端CR、减法计数端CPD时，即CD40192输出为“0000”时，输出的四个低电平经门电路得到“1”高电平，加至报警电路鸣声报警。

由CD4060构成一个秒脉冲发生器,作为计数器的时钟脉冲源。

使用价格低廉的32768HZ 晶体，配套 CD4060 电路，如图2.2所示电压范围为 3 － 18V，静态电流随电压提高而上升，在 +5V 供电时，静态电流约 0.25 － 5uA，主要考虑的是在 3.0V 电池供电时的停振问题。

没有任何分频和其他多余器件，本身具有天然的秒闪烁脉冲信号。

主要参数：供电：DC5V. 其它部分的的电路与方案一的相同。

3、总体设计3.1 系统的组成这一系统具体分为五大主要部分：控制电路、秒脉冲发生器、定时器、译码显示电路、报警电路。

这五部分都在整个电路中起到不可缺少的作用，但又起到各自不同的功能，把他们互相之间配合起来组成整个系统，实现数字定时开关的功能。

图3.1 系统功能组成图3.2 工作原理本开关由秒脉冲发生器、定时器、译码显示电路、报警电路以及一些门电路和开关按钮组成的控制电路所构成的。

基于74LS160数字电路数字电子钟电路设计数字电子钟是一种用数字显示秒、分、时、日的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确，显示直观、无机械传动装置、具有更长的使用寿命等优点，因而得到了广泛的应用。

数字电子钟由以下几部分组成：秒脉冲发生器、校时电路、六十进制秒、二十四进制计时计数器。

由设计要求可知我们还需要一个七进制计时计数器。

数字电子钟要完成显示需要6个数码管，然后要实现时、分、秒的计时需要60进制计数器和24进制计数器。

频率振荡器可以由晶体振荡器分频来提供，也可以由555定时来产生脉冲并分频为1HZ。

方案可以采用74LS160同步十进制加法计数器或采用74LS161十六进制计数器或74LS192十进制异步清零计数器，而小时的24进制也可以采用上述方案。

由于我对74LS160的功能比较熟悉，故我分别用六块74LS160芯片来实现，两个60进制和一个24进制的秒、分、时计数。

方案一：石英晶体振荡器工作原理：由晶体振荡器产生的脉冲经集成电路后变成1Hz脉冲，再经74LS160计数器分频得到了所需要的1Hz稳定脉冲。

但晶体振荡器的电路图比较复杂，而且晶体振荡器的中阻值要求10MHz以上。

方案二：555定时器工作原理：R1=1kΩ，R2=720kΩ，C=1uF，Cf=100nF，Ri=100Ω可以直接产生1Hz的时钟脉冲。

因为通过555定时器改装过的多谐振荡器发出的脉冲频率具有一定的稳定性，而且电路比晶体振荡器简单所以在这里我采用的是555定时器。

（2）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，时个位和时十位计数器为24进制计数器。

电路图如图2所示。

图2. 60进制计数电路（3）24小时计数器：由时个位和时十位计数器电路构成24进制计数器。

电路图如图3所示。

图3. 24进制计数电路（4）校时电路：由于数字钟的初始时间不一定是标准时间，而且在数字钟的运行过程中可能出现误差，所以需要校时电路来对“时、分”显示数字进行校对调整。

数电课程设计题目选一、设计并制作一数字式温度计〖基本要求〗采用电桥法，利用PT~100热电阻对0~200 C测温范围进行测量并送LED数码管显示，要求测量分辨率为0.1 C,数据测量间隔时间为5秒。

〖提高要求〗1）针对不同的铂热电阻讨论不同的温度信号测量办法2）利用电路对测温电路进行非线性校正，提高测温精度（电路非线性校正和EPROM查表法非线性校正两种方法）3）讨论误差的形成因素和减少误差的措施4）进行简单的温度开关控制〖参考原理框图〗系统参考原理框图如下：〖主要参考元器件〗MCI4433（1）, LM324（1），七段数码管⑷,CD4511（1）,MC1413（1）,铂热电阻使用普通精密电位器代替。

二、十二小时电子钟〖基本要求〗禾U用基本数字电路制作小时电子钟，要求显示时分秒；并能实现校时和校分的功能。

〖提高要求〗1）针对影响电子钟走时精度的因素提出改进方案2）增加日期显示3）实现倒计时功能4）整点报时（非语音报时）5）定时功能1 主要参考元器件〗:CD4060 , 74LS74, 74LS161 , 74LS248三、电平感觉检测仪〖基本要求〗：采用光电式摇晃传感器，其检测范围为土90C ，每摇晃一度传感器就输出一个脉冲信号给计数单元，在给定时间内测量到的脉冲数目就能表明该人的电平感觉，测试时采用头戴式传感器、闭上 双目，单脚立地：保持静止，开始测试。

