电子钟实验报告

用fpga简易数字钟电路设计实验报告概述及解释说明1. 引言1.1 概述本实验报告旨在介绍使用FPGA（可编程门阵列）设计的简易数字钟电路。

数字钟是一种可以显示时间的时钟装置，广泛应用于日常生活和工业领域。

本文将详细讲解数字钟的设计原理、硬件要求、设计步骤以及实验的实现过程。

1.2 文章结构本文共分为五个部分，即引言、FPGA简易数字钟电路设计、实验实现过程、实验结果分析和结论与总结。

下面将对每个部分进行具体说明。

1.3 目的该实验旨在通过学习和操作FPGA，深入理解数字电路设计的基本原理和方法，并通过设计一个简易的数字钟电路来巩固所学知识。

通过本实验，我们还将探索数字钟电路的性能评估和可能的改进方向，并对未来发展方向进行展望。

同时，通过参与这个项目，我们也将获得一定的实践经验和技能提升。

2. FPGA简易数字钟电路设计：2.1 设计原理：在本次实验中，我们使用FPGA（现场可编程逻辑门阵列）来设计一个简易的数字钟电路。

FPGA是一种集成电路芯片，可依据用户需要重新配置其内部互连，从而实现不同的逻辑功能。

我们将利用FPGA的可编程性和强大的计算能力来实现数字钟的功能。

该数字钟电路主要由时钟模块、倒计时模块和显示模块组成。

时钟模块负责产生稳定而精确的脉冲信号作为系统的时基；倒计时模块通过对输入时间进行倒计时操作，并发出相应信号提示时间变化；显示模块用于将倒计时结果以数码管显示出来。

