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1、精选优质文档-倾情为你奉上1. 引言1.1课程设计题目： 多功能数字钟1.2设计目的1.掌握数字电路系统的设计方法、装调技术及数字钟的及功能扩展电路的设计。2.熟练、合理的选用集成电路器件。3.熟悉protel软件的使用。4.熟悉数字钟原理组成中的组合逻辑电路和时序电路。1.3设计要求1.设计一个能以数字直接显示的时钟电路 ，计时周期为24小时，满刻度为23时59分59秒2.设计一个能自动进行时、分准时控制电路3.设计一个能自动整点报时的控制电路 1.4关键芯片介绍1.4.1集成异步十进制计数器74LS90集成异步十进制计数器74LS90它是二-五-十进制计数器，若将Qa与CPB相连从CPA输
2、入计数脉冲其输出Qd、Qc、Qb、Qa便成为8421码十进制计数器；若将Qd与CPA相连，从CPB输入计数脉冲其输出Qd、Qc、Qb、Qa便成为5421码十进制计数器。74LS90具有异步清零和异步置九功能。当R0全是高电平，R9至少有一个为低电平时，实现异步清零。当R0至少有一个低电平，R9全是高电平时，实现异步置九。当R0、R9为低电平时，实现计数功能。8 图1 421 BCD码十进制 图2 5421 BCD码十进制74LS90功能表如下:输入输出R01 R02 R91 R92Qd Qc Qb QAH H L H H LL H H L H HL L L LL L L LH L L HH L
3、 L H L L L L L LL L 计数计数计数计数表11.4.2 555定时器图3振荡器由555定时器构成。在555定时器的外部接适当的电阻和电容元件构成多谐振荡器，再选择元件参数使其发出标准秒信号。555定时器的功能主要由上、下两个比较器1、2的工作状况决定。比较器的参考电压由分压器提供,在电源与地端之间加上电压,且控制端悬空,则上比较器1的反相端“-”加上的参考电压为2/3,下比较器2的同相端“+”加上的参考电压为1/3。若触发端 的输入电压21/3,下比较器2输出为“1”电平,触发器的输入端接受“1”信号,可使触发器输出端为“1”,从而使整个555电路输出为“1”;若阈值端的输入电
4、压62/3,上比较器1输出为“1”电平,触发器的输入端接受“1”信号,可使触发器输出端为“0”,从而使整个555电路输出为“0”。控制电压端外加电压可改变两个比较器的参考电压,不用时,通常将它通过电容(0.01左右)接地。放电管1的输出端为集电极开路输出,其集电极最大电流可达50,因此,具有较大的带灌电流负载能力。若复位端 加低电平或接地,可使电路强制复位,不管555电路原处于什么状态,均可使它的输出为“0”电平。只要在555定时器电路外部配上两个电阻及两个电容元件,并将某些引脚相连,就可方便地构成多谐振荡器。2. 课程设计的电路设计部分:数字电子钟由信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及
5、显示器、校时电路、整点报时电路等组成。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，一般用555构成的振荡器加分频器来实现。将标准秒脉冲信号送入“秒计数器”，该计数器采用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，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进制计数器，可以实现一天24h的累计。译码显示电路将“时、分、秒”计数器的输出状态经七段显示译码器译码，通过六位LED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个脉冲信号，然后去触发音频发生器
6、实现报时。校时电路是来对“时、分、秒”显示数字进行校对调整。2.1设计框图图4多功能数字钟原理框图2.2功能模块 2.2.1译码显示电路译码电路的功能是将秒、分、时计数器的输出代码进行翻译，变成相应的数字。用与驱动LED七段数码管的译码器常用的有74LS48。74LS48是BCD-7段译码器/驱动器，输出高电平有效，专用于驱动LED七段共阴极显示数码管。若将秒、分、时计数器的每位输出分别送到相应七段译吗管的输入端，便可以进行不同数字的显示。在译码管输出与数码管之间串联电阻R作为限流电阻。图5译码电路2.2.2秒脉冲信号发生器秒脉冲信号发生器是数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的
