多功能数字钟的设计

多功能数字钟-电子设计
第一步实现多功能数字钟的基本功能，包括显示当前时间和设置定时
功能。

为了实现这一功能，我们需要使用一个定时器，以实现每秒钟更新
一次时间并显示在LCD屏上，同时实现定时功能。

第二步用一个按钮来切换显示当前时间和定时时间。

为了实现这一功能，我们需要在LCD屏上显示当前时间和定时时间，当按钮按下时，可以
改变当前时间和定时时间的显示。

第三步加入计时功能，使用者可以设置一个计时时间，当计时结束时，会有一个提醒和发出报警声。

为了实现这一功能，我们需要使用一个计数器，计算出时间差，当到达设定的计时时间时，发出报警声或者显示一个
提醒。

第四步增加闹钟功能，使用者可以设置一个闹钟时间，当达到闹钟时
间时，会有一个提醒和发出报警声。

为了实现这一功能，我们需要在指定
的时间段内，获取当前时间，通过一个实时检查程序，来实现闹钟功能，
当到达时间时，发出报警声或者显示一个提醒。

第五步加入天气预报功能，使用者可以查询当前城市的天气情况，以
及未来三天的天气预报。

为了实现这一功能，我们需要使用一个API来获
取天气情况，并将获取的信息在LCD屏上显示出来，方便使用者查询。

多功能数字钟设计1 设计任务与要求设计一个具有“时”、“分”、“秒”显示的数字钟，具体要求：（1）具有正常走时的基本功能；（2）具有校时功能（只进行分、时的校时）；（3）具有整点报时功能；（4）具有定时闹钟功能；（5）秒信号产生电路采用石英晶体构成的振荡器；（6）写出设计步骤，画出设计的逻辑电路图；（7）对设计的电路进行仿真、修改，使仿真结果达到设计要求；（8）安装并测试电路的逻辑功能。

2 课题分析及设计思路数字钟基本功能的原理框图如图1 所示。

其工作原理是：秒脉冲产生电路作为数字钟的时间基准信号，输出1Hz 的标准秒脉冲作为秒计数器的计数脉冲。

秒计数器计满60 后产生一进位信号作为分计数器的计数脉冲，分计数器计满60 后产生一进位信号作为小时计数器的计数脉冲。

因此在数字钟电路中，秒计数器和分计数器为60 进制加计数器，小时计数器为24 进制加计数器。

图1 数字钟原理框图2.1 秒脉冲产生电路的设计秒脉冲产生电路是数字钟的核心，它的稳定度和精确度决定了数字钟走时的准确度。

因此通常选用石英晶体振荡电路。

图2 是由集成电路CD4060（14 位二进制串行计数器）和石英晶体构成的一种典型的脉冲产生电路，图中晶振的谐振频率为32768Hz，经CD4060 内部的14 级二分频器后，从Q4~ Q10 和Q12~ Q14 各输出端可分别得到频率为2048 Hz，1024 Hz，512 Hz，256 Hz，128 Hz，64 Hz，32 Hz，8 Hz，4 Hz 和2 Hz 的脉冲信号。

将2Hz 信号再经一个外接的二分频电路即可得到1Hz 的秒脉冲信号。

图2 石英晶体振荡器构成的秒脉冲电路2.2时、分、秒计数器的设计分和秒计数器均为 60 进制加计数器，秒计数器为24 进制加计数器，它们可分别由两片74LS90 级联并采用“反馈清零法”构成，设计中的难点是各个进位信号的产生。

2.3 校时电路的设计当数字钟接通电源或走时出现误差时，需要校时。

多功能数字时钟设计报告目录一．设计任务和要求 (2)二．设计的方案的选择与论证 (2)三．电路的设计计算与分析 (4)四．总结及心得 (12)五．附录 (14)六．参考文献 (15)一设计任务和要求：实现24小时的时钟显示、校准、整点报时、闹铃等功能。

具体要求：(1)显示功能：具有“时”、“分”、“秒”的数字显示（“时”从0~23，分0~60，秒0~60）。

(2)校时功能：当刚接通电源或数字时钟走时有偏差，能动手对“时”、“分”、“秒”进行校时。

(3)整点报时：当时钟计时到整点时，能进行整点报时。

(4)闹铃功能:在24小时之内，可以设定定时时间，当数字时钟到定时时间时能进行.二设计的方案的选择与论证2.1.总体设计方案与思路系统用十进制的计数器分别构成一个二十四、两个六十进制的计数器，串联连接计数器、并加秒脉冲，使“秒”、“分”、“时”进位，从而数字时钟的显示显示功能；系统应用校时电路实现时钟的校时功能；系统应用译码电路将整点识别出来，同时进行报时；系统用寄存器先把闹铃响的时间存储起来，再用数值比较器，将寄存器存储的时间与实际时间点比较，如果相等，则闹铃工作，从而实现了时钟的闹铃功能。

