数字钟设计

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。

stm32 数字时钟课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解STM32的基本结构和工作原理，掌握其编程方法。

2. 学生能掌握数字时钟的基本原理，包括时钟源、分频器、计数器等组成部分。

3. 学生能了解实时时钟（RTC）的功能及其在STM32中的应用。

技能目标：1. 学生能运用C语言编写程序，实现STM32控制数字时钟的功能。

2. 学生能通过调试工具，对程序进行调试和优化，确保数字时钟的准确性。

3. 学生能运用所学知识，设计具有实用价值的数字时钟产品。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术和编程的兴趣，激发其探究精神。

2. 培养学生团队合作意识，使其在项目实施过程中学会相互沟通、协作。

3. 培养学生严谨、细致、负责的工作态度，提高其解决实际问题的能力。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合STM32和数字时钟知识，培养学生的动手能力和实际操作技能。

学生特点：学生具备一定的电子技术基础和C语言编程能力，对实际操作感兴趣，但可能缺乏项目实践经验。

教学要求：注重理论与实践相结合，引导学生主动探索，提高其分析问题、解决问题的能力。

在教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，使每位学生都能在原有基础上得到提高。

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、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. STM32基本原理与编程基础：介绍STM32的内部结构、工作原理，C语言编程基础及其在STM32中的应用。

- 教材章节：第一章至第三章- 内容：微控制器基础、STM32硬件结构、C语言编程基础、STM32编程环境搭建。

2. 数字时钟原理与设计：讲解数字时钟的基本原理、组成部分以及设计方法。

- 教材章节：第四章至第五章- 内容：时钟源、分频器、计数器、实时时钟（RTC）、数字时钟设计方法。

3. STM32实现数字时钟功能：结合STM32和数字时钟知识，指导学生动手实践，实现数字时钟功能。

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。

多功能数字钟电路设计1设计内容简介数字钟是一个简单的时序组合逻辑电路，数字钟的电路系统主要包括时间显示，脉冲产生，报时，闹钟四部分。

脉冲产生部分包括振荡器、分频器；时间显示部分包括计数器、译码器、显示器；报时和闹钟部分主要由门电路构成，用来驱动蜂鸣器。

2设计任务与要求Ⅰ以十进制数字形式显示时、分、秒的时间。

Ⅱ小时计数器的计时要求为“24翻1”，分钟和秒的时间要求为60进位。

Ⅲ能实现手动快速校时、校分；Ⅳ具有整点报时功能，报时声响为四低一高，最后一响为整点。

Ⅴ具有定制控制（定小时）的闹钟功能。

Ⅵ画出完整的电路原理图3主要集成电路器件计数器74LS162六只；74LS90三只；CD4511六只；CD4060六只；三极管74LS191一只；555定时器1只；七段式数码显示器六只，74LS00 若干；74LS03(OC) 若干；74LS20 若干；电阻若干，等4设计方案数字电子钟的原理方框图如图（1）所示。

该电路由秒信号发生器、“时，分，秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路、闹钟定时等电路组成。

秒信号产生器决定了整个计时系统的精度，故用石英晶体振荡器加分频器来实现。

将秒信号送入“秒计时器”，“秒计时器”采用六十进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。

“分计数器”也采用六十进制计数器，每60分钟，发出一个“时脉冲”，该信号经被送到“时计数器”作为“时计数器”的时钟脉冲，而“时计数器”采用二十四进制计数器，实现“24翻1”的计数方式，可实现对一天二十四小时的累计。

译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态通过七段式显示译码器译码，通过刘伟LED 七段显示器显示出来。

整点报时电路是根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后触发一音频发生器实现整点报时，定时电路与此类似。

校时电路是用“时”、“分”、“秒”显示数5电路设计5.1秒信号发生器秒信号发生器是数字钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量，通常用晶体整荡器产生的脉冲经过整形、分频获得1 Hz的秒脉冲。

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。

一．设计题目数字时钟仿真设计二．设计目的和要球1）目的掌握数字时钟的工作原理和设计方法，学会用Multisim10软件操作实验内容，掌握设计性试验的实验方法。

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，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的应用。

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序电路。

通过它可以进一步学习和掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理和方法。

2）要求（1）设计一个具有时、分、秒的十进制数字显示的计时器。

（2）具有手动校时、校分的功能。

（3）通过开关能实现小时的十二进制和二十四进制转换。

（4）具有整点报时的功能，应该是每个整点完成相应点数的报时，如3点钟响3声。

三．设计原理1）总体方案设计数字时钟由振荡器、分频器、计数器、译码现实、报时等电路组成。

其中，振荡器和分频器组成标准信号发生器，直接决定计时系统的精度。

由不同进制的计数器、译码器和显示器组成计时系统。

将标准秒信号送入采用六十进制的“秒计数器”，每累计60s就发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。

“分计数器”也采用六十进制计数器，每累计60min，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。

“时计数器”采用二十四进制或十二进制计时器，可实现对一天24h 或12h 的累计。

译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态通过六位七段译码器显示器显示出来，可进行整点报时，计时出现误差时，可以用校时电路校时、校分。

数字时钟的原理框图如图1所示。

2）单元电路设计1.秒脉冲产生电路秒脉冲产生电路用一个1Hz 的秒脉冲时钟信号源代替。

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。