多功能数字时钟设计报告.

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。

电子设计竞赛设计报告多功能数字钟专业班级姓名时间多功能数字钟摘要：本文将介绍一种带有温度显示功能的电子钟。

电子钟由单片机系统、可编程逻辑器件、LED 显示、温度传感器、语音报时系统等组成。

该电子钟具有闹钟功能，并可以整点语音报时，是一种多功能的数字钟。

关键词：89C51，EPM240，AD590，ISD1420一、设计要求：1．任务设计制作一个24小时制多功能数字钟。

2．要求（1）基本要求●具有时间设置（小时和分钟）、闹钟时间设置、闹钟开、闹钟关功能。

●数字显示小时、分钟、秒，有AM、PM指示器，闹钟就绪灯，蜂鸣器（2）发挥部分●具有整点用语音报时功能；●具有温度显示功能；●按键控制应尽可能少。

二、方案比较、设计与论证1．控制器件选择为使电子钟能够运行，须有主控器件。

我们考虑了三种器件选择方案方案一：采用单片机89C51(89V51、89C52及类似产品)。

该方案的优点是单片机价格便宜，ROM容量较大，可以实现电子钟简单功能；缺点是编程语句繁琐冗长，复杂功能占用CPU 时间长，容易产生不必要的延时，使得时钟不够准确，而且I/O引脚不足，需要大量外接设备。

方案二：采用可编程器件EPF10K20RC208－3。

该方案的优点是所有功能都由器实现，系统结构明确、简洁；缺点是价格过于昂贵。

方案三：采用单片机89C51及可编程器件EPM240。

该方案的优点是混合了两种控制器件的优点，由单片机主控逻辑部分，可编程器件处理其它功能，系统稳定；缺点是较第一种略贵，但可以接受。

权衡利弊，第三种方案可互补一二方案的优缺，我们决定采用方案三以实现系统的控制功能。

2．温度器件选择该系统要求完成温度显示功能。

基于上述原因，我们考虑了两种方案：方案一：采用温度控制器件DS18B20。

该方案的优点是集成温度传感器和A/D转换功能，直接输出数字信号；缺点是不易购买。

方案二：采用温度传感器AD590和模数转换器AD0809。

该方案实现较复杂，需要连接各种电桥元件，但是可以通过使用学习控制系统的部分原理应用，而且价格便宜，容易获得。

多功能数字时钟的设计引言现代社会科技飞速发展，人们生活节奏加快，时间就是金钱，时间就是生命。

时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。

忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。

但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。

20世纪末，电子技术得到飞速发展，各类电子产品相继出现在市场，电子产品主要朝着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。

数字化电子产品已渗入到人类生活的方方面面。

单片计算机即单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer ）,是集CPU ,RAM ,ROM ,定时，计数和多输入输出口于一体的微控制器。

它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产品和工业自动化上。

而52 单片机是51单片机的升级版，功能更强大。

单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。

从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。

这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。

基于以上发展与现实需要本次设计课题就是基于单片机的设计-----基于单片机的多功能数字钟。

数字钟是采用数字电路实现对时,分,秒，数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。

诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。

因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

一、设计目的：1.了解数字时钟的组成及工作原理2.熟悉数字钟的设计与制作：1）.由晶振电路产生1HZ标准秒信号。

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。

多功能数字钟旳设计报告目录1．实验目旳 (2)2．实验题目描述和规定 (2)3．设计报告内容 (2)3.1实验名称 (2)3.2实验目旳 (2)3.3实验器材及重要器件 (2)3.4数字钟基本原理和电路设计 (3)3.5数字电子钟单元电路设计、参数计算和器件选择..............................3-8 3.6数字电子钟电路图 (9)3.7数字电子钟旳组装与调试 (9)4．实验结论 (9)5．实验心得 (10)参照文献 (10)1．实验目旳※掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统旳设计、安装、测试措施；※进一步巩固所学旳理论知识，提高运用所学知识分析和解决实际问题旳能力；※提高电路布局﹑布线及检查和排除故障旳能力；※培养书写综合实验报告旳能力。

