数电课程设计报告多功能数字钟电路设计与制作.doc

《多功能数字钟电路设计与制作》 课程设计报告 班 级： 建筑设施智能技术二班 姓 名： ***** 学 号： ******** 指导教师： ***** 2010年 11月 19日 目 录 一、 内容摘要……………………………………………3 二、 设计内容及要求……………………………………3 三、 总设计原理…………………………………………3 四、 单元电路的设计……………………………………6 1、 基于NE555的秒方波发生器的设计……………5 2、 基于74LS160的12\60进制计数器的设计……7 3、 校时电路…………………………………9 五、 设计总电路图………………………………………10 六、 主要仪器及其使用方法……………………………10 七、 设计过程中的问题及解决方案……………………10 八、 心得体会……………………………………………12 九、 附录…………………………………………………13 多功能数字钟的电路设计与制作 一、内容摘要： 数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。它可以实现数字电子时钟功能、仿电台整点报时功能、定时功能这三项基本功能。 二、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“12翻1”，并要求能手动快校时、快校分或慢校时、慢校分。 ②扩展功能定时控制，其时间自定；仿广播电台正点报时—自动报正点时数。 （1）数字电子计时器组成原理 图1数字电子计时器的结构框图 （2）用74LS160实现12进制计数器 （3）校时电路 C1、 C2用于消除抖动。 图3 校时电路4、时基电路 图4 由555定时器构成的多谐振荡器 6、仿电台正点报时电路 仿电台正点报时电路的功能要求是：每当数字钟计时快要到正点时发出声响，通常按照4低音1高音的顺序发出声响，以最后一声高音结束的时刻为正点时刻。 设4声低音（约500Hz）分别发生在59分51秒、53秒、55秒及57秒，最后一声高音（约1kHz）发生在59分59秒，它们的持续时间为1秒。 根据以上设定可得到电台正点报时时的分十位状态Q2M2Q0M2=11（0101），分个位的状态为Q3M1Q0M1=11（1001），秒十位状态为Q2S2Q0S2=11（0101），秒个位的状态为Q0S1=1（1、3、5、7、9）。而发低音还是高音只与秒个位有关，根据设定可列表如表1所示： 由表中的状态可总结出如下结论：秒个位的第三位Q3S1可用来作为鸣低音或高音的控制信号，即 Q3s1=0时，输入500Hz的低频信号至音响电路 Q3S1=1时，输入1kHz的高频信号至音响电路。 表1 正点报时状态功能表 CP（秒） Q3S1 Q2S1 Q1S1 Q0S1 功能 CP(秒) Q3S1 Q2S1 Q1S1 Q0S1 功能 50 0 0 0 0 56 0 1 1 0 停 51 0 0 0 1 鸣低音 57 0 1 1 1 鸣低音 52 0 0 1 0 停 58 1 0 0 0 停 53 0 0 1 1 鸣低音 59 1 0 0 1 鸣高音 54 0 1 0 0 停 00 0 0 0 0 停 55 0 1 0 1 鸣低音 三、单元电路的设计： 1、基于NE555的秒方波发生器的设计 用NE555芯片以及外围电路搭建成一个多谐振荡器，通过设计外围电路的参数输出方波频率为1Hz，故称为秒方波发生器。由于脉冲的占空比对系统的影响不大，故把占空比设计为1/3。输出方波用作计数器及D触发器的clk信号。NE555定时器引脚图如图1所示，脉冲频率公式： f=1／（R1+2R2）C㏑2 选择R1=47K，R2=47K，RV1=2K，C=10μF，形成电路图如图2所示： 图6 图7秒脉冲发生器 （2）基于74ls160的12\60进制计数器的设计 A、数字钟的秒和分位都是从0到60循环计数的，所以可以用用异步清零法设计60进制计数器作为秒和分的计数器。具体电路图如下 图8 74LS160引脚图 图9采用异步清零法设计60进制计数器 图10采用同步置数法设