多功能数字时钟的电路原理结构图如下图所示：图1.多功能数字时钟的电路原理结构图上图中：开关S2的作用，当S2置于左侧时数字时钟正常显示时间，当置于右侧时，数字时钟进行调时，此时若寄存电路的开关合闭则进行设置闹铃时间.2.2.方案的具体实现由于本电路的复杂性，电路图多的特点，本方案采用了子电路与主电路相结合的方案，这样易于调试和修改。

另外采用了总线的电路连线方式使电路图简洁美观。

1.总体电路的设计总体电路如图所示：DCD_HEX_BLUE DCD_HEX_BLUE DCD_HEX_BLUE DCD_HEX_BLUE DCD_HEX_BLUE DCD_HEX_BLUESONALERT600 Hz总体电路是由小时计时电路、分钟计时电路、秒钟计时电路、校时选择电路、整点译码电路、闹钟的寄存与比较电路、和由555定时器构成的秒脉冲电路等七个子电路模块连接在一起，和外接开关和数码管构成。

多功能电子数字钟设计数字钟在日常生活中最常见, 应用也最广泛。

本文主要就是设计一款数字钟, 以89C52单片机为核心, 配备液晶显示模块、时钟芯片、等功能模块。

数字钟采用24小时制方式显示时间, 定时信息以及年月日显示等功能。

文章的核心主要从硬件设计和软件编程两个大的方面。

硬件电路设计主要包括中央处理单元电路、时钟电路、人机接口电路、信号处理电路、执行电路等几部分组成。

软件用C语言来实现, 主要包括主程序、键盘扫描子程序、时间设置子程序等软件模块。

关键词单片机液晶显示器模块数字钟一硬件电路设计及描述；1.MCS-51单片机单片机是在一块硅片上集成了各种部件的微型计算机。

这些部件包括中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时器/计数器和多种I/O接口电路。

8051单片机的结构特点有以下几点: 8位CPU；片内振荡器及时钟电路； 32根I/O线；外部存储器ROM和RAM；寻址范围各64KB；两个16位的定时器/计数器； 5个中断源, 2个中断优先级；全双工串行口。

