数字电子技术基础电子教案项目四多功能数字钟的设计与调试

多功能数字钟的设计、安装、调试课程设计课程设计课程名称: 多功能数字钟的设计、安装、调试学院: 电气工程学院专业:电气工程及其自动化姓名: 学号:年级: 任课教师: 2013年12 月 18 日前言数字时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,因此得到了广泛的使用。

数字时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。

数字电子钟由下几部分组成:秒脉冲发生器、校正电路、60进制的秒、分计时器和24进制计时计数器以及秒、分、时的译码显示部分等。

因此,我们此次设计与制作数字钟就是通过了解数字钟的原理,从而学会制作数字时钟。

通过数字时钟的制作我进一步了各种中小规模集成电路的作用及使用方法。

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与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。

目录摘要............................................................ ............I中文摘要 (I)英文摘要 (II)正文 (1)一、电路设计目的、要求、指标、基本原理1.1 设计目的 (1)1.2 设计要求 (1)1.3 设计指标 (2)1.4 基本原理 (2)二、设计思路及总体框图.............................................3 2.1 计时器设计思路.....................................................................3 2.2 闹钟功能实现思路..................................................................3 2.3 显示切换模块实现思路............................................................3 2.4 总体框图上设计.....................................................................4 2.5 功能模块设计 (4)计算部分............................................................5 3.1 十进制计数设计...............................................................5 3.2 六进制计数器设计...............................................................5 3.3 六十进制计数器连接 (6)4 设计计时电路............................................................64.1 方波发生器..............................................................................64.2 60进制计数器电路(分、秒) (7)4.3 24进制计数器电路(时)...............................................................84.4 CD4511构成译码器部分...............................................................94.5 显示电路.................................................................................94.6 校时电路..............................................................................104.7 整点报时电路........................................................................114.8 总体电路图 (12)5 参考文献 (12)6 致谢 (13)附录1 元件清单 (14)附录2 使用仪器、工具 (14)附录3 仿真实验图 (15)附录4 实物照片………………………………………………… 16多功能数字时钟的设计、安装、调试摘要数字时钟已成为日常生活中不可少的必需品,给人们的生活、学习、工作带来极大的方便。

数电课程设计--多功能数字钟的设计与实现课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：信息工程学院题目: 多功能数字钟的设计与实现初始条件：本设计既可以使用集成译码器、计数器、定时器、脉冲发生器和必要的门电路等，也可以使用单片机系统构建多功能数字钟。

用数码管显示时间计数值。

要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计工作量：1周。

2、技术要求：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。

4）设计提供连续触发脉冲的脉冲信号发生器，5）具有校时单元、闹钟单元和整点报时单元。

6）确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。

3、查阅至少5篇参考文献。

按《******大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。

全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。

时间安排：1、2013年 3 月18 日，布置课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。

2、2013 年3 月22日至2013 年5 月10 日，方案选择和电路设计。

3、2013 年5 月25 日至2013 年7 月2 日，电路调试和设计说明书撰写。

4、2013 年7 月5 日，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。

指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录1 引言 01.1 数字钟简介 01.2 EWB简介 02 方案选择 (2)3 系统框图 (3)4 分电路设计 (4)4.1 脉冲产生电路 (4)4.1.1设计要求 (4)4.1.2所需元件 (4)4.1.3元件介绍 (4)4.1.4参数计算 (5)4.1.5电路设计 (6)4.2计数电路 (7)4.2.1秒电路 (7)4.2.2分电路 (9)4.2.3时电路 (10)4.3显示电路 (11)4.3.1所需元件 (11)4.3.2元件介绍 (11)4.3.3原理说明 (11)4.3.4电路设计 (12)4.4整点报时电路 (12)4.4.1设计要求 (12)4.4.2所需元件 (12)4.4.3元件介绍 (12)4.4.4参数计算 (13)4.4.5原理说明 (13)4.4.6电路设计 (13)4.5校时电路 (14)4.5.1设计要求 (14)4.5.2所需元件 (14)4.5.3元件介绍 (15)4.5.4原理说明 (15)4.5.5电路设计 (15)4.6闹钟电路 (15)4.6.1设计要求 (15)4.6.2所需元件 (15)4.6.3元件介绍 (16)4.6.4原理说明 (17)4.6.5电路设计 (18)5总电路图 (18)6心得体会 (19)7元件清单 (20)8参考文献 (23)摘要数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的钟表。