定时时间为1分钟〖提高要求〗 〖参考原理、框图〗:〖主要参考元器件〗 CD4060, 555, 74LS74四、便携式快速心律计基本要求〗利用数字电路制作一便携式快速心律计，用于在较短时间内测量脉搏跳动速率：并使用 LED 显示。

〖提高要求〗1）提高测量精度的方法2）设计能比较准确测量 1S 内心跳的电路 〖参考原理框图〗〖主要参考元器件〗 CD4060，4528，4518； 4511，14526五、数字式定时开关〖基本要求〗设计并制作一数字式定时开关，此开关采用BCD 拨盘预置开关时间， 其最大定时时间为9秒，计数时采用倒计时的方式并通过一位LED 数码管显示。

应用技术数字电子技术已经被广泛的应用到电子行业之中，随着集成电力技术快速发展，特别是规模比较大的集成器件，极大的增加了电子系统可靠性，让设备的体积大大的缩小了，多种智能化功能也得到大幅度提升。

在全世界范围内，正在上演着一场轰轰烈烈的信息化革命。

传统的定时器主要是机械定时器，一小部分的电子器械中也已经开始使用了时间继电器。

与机械定时器相比较，这种电子定时器具有非常小的体积，且重量比较轻，没有较高的造价，被频繁使用。

1 逻辑电路的基本概念■1.1 数字电路的基本特点在电子设备之中，一般的会将电路分成两类，一类是模拟电路，一类是数字电路，模拟电路主要是以模拟信号作为主要传输形式，也就是变化呈现出连续的物理量。

数字电路主要是以数字信号作为传输形式，也就是变化呈现出断续形式的物理量。

人们将可以传输、控制以及实现变换数字信号的电子电路叫做数字电路。

普遍情况下，数字电路在工作的时候呈现出两种表现状态，一种是高电位，又被叫作高电平，通常性用代码“1”作为其表示形式。

另一种是低电位，又被叫作低电平，通常性用代码“0”表示。

比如说在TTL数字电路中，其输出的电压没有超过0.2V，那么就是低电位。

当输出的电压已经超过了3V的时候，那么就是高电位。

在CMOS数字电路中，其主要的逻辑“1”或者是逻辑“0”的电位值是受到工作电压影响的。

■1.2 基本逻辑电路门电路的主要指的是在能起着开关作用的电子线路，负责控制脉冲通路上的脉冲。

这也是最基本的一种逻辑电路。

在门电路之中，可以出现一个或者是很多个不同的输入端，但是输出端，有且只有具备一个。

在门电路中的所有输出端所添加的脉冲信号，只能够在其满足于某个条件的时候，“门”才可以被打开，这时候才会有输出的脉冲信号。

2 基于数字电路的定时器的设计■2.1 基于数字电路的定时器系统设计方案数字电路定时器系统设计框架图如图1所示。

以总体的定时器系统基本任务和设计要求作为依据，可以将整个定时器系统详细的划分成五个性能单元，分别是主电路单元、按键电路单元、显示带路单元以及报警电路单元。

数字电子技术课程设计设计题目：数字显示定时器学院：专业：姓名：班级：学号：指导老师：目录一、设计目的………………………………………２二、设计内容 (2)三、数字显示定时器的组成和基本工作原理……２四、设计步骤与方法………………………………５五、调试方法………………………………………９六、问题分析………………………………………９七、选用元器件 (10)八、参考文献 (10)九、心得体会 (10)数字显示定时器一、设计目的1设计题目：数字显示定时器2设计要求：①分析数字显示定时器的工作原理，明确其中每个组件及元件的作用。