2. 实验题目描述和规定1、基本规定（1）能进行正常旳时，分，秒计时旳功能，分别由6个数码管显示24小时、60分钟、60秒钟旳计数显示。

（2）、具有清零功能。

（3）、具有开、关功能。

2、发挥部分（1）能实现“校时”“校分”功能：当按下“SA”“校时”键时，计时器迅速递增，并按24小时循环，计满23小时后返回00；按下“SB”“校分”键时，计分器迅速递增，并按60分钟循环，计满59分钟后返回00；但不向“时”进位。

（2）能运用扬声器做整点报时：整点自动报时。

（参照：在离整点10s内，便自动发出鸣叫声，步长1s，每隔1s鸣叫一次，前四响是低音，最后一响为高音，最后一响结束为整点，报时频率可定为1KHz。

）能进行整点报时：当计时达到59分50秒后，每隔2秒钟发出一次低音“嘟”信号(其声音频率为500HZ)，持续5次达到整点，发出一次高音“嘀”信号(其声音频率为1000HZ)3、对电路进行逻辑功能仿真。

3．设计报告内容3.1实验名称: 数字电子钟3.2实验目旳·掌握数字电子钟旳设计、组装与调试措施；·熟悉集成电路旳使用措施。

题目：多功能数字钟设计学校：广东石油化工学院学院：机电工程学院班级：装控09--2姓名：黄亚冲学号：16一、设计任务多功能数字钟电路设计二、设计条件74LS00 4片,74LS48 6片，74LS74 1片，74LS90 5片，74LS92 2片，74LS191 1片，555 1个，数码显示器202 6片，电阻器 6个，电容器 4个，开关 2个三、设计要求①准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间。

②小时的计时要求为“12翻1”，分和秒的计时要求为60进制进位。

③校正时间。

4、课程设计工作量：1周内完成对多功能数字钟的设计、仿真、装配与调试。

四、设计内容1.设计思想:数字钟主要分为数码显示器、60进制和12进制计数器、频率振荡器和校时这几个部分。

该系统的工作原理是：振荡器产生的稳定高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准，在经分频器输出标准秒脉冲。

秒计数器计满60后向分计数器进位，分计数器计满60后向小时计数器进位，小时计数器按照“12翻1”规律计数。

计数器的输出经译码器送显示器。

计时出现误差时可以用校时电路进行校时、校分、校秒。

图1、多功能数字钟系统组成框图2.电路结构与原理图（1）振荡器振荡器可由晶振组成，也可以由555定时器组成。

图3是由555定时器构成的1KHZ的自激振荡器，其原理是0.7(2R3+R4+R5)C4=1ms，f=1/t=1KHZ。

计时是1HZ的脉冲才是1S计一次数，所以需要分频才能得到1HZ的脉冲。

图2、晶体振荡器图3、555振荡器（2）分频器的设计分频器电路，是三个用十进制计数器74LS90串联而成的分频器，分频原理是在74LS90的输出端子中，从低位输入10个脉冲才从高位输出1个脉冲，这样一片74LS90就可以起十分频的作用，三个74LS90串联就构成了千分频的电路，输出的便是1HZ的信号，从而达到目的。

电路图见图4图4、分频器（3）小时计数器的设计——12进制计数器时计数器是一个“12翻1”的特殊进制计数器，即当数字钟运行到12时59分59秒，秒的个位计数器再输入一个秒脉冲是，数字钟应自动显示为01时00分00秒，实现日常生活中习惯用的计时规律。

摘要该实验是利用QuartusII软件设计一个数字钟，进行试验设计和仿真调试，实现了计时，校时，校分，清零，保持和整点报时等多种基本功能，并下载到SmartSOPC实验系统中进行调试和验证。