2.2 硬件要求：为了完成该设计，我们需要准备以下硬件设备：- FPGA开发板：提供了外部接口和资源，用于连接其他硬件设备并加载程序。

- 数码管：用于显示时间信息。

- 时钟源：提供稳定而精确的脉冲信号作为系统的时基。

2.3 设计步骤：以下是设计步骤的详细说明：1. 确定所需功能：首先明确数字钟需要具备哪些功能，例如12小时制还是24小时制、倒计时功能等。

2. 确定FPGA型号：根据设计需求和资源限制，选择适合的FPGA型号。

数字时钟电路的组装与调试实训报告数字时钟电路的组装与调试实训报告一、实训目的和背景数字时钟电路是电子工程师常见的实训项目之一。

通过组装和调试数字时钟电路，可以提高学生的动手能力、电路设计能力以及故障排除能力。

本实训报告旨在总结数字时钟电路组装与调试过程中遇到的问题以及解决方法，为其他学生提供参考。

二、实训过程1. 芯片焊接: 首先，我们需要焊接芯片，将芯片固定在电路板上。

在焊接过程中，需要注意焊接的时间和温度，防止芯片受损。

另外，焊接过程还需要保持仔细，避免出现焊接错误。

2. 连接电阻和电容: 在电路板上，需要连接各种电阻和电容。

为了确保正常连接，需要确认电阻和电容的数值和位置是否正确，并进行检查。

3. 连接显示器和时钟模块: 将显示器和时钟模块连接到电路板上。

在连接显示器和时钟模块时，需要根据规定的接口和引脚进行连接，确保连接正确。

4. 电源接入: 将电源接入电路板。

在接入电源之前，需要确认电路板的电压要求，并选择合适的电源适配器。

接入电源时，需要注意电源极性的正确连接以及电源的稳定性。

5. 调试测试: 在完成组装后，需要对数字时钟电路进行调试测试。

可以通过按下按钮，观察显示器是否正常显示数字时间。

如果显示不正常，可能是由于焊接错误、引脚连接问题或者芯片损坏等原因导致。

此时，需要仔细检查电路连接，修复或替换损坏的部件。

三、实训中遇到的问题和解决方法在实训过程中，我们遇到了一些问题，下面是一些解决方法的参考内容：1. 芯片损坏: 如果芯片损坏，可能会导致显示不正常或者无法显示。

解决方法是检查芯片的焊接是否正确，检查芯片引脚连接是否正确，同时可以考虑更换芯片。

2. 电路板连接问题: 如果电路板连接不正常，可能会导致显示不稳定或者无法显示。

解决方法是检查各个电阻、电容和线路的连接是否正确，确保连接牢固和稳定。

3. 电源问题: 如果电源接入不稳定，可能会导致整个电路无法正常工作。

解决方法是检查电源适配器的电压是否符合要求，检查电源连接是否稳定，确保电源供应的稳定性。

一、任务技术指标设计一个数字电子钟（1）能显示小时、分钟和秒；（2）能进行24小时和12小时转换；（3）具有小时和分钟的校时功能。

二、总体设计思想1.基本原理该数字钟由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器和校时电路等六部分组成。