②通过查阅有关资料，了解组件的逻辑功能、使用条件及引脚图，并将图中74LS90组件的连接图标注引脚号，将各与非门编号并标注引脚号以便连线和排除故障。

3 目的要求①结合运用所学知识，进一步提高逻辑电路的识图能力。

②通过实验进一步了解并掌握完成数字电路系统实验的方法，培养调试技能和解决实际问题的能力。

③进一步了解中规模集成组件的性能与应用。

二、设计内容①搭接秒信号发生器，用示波器B点波形的幅度及周期。

②搭接并调试计数译码显示单元。

③搭接控制单元，启动脉冲形成单元，由实验台的单脉冲代替。

思考应该用正脉冲还是负脉冲？④搭接蜂鸣器及发光管报警电路，并调试其功能。

⑤搭接完整电路（连A，B，C，D，E各点）测试系统功能（注意：先测试组件功能，再连接单元电路；先调试好单元电路功能，再连接整体电路）。

三、数字显示定时器的组成和基本工作原理数字显示定时器是一个在能实现定好的时间时发出信号的同时，显示出计时的具体情况的一种计时器。

计时器在平时的应用是很广泛的。

我现在设计的就是数现定时器的一种，其基本组成的整体框图如图所示。

它的工作原理是：按微动开关，计时开始，两位十进制显示所计时间，到达给定时间（60s）时计时停止，蜂鸣器及发光二极管发出报警信号。

1．秒信号发生器在精度要求不高的情况下，可由555定时器组成的多谐震荡器提供频率为1Hz的矩形脉冲作为时钟脉冲。

辽宁师范大学《数字电路》课程设计（09级本科）题目: 定时器1学院：物理与电子技术学院专业：电子信息工程班级：09.3班学号：14级!姓名: 张宁指导教师：赵静邱红张卓2完成日期：2011年10 月27 日一•设计内容及要求10 秒的倒计时定时器，倒计时要求用数码显示，当定时到1秒时，有声音提示，提示声音为0.5秒，当倒计时到0时停止计数二.总体方案设计由设计内容及要求，我设计了一个以NE555构成的多谐振荡电路，来发出一秒间隔的脉冲；用74LS192进行倒计时，通过74LS47连接一个数码显示器；由74LS192发出的高低电平经过逻辑电路变化，连接74LS121来控制蜂鸣器在1秒时响。

三.单元模块设计.1.以NE555构成的多谐振荡器NE555的震荡器在本电路中的周期T=C(R1+R2)=1S 图二冲图三为多谐振荡电路 R1和R2, C 的值确保震荡周期为1 秒，图三的右下角为复位电路，与下一部分一同介绍。

2.倒计时电路图5-1 7 11.SI92的引和扌*列及逻辑符巧<H ）引脚扌非列I%1HI l_d I HL L TUT ?1 Qi 口。

CP (> OPuPOOJQO Qijr1一匕 f3 2 P2 P36Q2 7Q3CPu CPnMRTCu TC D1213L_r —Po “就Fil rial pin1011 —14-图四由74LS192的真值表图四可以看出，若想让元件工作在减计数状态MR PL 非，CPu的值必须分别为0，1，1。

由要求可以看出，192的初始必须是九，所以加了一个复位电路，确保初始值是9.计数器输入端P0,1,2,3对应接高低低高电平。

Q0, Q1,Q2,Q3为计数器输出端接到74LS47上。

NE555的3号管脚与74LS192的4浩管脚相连。

一秒发出一个脉冲，74LS192开始倒计时。

4.逻辑电路逻辑电路的作用在于将74LS192输出为一，即 Q3Q2Q1Q0=0001时输给报警电路一个负脉冲。

课程设计报告题目数字电子钟设计课程名称数字电子技术院部名称专业电气工程及其自动化班级学生姓名学号课程设计地点 C105课程设计学时1周指导教师金陵科技学院教务处制成绩目录第1章绪论 (3)1.1 相关背景知识 (3)1.2 课程设计目的 (3)1.3课程设计任务 (3)第2章数字电子钟基本原理 (4)2.1总原理框图 (4)2.2总体设计仿真电路图 (4)第3章单元电路设计 (5)3.1秒脉冲发生器 (5)3.2 秒、分、时计数显示 (7)3.3 秒、分、时译码显示 (9)3.4 校时电路 (11)第4章实验室调试及总结体会 (12)4.1 实验电路调试 (12)4.2 心得体会 (13)附录一原件清单 (13)附录二实物图.........................................错误！未定义书签。

参考文献 (13)第1章绪论1.1 相关背景知识电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。

电子钟是一种高精度的计时工具，它采用了集成电路和石英技术，因此走时精度高，稳定性能好，使用方便，且不需要经常调校。

电子钟根据显示方式不同，分为指针式电子钟和数字式电子钟。

指针式电子钟采用机械传动带动指针显示；而数字式电子钟则是采用译码电路驱动数码显示器件，以数字形式显示。

这些译码显示器件，利用集成技术可以做的非常小巧，也可以另加一定的驱动电路，推动霓红灯或白炽灯显示系统，制做成大型电子钟表。

因此，数字式电子钟用途非常广泛。

1.2 课程设计目的1、学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握数字电路系统设计的基本方法、设计步骤，进一步熟悉和掌握常用数字电路元器件的应用。

2、学习和练习在面包板上接线的方法、技术、注意事项。

3、学习数字电路实物制作、调试、测试、故障查找和排除的方法、技巧。

4、培养细致、认真做实验的习惯。

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。