学位论文_数字电路数字电子钟逻辑电路设计.docVIP

数字电路课程设计报告 设计课题： 数字电子钟逻辑电路设计 班 级：13级电子科学与技术 姓 名： 学 号： 指导老师： 设计时间：2016年1月18日~20日 学 院：物理与信息工程学院 内容摘要 数字电子钟是一种用数字显示秒、分、时、日的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确、显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到了广泛的应用：小到人们日常生活中的电子手表，大到车站、码头、机场等公共场所的大型数显电子钟。数字电子时钟是一个对标准频率（1Hz）进行计数的计数电路。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟，以保证其频率的稳定。以16进制芯片74HC161设计成 目 录 一、 内容提要 二、 设计任务和要求 三、 总体方案选择的论证 四、 单元电路的设计、元器件选择和参数计算 五、 电路图 六、 组装与调试 七、 所用元器件 八、 设计总结 九附录 数字电子钟逻辑电路设计 内容提要 本次课程设计的目的是通过设计与实验，了解CD4060、CD4511，74HC74、74HCl61、74HC00、74HC04等芯片的功能和管脚排列，进一步理解设计方案与设计理念，扩展设计思路与视野。 二、设计任务和要求 用中小规模集成电路设计一台能显示日、时、分秒的数字电子钟，要求如下： 1．由晶振电路产生1Hz 标准秒信号。 2．秒、分为00—59六十进制计数器。 3．时为00—23二十四进制计数器。 4．周显示从1—日为七进制计数器。 5．可手动校正：能分别进行秒、分、时、日的校正。只要将开关置于手动位 置，可分别对秒，分、时、日进行手动脉冲输入调整或连续脉冲输入的校正。 三、总体方案的论证 系统框图 根据设计方案，对照数字电子钟的框图，可分为以下几个模块进行设计： 秒脉冲发生器、计数译码、数码显示、校正电路 秒脉冲发生器:是数字钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量。通常用晶体振荡器发出的脉冲经过整形、分频获得1Hz标准秒脉冲。 计数译码:秒、分、时、日分别为60、60、24 和7 进制状态表计数器。秒、分均为六十进制，即显示00～59，它们的个位为十进制，十位为六进制。时为二十四进制计数器，显示为00～23，个位仍为十进制，而十位为三进制，但当十进位计到2，而个位计到4 时清零，就为二十四进制了。 数码显示:采用共阴的数码管。 校正电路:由于走时不准确而造成显示的时间跳变过快或过慢，此时就要对表进行校准。这一功能利用手动单脉冲或连续脉冲输入对其进行校准。 四、单元电路的设计、元器件选择和参数计算 元器件选择 74HC00：2输入端四与非门，极限电源电压7V。74HC04：内含6组相同的反相器,极限电源电压7V。 74HC74：是个双D触发器，可以做成二分频,极限电源电压7V。 74HC161：可预置同步4位二进制计数器，即16进制，异步复位工作电压到6V，可以与74LS161互替兼容。 CD4060：14级计数器，最大可以进行14分频，电压范围宽，应该可以工作在3V～15V。 CMOS BCD—锁存/7 段译码/驱动器，用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码—七段码译码器，电源电压范围：3V~18V。 晶振：32768Hz的晶振经过15分频可以得到1Hz的信号。 单元电路设计 Q0 Q1 Q2 Q3 状态表 0 Q1 Q2 Q3 Y 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 2 1 1 0 0 3 0 0 1 0 4 1 0 1 0 5 0 1 1 0 6 1 1 1 0 7 0 0 0 1 8 1 0 0 1 9 Q3Q2Q1Q0分别对应 1、晶振电路 该电路产生Hz和Hz,3引脚输出 2、日和时电路 小时是二十四进制个位是时进位时置位周是让HC161芯片 3、秒、分电路 2Hz输出经芯片二分频后，得到秒脉冲信号，经开关后与74HC161的2端口时钟信号连接。秒个位是十进制0—9。Q0Q1Q2Q3引脚代表 （1）整体电路 （2）晶振电路 图中CD406014为分频 （3）秒、分电路 （4）时、日电路 六、组装与调试 分为 调试晶振模块的秒脉冲信号用开发板为模块供电连接开发板的数码管和Hz信号输出通过观察数小灯的闪烁频率来计算秒脉冲信号10秒闪烁10次，即1秒闪烁一次，输出信号即为1Hz，然后调试4Hz，与1Hz信号调试方法一样。再调试秒、分，没有问题，调试日时，数码管显示有问题，经检查，数码管2个引脚短接了。修改后，测试无误，调试完成。 七、所用元器件 器件名称 型号 数量 芯片 74HC00 1 74HC04 1 74HC74 1 74HC161 7 CD4060 1 CD4511 7 晶体振荡器 327