定时器/计数器8051内部有两个16位可编程定时器/计数器, 记为T0和T1。

16位是指他们都是由16个触发器构成, 故最大计数模值为2 -1。

可编程是指他们的工作方式由指令来设定, 或者当计数器来用, 或者当定时起来用, 并且计数（定时）的范围也可以由指令来设置。

这种控制功能是通过定时器方式控制寄存器TMOD来完成的。

在定时工作时, 时钟由单片机内部提供, 即系统时钟经过12分频后作为定时器的时钟。

技术工作时, 时钟脉冲由TO和T1输入。

中断系统8051的中断系统允许接受五个独立的中断源, 即两个外部中断申请, 两个定时器/计数器中断以及一个串行口中断。

外部中断申请通过INTO和INT1（即P3.2和P3.3）输入, 输入方式可以使电平触发（低电平有效）, 也可以使边沿触发（下降沿有效）。

2.8051的芯片引脚如图1-2所示VCC: 供电电压。

电子综合设计多功能数字钟报告报告内容如下：一、设计目的和原理多功能数字钟是一种能够显示时间，并具有闹钟、计时、倒计时等功能的电子设备。

本设计的目的是通过FPGA实现一个多功能数字钟的功能，以实现时间的显示和闹钟的设置功能。

二、设计方案和实现1.硬件设计方案：本设计使用FPGA作为主控芯片，使用七段数码管作为显示器，通过与FPGA的IO口连接来实现时间的显示功能。

同时，使用按键作为输入进行功能的选择和设置。

2.硬件连接：将FPGA的IO口连接到七段数码管的控制端，通过IO口输出相应的数字信号来控制数码管的亮灭。

将按键连接到FPGA的IO口，通过IO口输入按键的信号。

此外，还需要连接一个晶振电路来提供时钟信号。

3.软件设计方案：本设计使用VHDL语言进行程序设计，通过状态机来实现多功能数字钟的功能。

具体实现包括时间的显示、闹钟的设置和启动、计时和倒计时功能的实现。

通过按键的输入来切换不同的状态，实现不同功能的切换和设置。

4.软件实现具体步骤：(1)定义状态机的状态，包括时间显示、闹钟设置、计时和倒计时等状态。

(2)在时间显示状态下，通过FPGA的IO口输出相应的数字信号来控制七段数码管的亮灭，实现时间的显示。

(3)在闹钟设置状态下，通过按键的输入来设置闹钟时间，并将设置好的时间保存在寄存器中。

(4)在计时和倒计时状态下，通过按键的输入来实现计时和倒计时功能，并通过七段数码管的显示来实时显示计时和倒计时的时间。

以下为本设计的完整程序代码：```vhdl--时钟频率--定义状态signal state : state_type;--定义时钟、按键和数码管信号signal clk : std_logic;signal key : std_logic_vector(1 downto 0);signal seg : std_logic_vector(6 downto 0);--闹钟时间寄存器signal alarm_hour_reg : std_logic_vector(5 downto 0);signal alarm_min_reg : std_logic_vector(5 downto 0);--计时和倒计时寄存器signal count_up_reg : std_logic_vector(23 downto 0); signal count_down_reg : std_logic_vector(23 downto 0); signal count_down_flag : std_logic := '0';beginclock : processbeginwhile true loopclk <= '0';wait for 10 ns;clk <= '1';wait for 10 ns;end loop;end process;key_scan : process(clk)beginif rising_edge(clk) thenkey <= key_scan_func; -- 按键扫描函数end if;end process;fsm : process(clk, key)beginif rising_edge(clk) thencase state isif key = "10" then -- 第一个按键按下state <= set_alarm;elsif key = "01" then -- 第二个按键按下state <= count_up;end if;when set_alarm =>seg <= set_alarm_func; -- 闹钟设置函数if key = "00" then -- 两个按键同时按下elsif key = "01" then -- 第一个按键按下state <= count_up;end if;when count_up =>seg <= count_up_func; -- 计时函数if key = "00" then -- 两个按键同时按下elsif key = "10" then -- 第二个按键按下state <= count_down;count_down_flag <= '1';end if;when count_down =>seg <= count_down_func; -- 倒计时函数if key = "00" then -- 两个按键同时按下count_down_flag <= '0';elsif key = "01" then -- 第一个按键按下state <= count_up;count_down_flag <= '0';end if;end case;end if;end process;--数码管信号和显示模块的连接display : entity work.seg_displayport mapclk => clk,seg => segend architecture;```四、总结与展望通过FPGA实现多功能数字钟的设计，在硬件和软件的配合下，实现了时间的显示和闹钟的设置功能。

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。

多功能数字钟的设计1 引言数字钟是用数字集成电路或专用芯片做成的计时器，一般采用液晶显示器或发光二极管直接显示“时”、“分”、“秒”，具有直观性。

另外，它还具有校时，整点报时，按作息时间报时等功能，所以得到了广泛的应用。

在控制系统中，也常用作定时控制的时钟源。

2 多功能数字钟的设计2.1设计目的设计制作一台数码管显示的数字钟2.2设计要求“秒”的功能。

“分”、1时钟功能。

具有直接显示“时”、2具有能自动校准时、分的功能。

3能自动整点报时。

2.3电路总体框图设计译码驱动译码驱动译码驱动译码驱动译码驱动译码驱动时十位时个位分十位分个位秒十位秒个位时分秒60进制计数器24进制计数器进制计数器60秒脉冲分脉冲时脉冲校时电路图1 数字钟的结构框图多功能数字钟的设计如图1，是数字时钟电路的基本结构框图，数字钟一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器校时电路、报时电路等组成。

它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒。

其工作原理简述如下：秒脉冲发生器产生频率稳定度很高的秒脉冲，秒脉冲被送到一个六十进制秒计数器计数，将计数结果送至秒个位和十位译码器译码，译码结果分别由两只七段半导体数码管以十进制数的形式显示出来。

当秒六十进制数累计到第59秒时，若再来一个秒脉冲，秒计数器的进位输出就产生进位脉冲（分计数脉冲），同时，秒计数器的十位和个位都复位到零。

分计数脉冲又被送到分六十进制计数器计数，经译码电路译码后数码管显示相应的分数。

当计满59分59秒时，若再来一个秒脉冲，则分计数器便向时计数器送出十计数脉冲，同时，分、秒计数器复位到零。

时计数器是一个24进制的计数器，所以，当计数器显示23时59分59秒时，若再来一个秒脉冲，则时、分、秒计数器都应回到零，表示已达到午夜零点。

当计数的起始时间与标准时间不一致时，校时电路就起到作用。

2.4振荡器及分频器振荡器是计时器的核心，振荡器的稳定度和频率的精度决定了计时器的精确度，所以通常用石英晶体来构成振荡器。

多功能数字钟的设计报告
一、简介
本项目为一款多功能数字钟，考虑到时代的发展，利用计算机技术和
电子工艺，设计出一款全新的数字钟，它可以满足日常生活中的不同需求。