振荡器产生的钟标信号送到分频器，分频电路将时标信号分成每秒一次的方波秒信号。

秒信号送入计数器进行计数，计数到60秒后向分进位，同理计数到60分后向小时进位，并将计数的结果以BCD-七段显示译码器显示出来。

计数选用十进制计数器74LS760D，校时电路通过选通开关对“时”和“分”进行校时。

二十四小时和十二小时的转换也可以用开关进行选择。

2.系统框图如图1：振荡器产生的钟标信号送到分频器，分频电路将时标信号送至计数器。

计数器通过译码显示把累计的结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。

整个过程中可选择用校时电路进行校时。

图1 系统框图三、具体设计1.总体设计电路该数字钟由振荡器、分频器、计数器、显示器和校时电路组成。

振荡器产生的钟标信号送到分频器，分频电路将时标信号分成每秒一次的方波秒信号。

秒信号送入计数器进行计数，计数到60秒后向分进位，同理分计数器计数到60分后向小时进位，并将计数的结果以BCD-七段显示译码器显示出来。

计数选用十进制计数器74LS760D，校时电路通过选通开关对“时”和“分”进行校时。

二十四小时和十二小时的转换可以用开关进行选择。

图2 总体电路图2.模块设计（1）振荡器的设计振荡器是数字钟的核心。

振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，通常选用石英晶体构成振荡器电路。

石英晶体振荡器的作用是产生时间标准信号。

因此，一般采用石英晶体振荡器经过分频得到这一时间脉冲信号。

电路中采用的是将石英晶体与对称式多谐振荡器中的耦合电容串联起来，就组成了如图3所示石英晶体多谐振荡器。

图3振荡器电路图和仿真波形图（2）分频器的设计对于分频器的设计选定74LS90集成芯片。

数字钟设计报告1. 引言数字钟是一种常见的显示时间的设备，它采用数字显示方式，能够准确地显示当前的时间。

本文将介绍数字钟的设计过程、原理以及制作方法。

2. 设计原理数字钟的设计原理基于电子时钟的概念。

它由一个时钟芯片、数字显示模块和控制电路组成。

主要分为以下几个模块：2.1 时钟芯片时钟芯片是整个数字钟的核心部件，负责产生和维护精确的时间。

它通常采用晶振来生成时钟脉冲，并且能够根据输入的时间信号进行计数和更新。

2.2 数字显示模块数字显示模块用于将时间以数字形式显示出来。

它通常由七段数码管组成，每个数码管可以显示一个数字0-9。

通过控制每个数码管的亮灭，可以实现显示任意的数字。

2.3 控制电路控制电路负责调度时钟芯片和数字显示模块的工作，并且根据需要进行相应的控制操作。

它通常包括时钟信号的分频电路、扫描控制电路等。

3. 设计步骤数字钟的设计步骤如下：3.1 确定需求首先需明确数字钟的需求，包括显示的格式、功能要求等。

3.2 选取器件根据需求选取合适的时钟芯片、数字显示模块和控制电路。

3.3 连接器件根据器件的规格书和引脚图，将时钟芯片、数字显示模块和控制电路按照正确的方式连接起来。

3.4 编写控制程序根据选取的器件，编写相应的控制程序，实现时间的计数、显示和控制功能。

3.5 测试和校准完成连接和编程后，进行测试和校准，确保数字钟的工作稳定和准确。

4. 制作过程数字钟的制作过程包括如下几个步骤：4.1 准备材料和工具准备时钟芯片、数字显示模块、控制电路板、面板等材料和工具。

4.2 搭建电路根据设计步骤中的连接方法，将时钟芯片、数字显示模块和控制电路进行连接和焊接。

4.3 安装面板将连接好的电路板安装在面板上，同时安装按钮、开关等控制元件。

4.4 调试和测试对制作好的数字钟进行调试和测试，确保其工作正常。

4.5 完善和装饰对数字钟进行外观美化，例如涂漆、装饰图案等，使其更加美观。

5. 总结通过以上步骤，我们可以完成一个基本的数字钟设计和制作。

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。

实训设计任务书机电一体化技术专业2009年级3班一、设计题目数字电子时钟设计二、主要内容1、利用CPU的定时器定时，设计一个电子时钟，使七段数码管输出记时值，格式如下：XX XX XX 由左向右分别为：时、分、秒2、利用蜂鸣器实现整点报时功能3、利用AN1~AN4实现时，分的分别加减。

三、具体要求1、本实验连线板上已经接好，无需另外接线。

①本实验中要把跳线JP1（板子右上角，LED灯正上方）跳到DIG上，J23（在黄色继电器右上方）接到右端。

②本实验中要把跳线J9（紧贴51插座右方，蜂鸣器下方，RST复位键上方）跳到右端③本实验要把跳线J6跳到AN端，AN1（P0.0）~ AN4（P0.4），J6在51插座右下方，4×4键盘左上方。

2、实验说明①与定时器有关的寄存器有工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON。

TMOD用于设置定时器／计数器的工作方式0-3，并确定用于定时还是用于计数。

TCON主要功能是为定时器在溢出时设定标志位，并控制定时器的运行或停止等。

本实验中用定时器T0产生1秒钟基本时间单位，本系统fosc=11.0592MHz，当定时器T0工作在方式1（16位）时，最大定时时间为：216* 0.9216μs= 60397.9776μs再利用软件记数,当T0中断17次时，所用时间为60397.9776*17=1026765.6192μs≈1s 因此在T0中断处理程序中，要判断中断次数是否到17次，若不到17次，则只使中断次数加1，然后返回，若到了17次，则使电子秒表记时值加1（十进制），请参考硬件实验四有关内容。

②本实验中要将实时时钟值送到6个共阴极数码管中显示，这可通过调用编写的显示子程序来实现，实现过程是：先将（时、分、秒）3个记时值按个位和十位拆开成6个数字，然后查（0～9）段码表，再将段码分别送到显示缓冲区（片内数据存储30H~35H设定为显示缓冲区, 用于存放段码）中去，最调用显示子程序送到6个共阴极数码管中显示。

电子时钟设计实验报告姓名：学号：班级：指导老师：一、实验基本要求利用定时计数器，设计一个电子时钟，使用前面使用过的显示子程序。

从左到右依次显示时分秒。

有两种方法实现，一种是在中断程序中计数，产生时分秒计数，送显示缓冲区。

另一种是中断程序每一秒清除一个位变量，而主程序通过监视位变量的变化来知道每秒的时间。

进而要求：1.加入时间调整程序，使用两个或三个按钮，调节当前的时间。

类似平常使用的电子表。

可以让正在调整的位闪烁显示。

2.可以加入一个闹钟钟设置，当所定的时间到时，产生断续的蜂鸣声。

可以加入日历的功能。

二、最终实现的功能1、日历（年、月、日）显示与数值的修改2、时钟（时分秒）显示及数值的修改3、闹钟设定及数值的修改、到时响铃4、秒表计时及秒表重置三、设计核心思想程序设计中设置定时器0作为基本时钟，中断每50ms进入一次，每20次中断即1秒，秒加一，在中断服务程序中执行60秒进位、60分进位。