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)(1) 总体电路分析 (2)(2) 仿真分析 (3)(3) 仿真说明 (3)三、电路设计计算与分析 (4)（1）小时计时电路 (4)（2）分钟计时电路 (5)（3）秒钟计时电路 (7)（4）校时选择电路 (8)（5）整点译码电路 (9)（6）定时比较电路 (11)（7）脉冲产生电路 (12)四、总结及心得 (13)五、附录 (15)（1）元器件明细表 (15)（2）附图 (17)六、参考文献 (17)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0~59，秒0~59）。

（2）校时功能：当刚接通电源或数字时钟有偏差时，可以通过手动的方式去校时。

（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报时提醒。

二、设计的方案的选择与论证（1）总体电路分析总体电路设计是将单元电路模块小时计时电路、分钟计时电路、秒计时电路、校时选择电路、整点译码电路、闹钟电路等模块连接在一起，外接输入开关和输出显示数码管构成。

总体结构图如下：（2）仿真分析单击运行按钮，可观测仿真结果。

电路能完成显示计时、校时、整点报时以及闹铃等功能。

○1计时功能。

当开关S1、S2都处于左边触点时，数字时钟工作于计时状态。

此时，电路中的秒计时电路、分计时电路以及小时计时电路分别对秒脉冲、分脉冲和小时脉冲进行计数。

计数结果经数码管显示计时时间值。

○2校时功能。

当开关S1、S2都处于右边触点时，数字时钟工作于校时状态。

按瞬态按钮B键，可以选择对“小时”、“分钟”和“秒钟”进行校时。

校时时通过开关S3（按C键）手动输入校时时间。

○3整点报时功能。

整点译码电路通过识别整点时间，产生整点报时信号。

目录第一章设计任务 (4)1.1 设计题目及要求 (4)1.1.1 题目 (4)1.1.2 设计要求 (4)第二章方案设计 (5)2.1 总体方案说明 (5)2.2 模块结构以及总体方框图 (5)第三章单元电路设计与原理说明 (6)3.1 按键消抖电路的设计 (6)3.1.1 RS触发器消抖 (6)3.2 分频器的设计 (7)3.2.2 1000分频器 (7)3.3基础电子钟及其显示设计 (8)3.3.1 时钟计数器 (8)3.3.2 功能选择及校准 (9)3.4整点报时器的设计 (10)3.5数码管显示切换电路的设计 (11)3.6 闹钟及其显示的设计 (12)第四章整机电路图及说明 .............................................................. 错误!未定义书签。

4.1整体电路图及说明................................................................................ 错误!未定义书签。

第五章电路仿真 (15)5.1基本时钟电路及其时间设置功能仿真 ................................................ 错误!未定义书签。

5.1.1基本计时功能的仿真............................................................. 错误!未定义书签。

5.1.2时间设置功能的仿真............................................................. 错误!未定义书签。

5.2整点报时功能的仿真............................................................................ 错误!未定义书签。