二、功能
1、设置时间和日期的功能。

2、支持闹钟功能，可以设置多个闹钟，每天自动响铃提醒。

3、支持倒计时功能，用户可以设置倒计时的时间，可以实现计时功能。

4、支持自定义界面功能，用户可以根据自己的喜好来设置数字钟的
界面和背景图案。

5、钟表外观强大，具有耐用、耐磨、耐高温等特点，能够满足不同
应用环境的要求。

三、硬件系统
本项目采用先进的微控制芯片技术，设计制造的多功能数字钟由主控
单元、传感器、触摸控制板、显示屏、外壳等组成。

1、主控单元：采用先进的微控制器进行控制，并结合定时器、中断
处理模块进行时间控制，主控单元负责接收传感器信号，控制显示屏信息，实现时钟的功能。

2、传感器：采用光电传感器、按键传感器等，可以有效地接收外部
信号，实现对外部信号的检测。

3、触控板：采用触摸传感技术，可以有效地实现用户对时钟的操作，例如调节时间、设置闹钟等。

多功能数字钟的设计报告一、设计任务使用硬件描述语言，在CPLD/FPGA上实现一个多功能数字钟。

二、设计要求除按键、LED、扬声器、时钟信号外，整个数字钟的功能要求在一块芯片上实现。

a)具有时，分，秒，计数显示功能，以24小时循环计时；b)具有时间清零功能；c)具有小时、分钟和秒钟调整功能（个位和十位分开调或合起来调）。

d)具有闹钟功能，能预设闹钟时间，精确到秒。

e)整个数字钟只设一个时钟输入端口，所需不同频率信号在内部分频实现。

（LED扫描频率设为50Hz以上）三方案I.总体方案分析：整个电路有三大主体电路：1. 控制电路，2.脉冲电路，3，功能电路时钟电路首先要有输入脉冲，由于平台提供了脉冲发生器，就省去了脉冲发生器的设计，这里我们只需要设计一个分频器，得到我们需要的频率。

