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1、数字逻辑辑课程设设计-多功能能数字电电子钟多功能数数字钟的的设计与与仿真 一设计计任务与与要求设计任务务： 设计一一个多功功能数字字钟。要求： 1有有“时”、“ 分”、“ 秒”（233小时559分559秒）显显示且有有校时功功能。（设设计秒脉脉冲发生生器） 2有有整点报报时功能能。（选选：上下下午、日日期、闹闹钟等） 3.用用中规模模、小规规模集成成电路及及模拟器器件实现现。4.供电电方式: 5VV直流电电源二设计计目的、方方案及原原理1.设计计目的（1）熟熟悉集成成电路的的引脚安安排。（2）掌掌握各芯芯片的逻逻辑功能能及使用用方法。（3）了了解面包包板结构构及其接接线方法法。（4）了了解多功
2、功能数字字钟的组组成及工工作原理理。（5）熟熟悉多功功能数字字钟的设设计与制制作2.设计计思路（1）设设计数字字钟的时时、分、秒秒电路。（2）设设计可预预置时间间的校时时电路。（3）设设计整点点报时电电路。 3.设计计过程 3.1.总体设设计方案案及其工工作原理理为：数字钟原原理框图图入图11所示，电电路一般般包括一一下几个个部分：振荡器器、星期、小小时、分钟、秒秒计数器器、校时时电路、报报时电路路。数字字钟实际际上是一一个对标标准频率率（1HHZ）进进行计数数的计数数电路。由由于计数数的起始始时间不不可能与与标准时时间（如如北京时时间）一一致，故故需要在在电路上上加一个个校时电电路，同同时标
3、准准的1HHZ时间间信号必必须做到到准确稳稳定。通通常使用用石英晶晶体振荡荡器电路路构成数数字钟,但也可可以用5555定定时器构构成。秒显示器整点报时分频器振荡器校时电路时计数器时译码器时显示器分计数器分译码器分显示器秒计数器秒译码器图1 系系统框图图数字钟计计时的标标准信号号应该是是频率相相当稳定定的1HHZ秒脉脉冲，所所以要设设置标准准时间源源。数字字钟计时时周期是是24小小时，因因此必须须设置224计数数器，秒秒、分、时时由数码码管显示示。为使使数字钟钟走时与与标准时时间一致致，校时时电路是是必不可可少的。设设计中采采用开关关控制校校时电路路“时”“分分”“秒秒”计数数器进行行校时操操作
4、。3.2.各独立立功能部部件的设设计(1)分分、秒计时时器（660进制制），时时计数器器（244进制），星期计数器（7进制）如下图，图图中蓝色色线为高高电平+5v，绿绿色为接接地线，红红色线为为时钟脉冲冲。获得秒秒脉冲信信号后，可可根据660秒为为一分，660分为为一小时时，244时为一一个计数数周期的的计数规规则，分分别确定定秒、分、时的计计数器。由由于秒和和分的显显示都为为60进进制，因因此他们们可有两两级十进进制计数数器组成成，其中中秒和分分的个位位为十进进数器，十十位为六六进制计计数器，可可利用两两片7441600集成电电路来实实现。7741660和7741661具有有相同的的逻辑符符
5、号，引引脚图和和功能表表，各引引脚图的的功能和和用法也也相同。所所不同的的是741160是是十进制制，而7741661是十十六进制制。于是是可以用用6片7441600构成秒秒计时器器、分计计时器、时时计时器器、星期期计时器器。 图22 7441600引脚及及功能表表图3 秒秒计数器器原理图图整个电路路主体部部分由77块7441600芯片组组成，从从右至左左依次编编号为C1C7。其其中芯片片C1、C2构成成秒计时时器，因因为7441600为十进制，而而秒的十十位为六六进制，所所以要改改变输出出来实现现所需要要的进制制数，芯芯片C2的QDD QCC QBB QAA当输出出为01110（即即十进制制
6、数6）时，与非门输出为0，清零端使芯片清零。由于我们用的是异步清零芯片的出示状态为0000所以数码管不显示6，当数码管显示出数字5以后，由于芯片自动清零所以下一时刻数码管显示为0。芯片C33、C4构成成分计时时器，原原理和秒秒计时器器一样。只是在低位向高位进位接法有所不同。但芯片间进位原则是进位高电平持续时间为1秒，使高位芯片工作在计数状态的进位必须受其所有低级芯片控制，否则会出现进位后高位芯片还在计数的情况。芯片C55、C6构成成时计时时器，由由于小时为224进制制，所以以，当芯芯片C5的QQB为11并且芯芯片C6的QC为1时时（即此此时整个个第六位位芯片完完成244小时计计时）此此时应让让
7、两块芯片片强制清清零。所所以连接接一个与与非门，在在这个条条件成立立时，与与非门的的输出将将使芯片片强制清清零。由由于用的的还是异异步清零零且初始始状态为为0，所所以当第第六位芯芯片的显显示电路路显示为为23点点59分分59秒秒时，下下一个状状态为000点000分000秒。芯片C77构成星星期计时时器，由由于是77进制，所所以只用用一块7741660芯片片。该芯芯片工作作在计数数状态的的条件是是低位小小时芯片片计数满满24小小时，给给其ENNT时能能输入端端的高点点平持续续时间为为1秒。当当芯片CC7的输输出QCC、QBB、QAA输出为为1时应应该让芯芯片强制制清零。所以连连接一个个与非门门，