7、质量。由振荡器与分频器组合产生秒脉冲信号。 振荡器: 通常用555定时器与RC构成的多谐振荡器，经过调整输出1000Hz脉冲。 分频器: 分频器功能主要有两个，一是产生标准秒脉冲信号，一是提供功能扩展电路所需要的信号获得1Hz标准秒脉冲。图6 秒脉冲产生电路2.2.3 校时电路校时电路是数字钟不可缺少的部分，每当数字钟与实际时间不符时，需要根据标准时间进行校时。K1、K2分别是时校正、分校正开关。不校正时，K1、K2开关是闭和的。当校正时位时，需要把K1开关打开，然后用手拨动K3开关，来回拨动一次，就能使时位增加1，根据需要去拨动开关的次数，校正完毕后把K1开关闭上。校正分位时和校正时位的方法
8、一样。其电路图如下:图7 时间校正电路2.2.4 计数电路时间计数单元有时计数、分计数和秒计数等几个部分。时计数单元一般为24进制计数器计数器，但是这里面的要求是12进制的。其输出为两位8421BCD码形式；分计数和秒计数单元为60进制计数器，其输出也为8421BCD码。本实验采取了74LS90 用两块芯片进行级联来产生60进制和24进制秒个位计数单元为10进制计数器，无需进制转换，只需将0与CP1（下降沿有效）相连即可。CP0（下降没效）与1HZ秒输入信号相连，3可作为向上的进位信号与十位计数单元的CP1相连。秒十位计数单元为6进制计数器，需要进制转换。将10进制计数器转换为6进制计数器的电
9、路连接，其中2可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的CP0相连。分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同，也是分个位计数单元的3作为向上的进位信号应与分十位计数单元的CP0相连，分十位计数单元的2作为向上的进位信号应与时个位计数单元的CP0相连。60进制的连接如图4所示。时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同，但是要求，整个时计数单元应为12进制计数器，所以在两块74LS90构成的100进制中截取12，就得在12的时候进行异步清零。图8 计数器2.2.5整点报时电路一般时钟电路应具备整点报时电路功能，即在时间出现整点前数秒内数字钟会自动报时，以示提醒。其作用
10、方式是发出连续的或有节奏的音频声波较复杂的可以是实时语音提示。图9整点报时电路2.3总电路图图10 多功能数字钟电路原理图图11 丝印层正反面图12 丝印层正面图13 丝印层反面3.元器件使用说明3.1元器件清单：1位共阴数码管（6个）74LS48(6个)74LS90（6个）74LS00（3片）74LS04(1片)74LS30(1片)5V有源蜂鸣器一个DPDT开关2个NE555（1个）44K电阻（1个）50k电阻（1个）0.01uF电容（2个3.2元器件说明:在清单中所列的元器件均为实验室中有的，与我所设计的电路图中所用元器件功能相同并且管脚相同，可以用74LS00替换7400、74LS04替
11、换7404、74LS08替换7408、74LS21替换7421、74LS86替换7486、74LS90替换7490。4心得体会以前看别人的一个电子表卖十几块钱，心里面有点愤愤不平，现在，自己做过一个电子钟，才发现，其中的不容易，还有艰辛。其实做其他的事情也是一样，都会经过很多的困难，才能成功。突然想起一句话“不经历风雨，怎么见彩虹”。做了两周的课程设计，有很多的心得体会，有关于单片机的，也有关于模电数电CAD等基础科目的。因为所涉及的知识已经很久没复习，刚拿到题目，不知道从哪入手，后来通过对书本的回顾，加深了对知识的记忆。有些知识会迁移和联系模电数电。课堂教学考虑到大多数同学的需求，主要强调“
12、基本”基本知识、基本理论、基本方法、基本技能。而这次设计正是为我们提供了一个深入学习、探索的机会，成为课堂教学的有益补充。我们正面临就业问题，这次课设给了我们一个机会去试验。各种理论的学习是为课程的设计作准备的，但有时学习的理论也解决不了实践中的问题。实践中获得的知识能让我对知识有更好的认识和理解。虽然这次的课程设计我参考了一些文献资料，没有做到创新，但在对程序的读写过程中我明白了许多。这次课程设计的最大收获是只有把理论用到实践中我们才能真正掌握好所学知识。5. 参考文献数字电子技术 作者:宋卫海,杨现德 出版社:北京大学出版社 出版时间:2010.模拟电子技术基础 作 者：王卫东 出版社： 电子工业出版社 出版时间：2010年5月1日 电子线路设计指导 作者:高平 主编 出版社:化学工业出版社 出版日期2010 数字电路实验与课程设计(吕思忠) 著译者: 出版日期:2003-09-01电子技术实验指导书 著译者:王鲁杨 主编 出版日期:2011-04-01专心-专注-专业