时钟的计时范围是00：00：00---23：59：59,所以我们需要设计模六十和模二十四的计数器组成时钟计时电路。

为了显示当前时钟时间，我们需要一个显示电路。

校分、校时、清零电路只需要输入一些控制信号给时钟计时电路即可，当然这些控制信号是由开关提供的。

要实现整点报时功能，一个报时控制电路是必不可少的。

这是只含基本功能的时钟电路所包含的子电路。

为了实现我们加入的闹钟功能，我们需要一个闹钟时间设定电路；闹钟时间保持电路；比较电路；蜂鸣器控制电路；闹表时间显示电路。

因为我们只含有一个数码显示器，一般状态下显示的是时钟，所以我们需要一个显示模式切换电路。

module decoder_38(out,in);output[7:0] out;input[2:0] in;reg[7:0] out;always @(in)begincase(in)3'd0: out=8'b11111110;3'd1: out=8'b11111101;3'd2: out=8'b11111011;3'd3: out=8'b11110111;3'd4: out=8'b11101111;3'd5: out=8'b11011111;3'd6: out=8'b10111111;3'd7: out=8'b01111111;endcaseendendmodulemodule fenpinqi(CP,CP_1HZ,CP_1KHZ);input CP;output CP_1HZ,CP_1KHZ;reg CP_1HZ,CP_1KHZ;integer cnt=0,cnt1=0;always@(posedge CP)begin//cnt<=49999999if(cnt<=49999999)beginCP_1HZ<=1'b0;cnt=cnt+1;endelsebeginCP_1HZ<=1'b1;cnt=0;endendalways@(posedge CP)begin//cnt1<=4999if(cnt1<=4999)beginCP_1KHZ<=1'b0;cnt1=cnt1+1;endelsebeginCP_1KHZ<=1'b1;cnt1=0;endendendmodulemodulekongzhiqi( CP_1HZ,S1,S2,RET,Hour,Minute,Second);input CP_1HZ,S1,S2,RET;output [5:0] Hour;output [5:0] Minute;output [5:0] Second;reg [5:0] Hour;reg [5:0] Minute;reg [5:0] Second;reg R1,R2,R8;always @(posedge CP_1HZ)beginif(S1==0)beginR1=1;endif(S2==0)beginR2=1;endif(RET==0)beginR8=1;endif(R1==1)beginif(Hour<6'b11_000)Hour=Hour+6'b1;beginif(Hour==6'b11_000)Hour=0;endR1=0;endif(R2==1)beginif(Minute<6'b111_100)Minute=Minute+6'b1;if(Minute==6'b111_100)beginMinute=0;endR2=0;endif(Second<6'b1111_00)beginSecond=Second+6'b1;endif((R8==1)&&(CP_1HZ))//清零beginHour=0;Minute=0;Second=0;R8=0;endif((Hour==6'b101_11)&&(Minute==6'b1110_11)&&(Second==6'b1110_11)) beginHour=6'b0;Minute=6'b0;Second=6'b0;endif((Hour<6'b101_11)&&(Minute==6'b1110_11)&&(Second==6'b1110_11)) beginHour=Hour+6'b1;Minute=6'b0;Second=6'b0;endif((Minute<6'b1110_11)&&(Second==6'b1111_00))beginMinute=Minute+6'b1;Second=6'b0;endendendmodulemodulexianshiqi( CPout,Hour,Minute,Second,SEL,LEDAG );input CPout;input [5:0] Hour;input [5:0] Minute;input [5:0] Second;output [2:0] SEL;output [6:0]LEDAG;reg [2:0] SEL;reg [6:0] Led;reg [3:0] shiwei1,gewei1,shiwei2,gewei2,shiwei3,gewei3;always @(posedge CPout )beginshiwei1=Hour/10;gewei1=Hour%10;shiwei2=Minute/10;gewei2=Minute%10;shiwei3=Second/10;gewei3=Second%10;if(SEL==3'b000) //判断位选SEL的值，并将此位上的值输出到数码管case(shiwei1)4'b0000: Led = 7'b1000_000;4'b0001: Led = 7'b1111_001;4'b0010: Led = 7'b0100_100;4'b0011: Led = 7'b0110_000;4'b0100: Led = 7'b0011_001;4'b0101: Led = 7'b0010_010;4'b0110: Led = 7'b0000_010;4'b0111: Led = 7'b1111_000;4'b1000: Led = 7'b0000_000;4'b1001: Led = 7'b0010_000;default: Led = 7'b1111_111;endcaseif(SEL==3'b001)case(gewei1)4'b0000: Led = 7'b1000_000;4'b0001: Led = 7'b1111_001;4'b0010: Led = 7'b0100_100;4'b0011: Led = 7'b0110_000;4'b0100: Led = 7'b0011_001;4'b0101: Led = 7'b0010_010;4'b0110: Led = 7'b0000_010;4'b0111: Led = 7'b1111_000;4'b1000: Led = 7'b0000_000;4'b1001: Led = 7'b0010_000;default: Led = 7'b1111_111;endcaseif(SEL==3'b010)Led=7'b1111_111;if(SEL==3'b011)case(shiwei2)4'b0000: Led = 7'b1000_000;4'b0001: Led = 7'b1111_001;4'b0010: Led = 7'b0100_100;4'b0011: Led = 7'b0110_000;4'b0100: Led = 7'b0011_001;4'b0101: Led = 7'b0010_010;4'b0110: Led = 7'b0000_010;4'b0111: Led = 7'b1111_000;4'b1000: Led = 7'b0000_000;4'b1001: Led = 7'b0010_000;default: Led = 7'b1111_111;endcaseif(SEL==3'b100)case(gewei2)4'b0000: Led = 7'b1000_000;4'b0001: Led = 7'b1111_001;4'b0010: Led = 7'b0100_100;4'b0011: Led = 7'b0110_000;4'b0100: Led = 7'b0011_001;4'b0101: Led = 7'b0010_010;4'b0110: Led = 7'b0000_010;4'b0111: Led = 7'b1111_000;4'b1000: Led = 7'b0000_000;4'b1001: Led = 7'b0010_000;default: Led = 7'b1111_111;endcaseif(SEL==3'b101)Led=7'b1111_111;if(SEL==3'b110)case(shiwei3)4'b0000: Led = 7'b1000_000;4'b0001: Led = 7'b1111_001;4'b0010: Led = 7'b0100_100;4'b0011: Led = 7'b0110_000;4'b0100: Led = 7'b0011_001;4'b0101: Led = 7'b0010_010;4'b0110: Led = 7'b0000_010;4'b0111: Led = 7'b1111_000;4'b1000: Led = 7'b0000_000;4'b1001: Led = 7'b0010_000;default: Led = 7'b1111_111;endcaseif(SEL==3'b111)case(gewei3)4'b0000: Led = 7'b1000_000;4'b0001: Led = 7'b1111_001;4'b0010: Led = 7'b0100_100;4'b0011: Led = 7'b0110_000;4'b0100: Led = 7'b0011_001;4'b0101: Led = 7'b0010_010;4'b0110: Led = 7'b0000_010;4'b0111: Led = 7'b1111_000;4'b1000: Led = 7'b0000_000;4'b1001: Led = 7'b0010_000;default: Led = 7'b1111_111;endcaseSEL = SEL + 3'd1;endassignLEDAG=Led;endmodule。

多功能数字钟的设计一、实验目的1、了解数字钟的工作原理。

2、进一步熟悉用VHDL语言编写驱动七段码管显示的代码。

3、掌握VHDL编写中的一些小技巧。

二、实验原理多功能数字钟应该具有的功能有：显示时－分－秒、整点报时、小时和分钟可调等基本功能。

首先要知道钟表的工作机理，整个钟表的工作应该是在1Hz信号的作用下进行，这样每来一个时钟信号，秒增加1秒，当秒从59秒跳转到00秒时，分钟增加1分，同时当分钟从59分跳转到00分时，小时增加1小时，但是需要注意的是，小时的范围是从0～23时。

在实验中为了显示的方便，由于分钟和秒钟显示的范围都是从0～59，所以可以用一个3位的二进制码显示十位，用一个四位的二进制码（BCD码）显示个位，对于小时因为它的范围是从0～23，所以可以用一个2位的二进制码显示十位，用4位二进制码（BCD 码）显示个位。