电子技术课程设计数字钟的设计一、设计任务与要求1.能直接显示“时〞、“分〞、“秒〞十进制数字的石英数字钟。

2.可以24小时制或12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，停顿分向小时进位。

校时时钟源可以手动输入或借用电路中的时钟。

4.整点能自动报时，要求报时声响四低一高，最后一响为整点。

5.走时精度高于普通机械时钟〔误差不超过1s/d〕。

二、方案设计与认证1、课题分析数字时钟一般由6个局部组成，其中振荡器和分频器组成标准的秒信号发生器，由不同进制的计数器，译码器和显示器组成计时系统。

秒信号送入计数器进展计数，把累计的结果以“时〞、“分〞、“秒〞的十进制数字显示出来。

“时〞显示由二十四进制计数器、译码器和显示器构成，“分〞、“秒〞显示分别由六十进制计数器、译码器构成。

其原理框图如图1所示。

2、方案认证〔1〕振荡器振荡器是计时器的核心，主要用来产生时间标准信号，也叫时基信号。

数字钟的精度，主要取决于时间标准信号的频率及稳定度。

振荡器的频率越高，计时的精度就越高，但耗电量将增大。

一般采用石英晶体振荡器经过分频后得到这一信号，也可采用由555定时器构成的多谐振荡器作为时间标准信号。

〔2〕分频器振荡器产生的时基信号通常频率都很高，要使它变成能用来计时的“秒〞信号，需由分频器来完成。

分频器的级数和每级的分频次数要根据时基频率来定。

例如，目前石英电子钟多采用32768 Hz的标准信号，将此信号经过15级二分频即可得到周期为1s的“秒〞信号。

也可选用其他频率的时基信号，确定好分频次数后再选择适宜的集成电路。

〔3〕计数器数字钟的“秒〞、“分〞信号产生电路都由六十进制计数器构成，“时〞信号产生电路由二十四进制计数器构成。

“秒〞和“分〞计数器用两块十进制计数器来实现是很容易的，它们的个位为十进制，十位为六进制，这样，符合人们通常计数习惯。

“时〞计数也可以用两块十进制计数器实现，只是做成二十四进制。

多功能数码钟课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解多功能数码钟的基本原理，掌握其构造和功能。

2. 学生能运用所学知识，分析并解释数码钟显示时间、闹钟设定、计时器等基本功能的工作原理。

3. 学生能了解并描述电子元件如集成电路、晶体振荡器、LED显示屏等在数码钟中的作用。

技能目标：1. 学生能够独立完成多功能数码钟的组装和调试。

2. 学生能够通过实际操作，掌握使用多功能数码钟进行时间管理、闹钟设定和计时等技能。

3. 学生能够运用所学知识，解决多功能数码钟使用过程中遇到的问题。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子科技的兴趣，激发他们探索科学技术的热情。

2. 培养学生的团队合作精神，使他们学会在组装和调试过程中相互帮助、共同解决问题。

3. 培养学生珍惜时间、合理安排时间的意识，引导他们将所学知识应用于日常生活中，提高生活品质。

本课程旨在让学生通过动手实践，掌握多功能数码钟的基本原理和操作技能，同时培养他们的科技兴趣和团队协作能力。

针对学生年级特点，课程内容注重知识性与实践性的结合，以学生为主体，充分调动他们的学习积极性。

通过本课程的学习，使学生能够将理论知识与实际应用相结合，提高解决问题的能力。

二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 数码钟原理：介绍数码钟的基本工作原理，如时钟电路、计数器、显示电路等，关联教材中有关电子计数器、数字显示章节。

2. 电子元件认知：学习集成电路、晶体振荡器、LED显示屏等电子元件的作用和特性，结合教材中电子元件相关章节。

3. 多功能数码钟组装与调试：详细讲解多功能数码钟的组装过程，包括电路连接、元件焊接、调试等，涉及教材实践操作章节。

4. 多功能数码钟操作与应用：学习如何使用多功能数码钟进行时间管理、闹钟设定、计时等功能，结合教材中关于电子产品操作与应用的内容。

教学内容安排与进度：第一课时：数码钟原理学习，介绍电子计数器、数字显示等基本概念。

第二课时：电子元件认知，学习集成电路、晶体振荡器、LED显示屏等元件的作用。

学号：课程设计题目多功能数字钟电路设计学院信息工程学院专业通信工程班级通信0804班姓名指导教师2010 年7 月 6 日课程设计任务书学生姓名：专业班级：通信工程0804班指导教师：工作单位：题目: 多功能数字钟电路设计初始条件：数字电子技术基础知识、模拟电子技术基础知识、电子技术实验室、NE555、74LS90、74LS48、7段数码管。

要求完成的主要任务:1、电路原理图设计和相关参数的确定。

2、电路仿真3、设计报告的撰写时间安排：指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要本设计是基于555定时器产生脉冲的多功能数字钟，能够分别显示时、分、秒，还能够对时钟做校时操作，本设计时钟还具有整点报时功能。

