《数字钟的设计设计》.doc

PAGE  PAGE 21 数字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、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。尽管目前市场上已有现成的数字钟集成电路芯片出售，价格便宜、使用也方便，但鉴于数字钟电路的基本组成包含了数字电路的主要组成部分。为了帮助同学们将已经学过的比较零散的数字电路的知识能够有机的、系统地联系起来用于实际，培养综合分析、设计电路的? 能力，进行数字钟的设计是必要的。 一、课题： 数字钟的设计 二、设计要求： 用中、小规模集成器件设计一个数字钟 l、有时、分、秒数字显示，时、分、秒之间用点Dp隔开。 2、计时以一周夜12小时为一周期。 3、具有校时功能。任何时候可对数字钟进行校准。 4、具有报时功能。计时至整点时，扬声器鸣响。 5、根据提供的模块能自行设计电路，完成相应功能。 三、提供条件： 1、数字电子技术实验箱(课程设计专用、电源电压为+5V)。 2、万用表及工具。 四、元器件与材料： 1、集成器件：CD4011,CD4511,CD4518,LC5011,CC4192,CC4060,CC4520, CC4543,CC4069, CC4020,CC4013,CC4510,CD4082，ICM7555 74LS00,74LS20,74LS04,74LS74,74LS153,74LS160,74LS190,74LS248,74LS390,74LS393，74LS290,74HC30 2、音乐块。 3、元件：电阻、电位器、电容、发光二极管、三极管、开关、 扬声器。 4、电阻,电容,导线若干 五、时间分配： 总计为1.5周 讲(听)课理论设计安装调试写报告答辩 一天两天三天一天半天六、成绩评定： 采用“333 1制” I 理论设计 实际制作 答辩成绩 个人表现I 30％ 30％ 30％ 10％理论设计： 理论设计的步骤与方法:数字电路装置是运用数字电子技术实现某种功能的电路系统.本课程设计包括:数字电路的理论设计即逻辑设计,安装调试,并最后做出符合指标要求的数字电路装置.有关安装调试的???容在后面介绍. 电路的逻辑设计,通常称为电路的预设计. 1总体设计 根据设计任务书的技术指标要求和给定的条件，选择总体电路方案。并根据整机的功能要求，将复杂的电路分解成若干个较简单的单元电路，明确各个单元的作用和任务，画出整机的原理方框图。 1．1信号源 时序电路的工作需要脉冲触发，数字钟的心脏就是1Hz脉冲信号源。 1．2计数器 数字钟计时周期为12小时，因此必须设置12小时计数器，它应由模为 60的秒计数器、模为60的分计数器及模为24的时计数器组成。 1．3译码显示 时、分、秒均为数字显示，需要由计数器经译码器驱动数码管实现。 1．4校时电路 为使数字钟的走时与标准时间一致，校时电路必不可少。本设计只要求 校小时、校分钟，故可采用开关控制校时方法，直接刚秒脉冲对时、分计数 器进行校时操作。 1．5整点报时 为使数字钟在整点报时并有乐感，可设计一音乐呜响电路，用分向时的 进位信号触发。 如上分析，数字钟总体方案已明确．可画出框图如图一所示。 计数数 图1 数字钟方案框图 2功能部件的分割和实施 在已确定的数字钟总体方案基础上，设计进入分割功能部件及实施。 单元电路的设计 选择集成电路的类型，确定单元电路的形式。由于器件的类型和性能各不相同，需用器件的数量和连接形式也就不一样，所以应将不同的方案进行比较，选择使用器件少，成本低廉，性能可靠，易于实现的方案，中大规模专用集成电路不断涌现。在设计时，应尽量选用新型中大规模集成电路。关于数字逻辑电路的设计的各种元器件的结构、性能请参考附录及其它书籍和文献。 数字钟的组成和原理 数字钟一般由石英振荡器、分频器、计数器、译码器/驱动器、显示器以及校时和报时等几部分组成。这些都是数字电路中应用最广泛的基本电路。逻辑框图如图3-1-1所示，石英晶体振荡器产生的脉冲信号送到分频器，分频器将振荡器输出的脉冲信号分成每秒一次（1HZ）的方波作为秒脉冲，秒脉冲信号送入计数器进行计数，并把累计的结果通过译码以“时”、“分”、“秒”的十进制数字显示出来。 “秒”、“分”计数均由两级计数器组成的六十进制计数电路实现。“时”计数由两级计数器组成的十二或二十四进制计数电路来实现。所有计数结果由对应的译码器和LED（或LCD