多功能数字钟的电路设计报告.doc

数字电子技术课程设计 第 PAGE 9 页 共 NUMPAGES 10 页 ____ ____工学院____学院__2007_级__电气及其自动化专业 姓名________ 学号_______________ ………………………………（密）………………………………（封）………………………………（线）……………………………… 课程设计专用封面 设计题目： 数字钟 所修课程名称： 电子课程技术课程设计 修课程时间： 2009 年 12月 07 日至2009年 12 月 18日 完成设计日期： 2009 年 12 月 18 日 评阅成绩： 评阅意见： 评阅教师签名： 年 月 日 多功能数字钟的课程设计 一、设计题目： 多功能数字钟的电路设计 二、设计要求： 1.能直接显示时、分、秒的数字钟，要求二十四为一计数周期。 2.当电路发生走时误差是具有快速校准时、分、秒的功能。 3.整点自动报时，在离整点10s时，便自动发出鸣叫声，步长10s，当鸣声结束时正好为整点。 4.要求电路主要采用中规模集成电路，电源电压+5V. 三、题目分析： 数字电子钟由信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路等组成。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，在此次实验中用555定时器来实现。将标准秒脉冲信号送入“秒计数器”，该计数器采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用24进制计数器，可以实现一天24h的累计。译码显示电路将“时、分、秒”计数器的输出状态经七段显示译码器译码，通过六位LED显示器显示出来。为了使数字钟的功能更加完善，增加了整点报时环节和校时环节。整点报时电路是根据计时系统的输出状态产生一个脉冲信号，然后去触发音频发生器实现报时。校时电路是来对“时、分、秒”显示数字进行校对调整 四、总体方案： 此次设计大概可以分五个部分：秒脉冲产生部分、计数部分、显示部分、校时部分、报时部分。在秒脉冲产生部分中，用555定时器予以实现，通过调节电阻的大小最后得到我们所需要的秒脉冲；在计数电路中，我们采用74LS90这种二-五-十进制计数器，因为它可以同时可以级连组成60进制和24进制，用起来比较方便；用74LS90、CC4511译码器和七段显示数码管便组成多功能数字钟的显示部分；在校时部分中，我们选用的是手动校时的方式，通过按钮产生脉冲来控制74LS90的计数，从而达到计数的目的；在最后的报时部分中，采用逻辑门电路、数据选择器74LS151和74LS00门电路组成控制电路和蜂鸣器加以实现。通过以上几个部分的共同作用，最终达到该项设计的所有要求，设计出一个多功能数字钟。下图为数字钟总设计结构图： 图1 总设计结构图 五、具体实现： (1)秒脉冲产生部分（555定时器） 本设计方案使用555多谐振荡器来产生1HZ的信号。通过改变相应的电阻电容值可使频率微调，不必使用分频器来对高频信号进行分频使电路繁复。虽然此振荡器没有石英晶体稳定度和精确性高，由于设计方便，操作简单，成为了设计时的首选，但是由于与实验中使用的555芯片产生的脉冲相比较，利用晶振产生的脉冲信号更加的稳定，通过电压表的测量能很好的观察到这一点，同时在显示上能够更加接进预定的值，受外界环境的干扰较少，一定程度上优于使用555芯片产生信号方式。最终我们选择了555定时器作为秒脉冲发生器。在555定时器的外部接适当的电阻和电容元件构成多谐振荡器，再选择元件参数使其发出标准秒信号。555定时器的功能主要由上、下两个比较器Ｃ1、Ｃ2的工作状况决定。若复位端 ＲＤ加低电平或接地,可使电路强制复位,不管555电路原处于什么状态,均可使它的输出Ｑ为“0”电平。只要在555定时器电路外部配上两个电阻及两个电容元件,并将某些引脚相连,就可方便地构成多谐振荡器。 555是数字钟脉冲产生的核心部分。为了保证脉冲的准确性与稳定性，R1和R2采用可调电阻，经过不断的调试，R1的阻值大约在15K左右，R2的电阻大约在68K左右，电容C大小为10uF，经过多次调试后可以得到频率为1Hz的秒脉冲，并将其作为整个多功能数字钟的脉冲源，作为计数器计数等功能之用。 (2)计数部分 74LS90是二-五-十进制异步计数