通过独立式键盘，进行各项数值调整、定时器开启和暂停以及重置。

各个功能在分立的子函数中实现，在主函数中进行调用，结构清晰。

四、设计亮点1、按键功能通过“按下时间的长短”丰富在按键消抖结束后，再次判断按键按下的同时，记录按下时间的长短。

短按实现数值的修改、计时暂停及启动，长按实现模式的切换和重置。

2、闹铃设置为一段音乐通过查阅网上资料，将蜂鸣器的响声富有变化，从而实现一段有旋律的音乐。

3、函数独立设计的程序中包含以下函数模块：延时、初始化、时间（日历、闹钟）显示、键盘扫描、秒表显示、定时器0中断函数（时钟）、定时器1中断（秒表）、音乐、闹钟及主函数。

4、各功能的实现采用模块化处理模式1：时钟显示；模式2：日历显示；模式3：秒表显示；模式4：闹钟显示。

五、实验中的问题总结LED数码管显示部分小结：（1）要设置段选（P2.6）和位选（P2.7）。

（2）段选和位选需按照书上讲的逻辑编写。

虽然P0口作为段选，P2口作为位选，但是程序设计中位选时要将值赋给P0口（打开位选→赋位选→关闭位选）。

计算机科学与工程系实验报告实验题目：制作一个采用LCD1602显示的电子钟班级：姓名：学号：日期：一、实验目的掌握单片机使用定时器/计数器控制字符型液晶显示器LCD1602的设计与软件编程二、实验要求在LCD上显示当前的时间。