实验中由于七段码管是扫描的方式显示，所以虽然时钟需要的是1Hz时钟信号，但是扫描确需要一个比较高频率的信号，因此为了得到准确的1Hz信号，必须对输入的系统时钟进行分频。

对于整点报时功能，用户可以根据系统的硬件结构和自身的具体要求来设计。

本实验设计的是当进行整点的倒计时5秒时，让LED来闪烁进行整点报时的提示。

三、实验内容本实验的任务就是设计一个多功能数字钟，要求显示格式为小时－分钟－秒钟，整点报时，报时时间为10秒，即从整点前10秒钟开始进行报时提示，喇叭开始发声，直到过整点时，在整点前5秒LED开始闪烁，过整点后，停止闪烁。

调整时间的的按键用按键模块的S1和S2，S1调节小时，每按下一次，小时增加一个小时，S2调整分钟，每按下一次，分钟增加一分钟。

另外用按键作为系统时钟复位，复位后全部显示00－00－00。

四、实验步骤1、打开QUARTUSII软件，新建一个工程。

2、建完工程之后，再新建一个VHDL File，打开VHDL编辑器对话框。

3、按照实验原理和自己的想法，在VHDL编辑窗口编写VHDL程序，用户可参照光盘中提供的示例程序。

题目：多功能数字钟的设计一、设计任务与要求1.时间以12小时为一个周期；2.显示时、分、秒；3.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；二、方案设计与论证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。

图1所示为数字钟的一般构成框图。

图<1>如图<1>所示：秒信号发生器（1）为一级计数电路的提供1s的脉冲信号，作为数字钟的时间基准。

秒计数器为（2片74LS290）60进制，计满60后，产生计数脉冲向分计数器（2片74LS290）进位，同理，分计数器计满60后向小时计数器（2片74LS290）进位，时计数器为12进制。