此外还添加了显示星期，闹钟设定,秒表和彩铃等附加功能，使得设计的数字钟的功能更加完善。

关键字：Quartus 数字钟多功能仿真AbstractThis experiment is to design a digital clock which is based on Quartus software and in which many basic functions like time-counting,hour-correcting,minute-correcting,reset,time-hol ding and belling on the hour. And then validated the design on the experimental board.In addition,additional functions like displaying and reseting the week,setting alarm ,stopwatch,and belling with music make this digital clock a perfect one.Key words: Quartus digital-clock multi-functionsimulate目录一．设计要求说明 (4)二．工作原理 (4)三．各模块说明 (5)1)分频模块 (5)2)计时模块 (8)3)动态显示模块 (10)4)校分与校时模块 (11)5)清零模块 (12)6)保持模块 (12)7)报时模块 (12)四．扩展模块 (13)1)星期模块 (13)五．调试、编程下载 (14)六．实验中出现问题及解决办法 (14)七．实验收获与感受 (15)八．参考文献 (16)一. 设计要求说明1.基本功能：(1). 设计计时电路，完成时、分、秒的计时功能, 设计一个数字计时器，可以完成00:00:00到23:59:59的计时功能并采用动态显示原理在数码管上显示；(2). 具有清零和校时、校分、保持功能；(3). 具有整点报时功能：（59分53秒、59分55秒、59分57秒发低音，59分59秒发高音）2.附加功能：(1). 设计星期计时功能。

多功能数字钟电路设计实验报告实验目的：设计一个多功能数字钟电路，能够显示当前时间，并具备闹钟、秒表和计时等功能。

实验原理：1. 数码管显示：使用4位共阴极数码管进行显示，采用BCD码方式输入。

2. 按键输入：使用按键进行时间的调节和选择功能。

3. 时钟频率：使用晶体振荡器提供系统时钟，通过分频电路控制时钟频率。

实验器材：1. 4位共阴极数码管2. 按键开关3. 74LS90分频器4. 时钟晶体振荡器5. 耐压电容、电阻等元件6. 电路连接线实验步骤：1. 连接电路：根据电路原理图，将数码管、按键开关、74LS90分频器、晶体振荡器等连接起来，注意接线正确。

2. 编写程序：根据实验要求，编写相应的程序，实现时钟、闹钟、秒表和计时等功能。

3. 调试电路：将电路通电并运行程序，观察数码管的显示情况和按键功能是否正常。

4. 测试功能：分别测试多功能数字钟的时钟、闹钟、秒表和计时等功能，确保功能正常。

5. 完善实验报告：根据实验结果和观察情况，完善实验报告，并附上电路原理图、程序代码等。

实验结果：经过调试和测试，多功能数字钟电路能够正常显示时间，并具备时钟、闹钟、秒表和计时功能。

使用按键进行时间调节和功能选择，数码管根据不同功能进行相应的显示。

实验总结：通过本次实验，我掌握了多功能数字钟电路的设计原理和实现方法，并且了解了数码管显示、按键输入、时钟频率控制等相关知识。

实验过程中，我发现电路连接正确性对功能实现起到关键作用，同时合理编写程序也是确保功能正常的重要环节。

通过实验，我对数字电路的设计和实现有了一定的了解，并且培养了动手实践和解决问题的能力。

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。

1、设计内容及要求：①基本功能：以数字形式显示时、分、秒的时间，小时计数器的计时要求为24进制，并要求手动快校时、校分。

②扩展功能：整点报时。

2、系统设计原理：系统要求：数字电子钟由555集成芯片构成的振荡电路、计数器、译码器、显示器和校时电路组成。

555集成芯片构成的振荡电路产生的信号作为秒脉冲，秒脉冲送入计数器，计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器显示时间。

在功能方面，对于本次综合设计，还要求有校时与整点报时功能。

方案设计：图1. 数字钟电路框图电子钟的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，另外应有校时功能和报时功能。

因此，一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”计数器、校时电路、报时电路和振荡器组成。

主电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路组成。

系统工作原理：秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，用555振荡器来实现。

将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60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60进制计数器，每累计60分钟，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24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。

译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态用七段显示译码器译码，通过七段显示器显示出来。

校时电路时用来对“时”、“分”显示数字进行校对调整。

3.单元电路的设计：3.1、基于555电路的秒脉冲发生器的设计3.1.1用555芯片设计一个多谐振荡器，输出方波用作计数器。

脉冲频率公式：f=1／（R1+2R2）C㏑2选择R1=1K，R2=5K，RV1=2K，C=100nF，形成电路图如图所示：图2. 555振荡器电路图仿真波形如图所示图3. 555脉冲仿真波形图555振荡器输出f=1000HZ，通过分频得出1HZ的脉冲，此脉冲当做秒时针脉冲。