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数
字
电
子
钟
设
计
报
告
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。目前,数字钟的功能越来越强,并且有多种专门的
大规模集成电路可供选择。
经过了数字电路设计这门课程的系统学习,特别经过了关于组合
逻辑电路与时序逻辑电路部分的学习,我们已经具备了设计小规模集
成电路的能力,借由本次设计的机会,充分将所学的知识运用到实际
中去。
本次课程设计要求设计一个数字钟,基本要求为数字钟的时间周
期为24小时,数字钟显示时、分、秒,数字钟的时间基准一秒对应
现实生活中的时钟的一秒。供扩展的方面涉及到定时自动报警、按时
自动打铃、定时广播、定时启闭路灯等。因此,研究数字钟及扩大其
应用,有着非常现实的意义。
1.课程设计目的:
(1)掌握数字电子钟的设计、组装与调试方法;
(2)进一步巩固所学的理论知识,提高运用所学知识分析和解决实
际问题的能力;
(3)提高电路布局﹑布线及检查和排除故障的能力;
(4)培养书写综合实验报告的能力。
2.课程设计指标:
(1)设计一个有“时”、“分”、“秒”(23小时59分59秒)显示的
电子钟;
(2)用中小规模集成电路组成电子钟,并在实验箱上进行组装、调
试;
(3)画出框图和逻辑电路图,写出设计、实验总结报告;
3.实验器材及主要器件
(1)74LS47(6片)
(2)CD4518(5片)
(3)74LS00(1片)
(4)74LS04(1片)
(5)555集成芯片(1片)
(6)共阳七段显示器(6片)
(7)电阻、电容、导线等(若干)
4.数字电子钟基本原理
数字电子钟的逻辑框图如图所示。它由555集成芯片构成的振荡
电路、分频器、计数器、显示器和校时电路组成。555集成芯片构成
的振荡电路产生的信号经过分频器作为秒脉冲,秒脉冲送入计数器,
计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器显示时间。
5.数字电子钟单元电路设计
(1)振荡器
石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易
调整。它还具有压电效应,在晶体某一方向加一电场,则在与此垂直
的方向产生机械振动,有了机械振动,就会在相应的垂直面上产生电
场,从而机械振动和电场互为因果,这种循环过程一直持续到晶体的
机械强度限止时,才达到最后稳定。这用压电谐振的频率即为晶体振
荡器的固有频率。一般来说,振荡器的频率越高,计时精度越高,但
耗电量将增大。如果精度要求不高也可以采用由集成电路定时器555
与RC组成的多谐振荡器。如图所示。
(2)分频器
由于振荡器产生的频率很高,要得到秒脉冲,需要分频电路。分
频器的作用是将由石英晶体产生的高频信号分频成基时钟脉冲信号
和扩展部分所需的频率。本实验由集成电路定时器555与RC组成的
多谐振荡器,产生2KHz的脉冲信号。故采用2片中规模集成电路计
数器CD4518来实现,得到需要的秒脉冲信号。CD4518可以组成二分
频电路和十分频电路。用CD4518组成二分频的电路如图1;用CD4518
组成十分频的电路如图2。
图1
ENQ4
输入CrCP输出
图2
输入ENQ4输出
CrCP
清零
表:CD4518的功能表
输入输出
CKCREN
上升沿L
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