计数器的输出分别经译码器送显示器显示。

数字钟在刚接通电源视会产生抖动误差，计时时会产生累积误差，因此要附加校时校分功能电路。

三、单元电路设计与参数计算1.时分秒计数器的设计根据设计要求可知，时分秒计数器分别为12，60，60进制计数器。

如图<2>所示为用2片74LS290构成的60进制。

图<2>由74LS290构成的60进制计数器，将一片74LS290设计成10进制加法计数器，另一片设置6进制加法计数器。

两片74LS290按反馈清零法串接而成。

秒计数器的十位和个位，输出脉冲除用作自身清零外，同时还作为分计数器的输入脉冲CP1。

上图<2>电路即可作为秒计数器，也可作为分计数器。

由74LS290构成的十二进制计数器，将一片74LS290设计成10进制加法计数器，另一片设置2进制加法计数器。

既个位计数状态为QDQCQBQA = 0010,十位计数状态为QDQCQBQA=0001时，要求计数器归零。

通过把个位QB、十位QA 相与后的信号送到个位、十位计数器的清零端，使计数器清零，从而构成12进制计数器。

多功能数字钟-电子设计设计一个多功能数字钟，可以显示时间、日期、温度，并能设置闹钟和倒计时功能。

电子设计：1.采用LED数码管显示时间、日期、温度，可以选择7段数码管或者共阳共阴的数码管。

2.采用实时时钟芯片，能够准确读取时间和日期。

3.通过温度传感器读取室内温度，并在数码管上显示。

4.设计按钮控制系统，包括设置时间、日期、闹钟和倒计时功能。

5.设置闹钟功能，可以设定每天重复或只响一次，并能够自定义铃声。

6.设置倒计时功能，可以设定倒计时时间，并能够显示剩余时间。

7.设计电源接口，可以使用电池或外部电源供电。

硬件设计：1.使用微控制器作为控制中心，控制LED数码管的显示和按钮的输入。

2.将实时时钟芯片连接到微控制器，通过I2C或SPI协议读取时间和日期。

3.连接温度传感器与微控制器，通过模拟输入端口读取温度值。

4.设计按钮接口，将按钮连接到微控制器的GPIO引脚，用于接收用户的操作。

5.设计蜂鸣器接口，通过微控制器生成不同频率的信号，作为闹钟铃声。

软件设计：1.编写微控制器的固件程序，实现读取时间、日期、温度的功能。

2.实现LED数码管的驱动程序，将时间、日期、温度的数值转换成相应的LED显示。

3.编写按钮的中断服务程序，实现按钮的响应和功能切换。

4.设计闹钟功能的逻辑，根据用户的设定时间和铃声选择，启动闹钟。

5.设计倒计时功能的逻辑，根据用户设定的倒计时时间，显示剩余时间并发出提醒。

6.设计设置功能的菜单，通过按钮操作进入不同的设置界面。

7.实现电源管理功能，可以根据用户选择使用电池或外部电源供电。

8.调试和测试系统的各项功能，确保稳定性和准确性。

多功能数字钟的电路设计
1.时钟计数器：使用数字逻辑门和触发器组成的计数器电路，用于实
现时钟的计数功能。

计数器需要能够准确地计时，并能够在到达一定计数
值时进行复位操作。

2.时钟显示器：使用数码管显示器来显示当前的时、分、秒。

每个数
码管都需要能够接收计数器输出的数值，并将其转换成对应的数字显示。

3.按键输入：多功能数字钟通常会包括一些功能设置，例如闹钟、日期、温度等。

因此需要设计一个按键输入电路，用于接收用户的按键输入，并实现对应的功能操作。

4.闹钟功能：在设计中可以添加一个闹钟电路，用于在特定时间发出
警报。

这个电路可以通过比较计数器的当前值和闹钟设定的时间值来判断
何时触发警报。

5.温度传感器：如果需要实现温度显示的功能，可以添加一个温度传
感器，将温度值转换成数字信号，并通过数码管显示出来。

6.日期功能：类似于时钟显示器，设计一个可以显示日期的电路。

可
以通过按键输入来设置日期，并将其显示在数码管上。

7.电源电路：为了供电整个电路，需要设计一个合适的电源电路，可
以通过插座或电池为电路提供稳定的电源。

在电路设计过程中，需要注意的是不同功能模块之间的连接与通讯方式，以及合理的信号处理和控制逻辑。

同时，还要考虑电路的稳定性、抗
干扰能力和功耗等方面的设计要求。

目录摘要 (1)1 设计任务与要求 (2)2 数字钟的组成和基本工作原理 (2)3 单元电路设计与方案论证 (4)3.1 秒脉冲信号产生电路 (4)3.2 时间计数模块 (5)3.2.1 60进制计数器的设计 (5)3.2.2 12进制计数器的设计 (6)3.3 译码显示电路 (7)3.4 校时电路 (8)4 总设计方案电路图 (10)5 装配调试 (12)5.1 使用的主要软硬件及仪器和仪表 (12)5.2 调试电路的方法和技巧 (12)5.3 调试中出现的故障、原因及排除方法 (13)5.4 设计总结及改进意见和展望 (13)6 收获及体会 (14)参考文献 (15)附录1 所需元件列表 (16)附录2 各芯片管脚图及功能表 (17)摘要数字钟已成为人们日常生活中必不可少的一件东西，广泛应用于个人家庭以及车站、码头、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来很大的方便。

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。

目前，数字钟的功能越来越强，并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。

数字钟适用于自动打铃、自动广播，也适用于节电、节水及自动控制多路电器设备。

它是由数子钟电路、放大执行电路、电源电路组成，具有电路结构简单、动作可靠、使用寿命长、更改设定时间容易、制造成本低等优点。

本次课程设计以中小规模集成电路为主，利用所学知识设计一个数字钟，通过本次课程设计，进一步加强数字电路综合应用能力，掌握数字电路的设计技巧，增强实践能力，以及熟练掌握数字钟的系统设计、组装、调试及故障排除的方法。

关键词：数字钟成本低系统设计设定时间多功能数字钟的设计与制作1 设计任务与要求设计一个多功能数字钟要求：（1）准确计时，显示时、分、秒（2）小时12翻1，分秒60进1（3）选做：设计可校正时间的电路（4）合理撰写报告书2 数字钟的组成和基本工作原理数字钟实际上是一个对标准频率进行计数的计数电路。

湖北大学物电学院EDA课程设计报告（论文）题目：多功能数字钟设计专业班级: 14微电子科学与工程*名：**时间：2016年12月20日指导教师：万美琳卢仕完成日期：2015年12月20日多功能数字钟设计任务书1．设计目的与要求了解多功能数字钟的工作原理，加深利用EDA技术实现数字系统的理解2．设计内容1，能正常走时，时分秒各占2个数码管，时分秒之间用小时个位和分钟个位所在数码管的小数点隔开；2，能用按键调时调分；3，能整点报时，到达整点时，蜂鸣器响一秒；4，拓展功能：秒表，闹钟，闹钟可调3．编写设计报告写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。

4．答辩在规定时间内，完成叙述并回答问题。

目录（四号仿宋_GB2312加粗居中）（空一行）1 引言 (1)2 总体设计方案 (1)2.1 设计思路 (1)2.2总体设计框图 (2)3设计原理分析 (3)3.1分频器 (4)3.2计时器和时间调节 (4)3.3秒表模块 (5)3.4状态机模块 (6)3.5数码管显示模块 (7)3.6顶层模块 (8)3.7管脚绑定和顶层原理图 (9)4 总结与体会 (11)多功能电子表摘要:本EDA课程主要利用QuartusII软件Verilog语言的基本运用设计一个多功能数字钟，进行试验设计和软件仿真调试，分别实现时分秒计时，闹钟闹铃，时分手动较时，时分秒清零，时间保持和整点报时等多种基本功能关键词:Verilog语言，多功能数字钟，数码管显示；1 引言QuartusII是Altera公司的综合性PLD/FPGA开发软件，支持原理图、VHDL、VerilogHDL 以及AHDL（Altera Hardware Description Language）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程，解决了传统硬件电路连线麻烦，出错率高且不易修改，很难控制成本的缺点。