显示格式为“时时：分分：秒秒”。

设有4个功能键k1~k4，功能如下：（1）k1——进入时间修改。

（2）k2——修改小时，按一下k2，当前小时增1。

（3）k3——修改分钟，按一下k3，当前分钟增1。

（4）k4——确认修改完成，电子钟按修改后的时间运行显示。

三、实验要求提交的实验报告中应包括：电路原理图、实验设计思路、C51源程序（含注释语句）、运行效果（含运行截图与说明）、实验小结三、硬件电路原理图的设计四、编程思路及C51源程序编程思路：1、实现当按下K1之后，使中断T0停止计数2、实现当按下K2之后，使小时加一3、实现当按下K3之后，使分钟加一4、实现当按下K4之后，使中断T0恢复计数源程序：#include<reg51.h>#ifndef LCD_CHAR_1602_2005_4_9#define LCD_CHAR_1602_2005_4_9#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit lcdrs = P2^0;sbit lcdrw = P2^1;sbit lcden = P2^2;void delay(uint z)//延时函数，此处使用晶振为11.0592MHz {uint x,y;for(x=z;x>0;x--){for(y=110;y>0;y--){;}}}void write_com(uchar com) //写入指令数据到lcd{lcdrw=0;lcdrs=0;P3=com;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;}void write_data(uchar date) //写入字符显示数据到lcd{lcdrw=0;lcdrs=1;P3=date;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;}void init1602()//1602液晶初始化设定{lcdrw=0;lcden=0;write_com(0x3C);write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x01);write_com(0x80);}/*void write_string(uchar *pp,uint n)//采用指针的方法输入字符，n为字符数目{int i;for(i=0;i<n;i++)write_data(pp[i]);}*/void write_sfm(uchar add,uchar date)//向指定地址写入数据{uchar shi,ge;shi=date/10;ge=date%10;write_com(0x80+add);write_data(0x30+shi);write_data(0x30+ge);}#endif#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit Key1 = P1^0;sbit Key2 = P1^1;sbit Key3 = P1^2;sbit Key4 = P1^3;uchar int_time;//定义中断次数计数变量uchar second;//秒计数变量uchar minute;//分钟计数变量uchar hour;//小时计数变量uchar code date[]=" H.I.T. CHINA ";//LCD第1行显示的内容uchar code time[]=" TIME 23:59:55 ";//LCD第2行显示的内容uchar second=55,minute=59,hour=23;void clock_init(){uchar i,j;for(i=0;i<16;i++){write_data(date[i]);}write_com(0x80+0x40);for(j=0;j<16;j++){write_data(time[j]);}}void clock_write( uint s, uint m, uint h){write_sfm(0x47,h);write_sfm(0x4a,m);write_sfm(0x4d,s);}void Keyscan1(){if(Key1==0) {delay(10);if(Key1==0) while(!Key1); TR0=0;}if(Key4==0) {delay(10);if(Key4==0) while(!Key4); TR0=1;}if(Key3==0){delay(10);if(Key3==0)while(!Key3);minute++;if(minute==60)minute=0;} if(Key2==0){delay(10);if(Key2==0)while(!Key2);hour++;if(hour==24)hour=0;}}void main(){init1602();//LCD初始化clock_init();//时钟初始化TMOD=0x01;//设置定时器T0为方式1定时EA=1; // 总中断开ET0=1; // 允许T0中断TH0=(65536-46483)/256;//给T0装初值TL0=(65536-46483)%256;TR0=1;int_time=0;//中断次数、秒、分、时单元清0second=55;minute=59;hour=23;while(1){clock_write(second ,minute, hour);Keyscan1();}}void T0_interserve(void) interrupt 1 using 1 //T0中断服务子程序{int_time++;//中断次数加1if(int_time==20) //若中断次数计满20次{int_time=0; //中断次数变量清0second++;//秒计数变量加1}if(second==60)//若计满60s{second=0; //秒计数变量清0minute ++;//分计数变量加1}if(minute==60)//若计满60分{minute=0;//分计数变量清0hour ++;//小时计数变量加1}if(hour==24){hour=0;//小时计数计满24，将小时计数变量清0 }TH0=(65536-46083)/256;//定时器T0重新赋值TL0=(65536-46083)%256;}五、仿真运行效果展示仿真初始状态按下k1键，进入修改模式六、实验小结通过本次实验，我掌握了LCD1602编程的方法，将所学知识运用到实践中，这是一件慢慢的过程，首先要把理论知识理解透彻，然后就是例题看懂，弄懂举一反三。

目录一、引言 (2)二、方案论证选择 (3)2.1设计要求 (3)1.基本要求 (3)2.发挥部分 (3)2.2系统框图 (3)分钟+调整 (3)秒钟 (3)时钟+调整 (3)秒表 (3)闹钟功能 (3)定时报闹 (3)万年历功能 (3)三、电路仿真与设计 (4)3.1核心芯片及芯片管脚图 (4)3.2时、分计数电路模块设计 (4)3.3切换电路模块设计 (5)3.4调整电路模块设计 (6)（1）方案一：利用74125的三态。

(6)（2）方案二：利用74162的置数端（LOAD），置数调整。

(7)3.5整点报时电路模块设计 (8)3.6秒表电路模块设计 (9)3.6定时报闹电路模块设计 (11)3.7万年历电路模块设计 (12)四、遇到的问题.......................................................................... 错误！未定义书签。

五、心得体会.............................................................................. 错误！未定义书签。

一、引言电子钟亦称数显钟（数字显示钟），是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械时钟相比，直观性为其主要显著特点，且因非机械驱动，具有更长的使用寿命，相较石英钟的石英机芯驱动，更具准确性。

电子钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧院、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大地方便。

相对于其他时钟类型，它的特点可归结为“两强一弱”：比机械钟强在观时显著，比石英钟强在走时准确，但是它的弱点为显时较为单调。

数字钟的核心即数字电子技术课程中有关时序逻辑电路、组合逻辑电路的内容。

这些也是我们学电子的学生应该掌握的最基本知识。

通过这次试验，不仅可以加深我对数字电子技术课程的理解，也可以提高自己的动手能力以及实际问题中解决问题的能力，培养对数字电子技术的兴趣。