从555定时器输出1KHZ的脉冲经过三个串联计数器分频分别为100HZ、10HZ和1HZ的时间脉冲，其中1HZ脉冲作为秒脉冲输入，10HZ作为校时电路输入。

秒脉冲输入时间计数部分，计数部分由六个计数器组成，每两个分别计数秒、分和时。

计数器输出输到到7端数码管译码器，再书到数码管进行显示出时间。

校时电路工作时，封锁计数器的进位信号，由10HZ给出计数信号，方便校时。

当分计数部分要向时计数部分进位时，给出的欲进位信号驱动扬声器，发出进位信号，到达报时的目的。

AbstractThe design is based on the pulse 555 timing produce multifunctional digital clock, can show, minutes and seconds on the clock, also can make the operation, the school also has the clock strike on the design. From 1KHZ 555 timing of pulse output by three series counter frequency respectively, 10HZ 100HZ 1HZ and the time pulse, including 1HZ pulse as seconds, 10HZ as input pulses at school input circuit. Seconds count part time input pulses, count by six counter composition, every two seconds, and were counting. To counter the output lost 7 digital tube decoder, book to digital tube show time. When school work, blockade circuit, signal by the binary counter counts, convenient 10HZ given signal when the school. When points to count part when, is part of binary counter to carry signals, a binary signals drive the speaker, arrive the strike.目录1.引言 (1)2、多功能数字钟 (2)任务 (2)、要求 (2)基本要求 (2)2.2.2 扩展功能 (2)数字钟电路系统的组成原理框图 (2)3、方案设计与选择 (3)3.1 振荡器的设计 (3)3.1.1 振荡器的选择 (3)3.1.2 参数确定 (4)3.2 分频设计 (5)3.3 时分秒计数器的设计 (5)3.3.1 时计数部分设计 (5)3.3.2 分、秒计数部分设计 (6)校时电路设计 (7)3.5 整点报时电路设计 (7)显示部分 (8)3.7 总体设计电路图 (9)4、元器件的选择 (11)振荡器NE555 (11)4.1.1. NE555的特点 (11)4.1.2 NE555引脚位配置说明 (11)4.2 计数器74LS90 (12)4.3 译码器74LS48 (13)5、电路仿真 (15)5.1 振荡器部分的仿真 (15)5.1.1 NE555输出结果仿真 (15)5.1.2 NE555输出和电容C1波形 (15)5.2 分频器的仿真 (16)5.3 时间显示仿真 (17)5.4 整点报时、校时电路仿真 (18)6总结 (19)附录元件清单 (20)参考文献 (21)1.引言时钟是现在最基本最常见的生活用品，随着现代人们的忙碌，似乎每一个角落都装上时钟才能满足人们对知晓时间的需求，现在很多宿舍楼，商场等都装上了时钟。

多功能数字时钟课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握多功能数字时钟的基本知识，包括时分秒显示、闹钟设定、计时器等功能；2. 使学生了解数字时钟的工作原理，如晶振振荡、计数器等基本组成部分；3. 引导学生了解数字时钟在生活中的应用，提高对时间管理的认识。

技能目标：1. 培养学生动手操作、团队协作的能力，通过组装多功能数字时钟，提高实践操作技能；2. 培养学生运用已学知识分析问题、解决问题的能力，如调试数字时钟程序；3. 培养学生运用信息技术手段，如编程软件、仿真工具等，进行项目实践。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字时钟的兴趣，激发学习电子技术的热情；2. 培养学生珍惜时间、合理规划生活的意识，增强时间观念；3. 培养学生勇于尝试、不断创新的精神，提高自信心。

分析课程性质、学生特点和教学要求：1. 课程性质：本课程属于信息技术与电子技术的跨学科综合实践活动，注重理论与实践相结合；2. 学生特点：六年级学生对新鲜事物充满好奇，动手能力强，具备一定的信息技术素养，但需加强团队协作和问题解决能力的培养；3. 教学要求：结合学生特点，设计具有趣味性、实践性和挑战性的教学活动，注重引导学生主动探究、合作交流，提高综合素养。

1. 知识方面：掌握多功能数字时钟的基本知识和工作原理；2. 技能方面：具备组装、调试多功能数字时钟的能力；3. 情感态度价值观方面：增强时间观念，培养创新精神和团队协作意识。

二、教学内容1. 数字时钟基础知识：- 时分秒显示原理- 数字时钟的基本结构及功能- 晶振振荡器的原理与应用2. 数字时钟组装与调试：- 介绍所需材料、工具及使用方法- 按照步骤组装多功能数字时钟- 调试数字时钟程序，确保正常运行3. 数字时钟项目实践：- 设计并实现闹钟功能- 设计并实现计时器功能- 优化数字时钟功能，提高用户体验4. 教学内容的安排与进度：- 第一课时：数字时钟基础知识学习- 第二课时：数字时钟组装与调试- 第三课时：闹钟功能设计与实现- 第四课时：计时器功能设计与实现- 第五课时：项目优化与总结5. 教材章节及内容列举：- 第四章 电子技术应用：数字时钟的原理与制作- 4.1 数字时钟基础知识- 4.2 数字时钟的组装与调试- 4.3 数字时钟功能拓展6. 教学内容科学性与系统性：- 确保所选教学内容符合学生认知水平，注重知识点的衔接；- 教学内容注重实践操作，培养学生动手能力和创新能力；- 教学内容具有系统性，从基础知识到项目实践，逐步提高学生综合素养。