8、在这这个条件件成立时时，与非非门的输输出将使使芯片强强制清零零。由于于用的还还是异步步清零且且初始状状态为00，所以以第7位位芯片显显示电路路显示为为6时清清零，这这里我们们认为00表示星星期日。该部分电电路如图图4所示： 图图4 星星期计时时电路(2)时时间校对对电路所谓校准准就是根根据情况况对星期期，小时时，分钟钟计时电电路根据据标准时时间进行行任意置置数。置置数的原原理就是是让芯片片工作在在计数状状态。在在本电路路中进位位端是接接在ENNT使能能输入端端，只有有ENTT出为高高电平才才能是芯芯片工作作在计数数状态。这这样就可可以用一一单刀双双掷开关关开关的的双掷端端一端接接高电平平为蓝色
9、色线，一一端接地地。当双双掷开关关掷红色色线段就就可对小小时和分分钟的给给位芯片片进行独独立置数数，当个个位计数数十次后后可以自自动向十十位进一一，从而而达到小小时、分分钟独立立置数的的要求。星星期的置置数原理理与小时时、分钟钟的个位位置数原原理相同同。 图55 校准准电路原原理图(4)报报时电路路其原理就就是到559分550秒的的时候,此电路路的指示示灯闪烁烁来达到到报时的的功能，并且会持续十秒钟。下图即为报时电路的原理图：图6报时时电路原原理图(5)振振荡器振振荡器是是计时器器的核心心，其作作用是产产生一个个标准频频率的脉脉冲信号号。振荡荡频率的的精度和和稳度决定了数数字钟的质量量。秒脉脉
10、冲信号号可以由由集成电电路5555定时时器构成成多谐振振荡器产产生，也也可以由由函数发发生器设设置成11HZ的的矩形方方波来提提供。图7采用用集成电电路5555定时时器构成成的多谐谐振荡器器。图7 5555定时器器构成的的秒脉冲冲发生器器 图8是是脉冲产产生器，它它可以直直接产生生所需要要频率的的方波。 图88 脉冲冲产生器器三数字字电子钟钟电路图图1.系统统电路图图图9 多功能能数字电电子钟系系统电路路图2.计时时仿真图图图10多多功能数数字钟计计时仿真真图四安装装和调试试1.用示示波器检检测用集成电电路5555定时时器制成成的多谐谐振荡器器输出信信号波形形是否为为矩形脉脉冲频率是否否为1H
11、Hz。2.对“星期”、“时”、“分分”、“秒秒”计数数器，用用显示器器检查计计数器的的工作情情况，看看计数器器是否按按设计的的进制计计数。3.观察察校时电电路的功功能是否否满足校校时要求求。4.电路路接通后后对小时时、分钟钟、星期期进行挍挍时观察察个单元元之间进进位情况况。5观察整整点报时时报时功功能是否否满足设设计要求求。五元件件清单器件名称称 型型号 数量数码管显显示器 四引脚脚七段数数码管 66十进制计计数器 741160 66定时器 5555 11 灯泡 1直流电源源 5v 4与门CDD40881BFF（四输输入端） 11 744LS111（三三输入端端） 474LSS08（两输入入端
12、）2与非门 74LLS000（两输输入端）3 74LLS100（三输输入端） 11开关 单单端双掷掷 22电容 100UF 1 0.001UFF 1电阻 488k 2导线若干干六设计计收获通过对多多功能数数字钟的的设计，我我掌握了了EWBB软件的的初步使使用、如如何合理理的选用用集成器器件。通通过这次次课程设设计我对对741160芯芯片的引引脚及功功能也更更加的了了解和熟熟悉，并并且对所所学习的的数字电电子这门门课程更更加的理理解。通过对电电路性能能指标的的测试与与调试，加加强了我我分析和和解决故故障方面面的能力力，例如如在设计计分钟向向小时进进位时遇遇到分钟钟和小时时组成的的计数器器芯片单单
13、独运行行时正常常工作，当当连接进进位后出出现了两两个问题题一个是是进位后后小时的的个位和和秒的个个位一样样走数，二二是当解解决前一一个问题题后小时时个位完完成计数数后其十十位没有有变化。我我后来用用示波器器观察进进位总线线的波形形与标准准的秒脉脉冲相比比较发现现前者的的高电平平持续了了10秒秒，而后后者的高高电平只只是一瞬瞬间。通通过这个个观察和和用示波波器去检检测正常常计数器器的进位位得到结结论：进进位的高高电平的的持续时时间要正正好为11秒钟，这这样才能能完成由由低位向向高位的的进位。通通过这次次设计发发现示波波器在电电子电路路设计方方面有很很多用途途。在连接电电路时进进一步掌掌握了集集成
14、芯片片的连接接方法和和对计数数器进行行同步、异步置置数清零零的技巧巧，和设设计任意意进制计计数器的的方法。通过这次次电子数数字钟的的设计，一方面让我知道知识的学习不能只限于课本上的学习，更多的是要把学过的知识运用到实际的生活中，要学以致用。另一方面看到了自己在动手能力方面有很大的不足。在今后的学习中要多锻炼自己的动手能力，谨防眼高手低。七参考考文献【1】阎阎石.数数字电子子技术基基础.高高等教育育出版社社【2】周周凯.EEWB虚虚拟电子子实验室室.电子子工业出出版社【3】高高吉祥.电子技技术基础础实验与与课程设设计.电电子工业业出版社社【4】解解月珍.电子电电路计算算机辅助助分析与与设计.北京邮邮电大学学出版社社【5】周周常森.电子电电路计算算机仿真真技术.山东科科技出版版社