利用软件电路设计连线方便，修改容易；电路结构清楚，功能一目了然2 总体设计方案2.1 设计思路根据系统设计的要求，系统设计采用自顶层向下的设计方法，由时钟分频部分，计时部分，按键调时部分，数码管显示部分，蜂鸣器四部分组成。

多功能数字钟的设计与实现项目设计方案1 数字钟设计功能及方案论证基本功能：1）设计一个数字钟。

要求用六位数码管显示时间，格式为00：00：00。

2）具有60进制和24进制（或12进制）计数功能，秒、分为60进制计数，时为24进制（或12进制）计数。

3）有译码、七段数码显示功能，能显示时、分、秒计时的结果。

扩展功能：1）设计提供连续触发脉冲的脉冲信号发生器，2）具有校时单元、闹钟单元和整点报时单元。

方案论证：方案一：用逻辑门电路直接搭接数字钟电路，此方案所需元件众多，频率稳定性差，电路复杂，所以不采用此方案。

方案二：用计数器74LS90以及译码器74LS48等芯片组成电路，用555振荡器及分频器产生1Hz信号供计数器技术，较之第一种方案容易实现。

方案三：用单片机实现计数及显示等，这种方案简单明了，电路简单只需要写好程序就可以，容易达到任务要求。

但单片机对个人能力要求较高，鉴于还没有学习单片机方面知识，所以不使用第三种方案。

综上，决定采用第二种方案。

2 设计原理及框图1）计数器电路：计数器电路由秒计数器、分计数器及时计数器构成。

根据设计要求，其中，时计数器为24进制，分计数器及秒计数器为60进制计数器。

2）译码显示电路：由74LS48芯片组成的译码电路将计数器输出的8421BCD码转化为数码管所需的逻辑状态，并为保证数码管正常工作提供足够工作电流。

3）整点报时电路：在数字钟电路出现整点时，数字钟会自动报时，其工作方式是发出连续的音频声波，复杂一些的可以是实时语音或音乐提示。

4）定时闹钟电路：要求可以设定一个指定的时间，是数字钟在指定时刻发出信号，使蜂鸣器“闹时”。

5）555振荡器电路：石英晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定的32768Hz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。

6）分频器电路：分频器电路将32768HZ的高频方波信号经分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数。

数字钟原理框图如下：图1.1 数字钟原理框图3 电路模块分析3.1计数器电路计数器电路我选择的是74LS90芯片。

数字钟多功能课程设计一、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，掌握电子元器件的功能和连接方式。

2. 学生能够运用所学知识设计具有多种功能的数字钟，如闹钟、计时器等。

3. 学生了解数字钟在日常生活和科技领域的应用，拓展知识视野。

技能目标：1. 学生能够运用编程软件进行数字钟程序的编写和调试，提高编程能力。

2. 学生通过动手实践，培养电路搭建和排错能力，提高实践操作技能。

3. 学生能够运用团队协作和沟通技巧，共同完成数字钟的设计和制作。

情感态度价值观目标：1. 学生对电子技术和编程产生兴趣，激发探索精神和创新意识。

2. 学生在课程学习中，培养耐心、细心和责任心，养成良好的学习习惯。

3. 学生通过团队协作，学会分享和互助，培养合作精神和集体荣誉感。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识与动手操作，注重培养学生的实际操作能力和团队协作能力。

学生特点：六年级学生具备一定的电子知识和编程基础，好奇心强，喜欢动手实践，但注意力集中时间较短，需要激发兴趣和引导。

教学要求：教师应注重理论与实践相结合，以学生为主体，引导他们自主探究和解决问题。

同时，关注学生的个体差异，给予个性化指导，确保课程目标的达成。

通过课程学习，使学生将所学知识内化为具体的学习成果，提高综合素质。

二、教学内容1. 数字钟原理：介绍数字钟的基本工作原理，包括晶振、计数器、显示器件等组成部分。

- 教材章节：第二章《数字电路基础》- 内容列举：晶振振荡原理、计数器工作原理、显示器件原理。

2. 电子元器件：讲解常用电子元器件的类型、功能及使用方法。

- 教材章节：第三章《常用电子元器件》- 内容列举：电阻、电容、二极管、三极管、集成电路等。

3. 程序设计：学习数字钟程序设计方法，包括编程语言、编程软件的使用。

- 教材章节：第五章《编程语言与程序设计》- 内容列举：C语言基础、编程软件操作、程序调试方法。

4. 电路搭建与排错：实践数字钟电路的搭建和调试，培养动手能力。