课题名称：多功能数字钟所在院系：机械电子工程学院班级：*自动化*班学号：2011******* 姓名：*宜杰指导老师：***时间：2013.12.20瓷学院数字电子技术课程设计任务书目录引言 (4)第一章方案设计 (5)第二章单元电路设计 (7)第三章总体电路图 (13)第四章课程设计总结 (15)附表元件清单 (16)附录参考文献 (17)引言随着社会的发展，科学技术的不断进步，对电子产品的性能要求也更高。

我们做为21世纪的一名学电子的大学生，不仅要将理论知识学会，更应该将其应用与我们的日常生活中去，使理论与实践很好的结合起来。

电子课程设计是电子技术学习中的一个非常重要的实践环节，能够真正体现我们是否完全吸收了所学的知识。

数字电子时钟是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。

通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟，以保证其频率的稳定。

以10 进制计数器74HC390 来实现时间计数单元的计数功能。

用4518作为计数电路，采用CD4511 作为显示译码电路。

选择ＬＥＤ数码管作为显示电路。

由CD4511 把输进来的二进制信号翻译成十进制数字，再由数码管显示出来。

用COMS 与或非门实现的时或分校时电路。

该电路还有在整点前10 秒钟开始整点报时的功能。

报时电路可选74HC30 来构成。

时间以24 为一个周期。

数字钟采用数字电路实现对“时”“分”“秒”数字显示的计时装置。

具有时间显示、闹钟设置、报时功能、校时的功能。

走时准确、显示直观、精度高、稳定等优点。

第一章方案设计设计制作一多功能数字钟一、设计任务：设计一个电子电路系统时，首先必须明确系统的设计任务，根据任务进行方案选择，然后对方案中的各部分进行单元的设计和器件选择，最后将各部分连接在一起，设计出一个符合设计要求的完整系统电路设计要求：(1) 时钟显示功能，能够十进制显示“时”、“分”、“秒”;(2) 小时高位具有零熄灭功能;(3) 具有整点报时功能;(4) 具有快速校准时间的功能。

多功能数字电子钟-数电课程设计华南理工大学广州学院数字电路课程设计报告题目:多功能数字电子钟专业：自动化班级：一班姓名：姚楸同组队员：陈杰涛、姚楸、李卓鸿、刘志健、吴壁文、陈孟鹏、黎杰豪、江泉河学号: 201130087082日期：2013年1月一、设计目的为了巩固课本所学知识，培养动手能力和实际解决问题的能力，加深对课堂知识的理解和运用，进一步学习和熟悉各种常用芯片的规格和使用，能掌握电路的组装和基本问题的排除。

通过课程设计要实现以下两个目标：一、学生初步掌握电子线路的设计、组装及调试方法。

即学生根据设计要求，查阅文献资料，收集、分析类似电路的性能，并通过组装调试等实践活动，使电路达到性能要求；二、课程设计为后续的毕业设计打好基础。

毕业设计是系统的工程设计实践，而课程设计的着眼点是让学生开始从理论学习的轨道上逐渐引向实际方面，运用已学过的分析和设计电路的理论知识，逐步掌握工程设计的步骤和方法，同时，课程设计报告的书写，为今后从事技术工作撰写科技报告和技术资料打下基础。

二、设计要求和设计指标：a设计一个能显示时、分、秒的数字钟，显示时间从00：00：00到23：59：59；b设计的电路包括产生时基信号，时、分、秒的计时电路，显示电路。

c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；d计时过程具有整点报时功能，当时间到达整点前10秒进行蜂鸣报时三、总体框图设计本设计通过555定时器产生1HZ的方波通过加法器进行计数，计数后产生的BCD码通过译码器译码最后通过数码管显示出来。

四、功能模块设计和原理说明1、秒脉冲发生器秒信号发生电路由集成电路555定时器与RC组成的多谐振荡器构成。

555定时器振荡电路是数字钟的核心部分，它的频率和稳定性直接关系到表的精度。

因此选择555定时器构成的多谐振荡器，其中电容C1为10微法，C2为0.01微法，两个电阻R1= 10K R2=66.5K欧姆。

此时在电路的输出端就得到了一个周期性的矩形波，其振荡频率为：f=1.43/[(R1+2R2)C1]2、秒计数译码、译码以及显示部分设计秒计数器为M=60的计数器，即显示00～59，采用中规模集成电路双十进制计数器至少需要2片，因为10 < M < 100。