数字显示时钟电路的设计报告.doc

数字显示时钟电路的设计报告 一、 课程设计目的： 1．掌握逻辑门、计数器、译码器等数字集成电路的使用方法；用上述集成电路设计一个时钟电路。 2．熟悉电路设计软件protel的使用方法； 3．通过以上过程，学会独立完成简单数字系统的设计方法。 二、 实验电路原理： 1．时基信号产生电路： 实验所需时基信号通过自激振荡器产生，振荡电路频率为32768Hz。 通过下图由TTL电路组成的晶体振荡器电路，产生秒脉冲初始信号（频率较高，后有分频电路作用），其中电容和电阻取适当的值，可使电路振荡频率接近32768Hz，CT1为调整电容，CT2为耦合电容。 最终由于晶振的原因，实际测得周期为26us左右,符合实验要求。 2．分频电路： 首先，我们选用CD4020、CD4040两块芯片实现分频到秒的信号输出（即1Hz）和分钟的进位信号。4020实现2的13次方分频，即输出4Hz的脉冲，再通过4040即可4分频输出秒的脉冲信号至小数点显示，同时高位计数产生1分钟的信号输出到下级计数器。 然后，用2片74LS160和2片74LS161搭配组合，构成24和60进制的计数器，分别代表小时和分钟的个位及十位信号。原本计划用160做个位计数器，161十位计数，均采用异步计数。可是实验过程中发现，异步设计的情况下，若用160的进位信号直接输入到161时钟信号时，个位“9”的时候就有进位了。不符合设计，后来我们采用161为个位的芯片，计数到“10”时清零且进位。 3．译码器及显示电路： 译码器采用74LS48，同时作为共阴型数码管的驱动电路。 如下图所示，分别为姨妈器和数码管显示电路（小数点需加限流电阻）。 4．其它电路： 消抖电路通过CD4098芯片的两个单稳态触发器实现2个开关按键的消抖作用，如下图所示，开关须接下拉电阻RS1，同时通过CS1、RS2的合理取值（100K、10uf），实现输出正脉冲的高电平时间大于毛刺的间隔，从而达到消抖的作用。 三、PROTEL设计软件： 此次实验运用protel 99 se 软件设计原理图，并生成网表文件，最终进行印制板的设计，通过手动布局，自动布线和人工布线结合的方法实现PCB的设计。 四、设计任务及要求： 用所提供元器件设计和制作一台数字显示时、分，秒用脉冲方式显示的时钟。其具备进行正常的时、分、秒计时功能，并能进行手动校时。 软件用protel绘制出设计的电路原理图和印制板布线图，并分别打印输出。 五、实验设备与器材： 主要元器件： LED数码管×4、译码器74LS48×4 计数器74LS161×2、74LS160×2、CD4020、CD4040各×1 单稳态触发器CD4098、按键开关×2 其他 74LS00 74LS11 74LS21 74LS32 各×1 电阻：1K×1、5.1K×4、100K×2 电容：10uF×2、3300uF、0.1uF各×1 另有逻辑实验箱、示波器、稳压电源、万用表、计算机、打印机等。