基于Multisim的数字时钟设计
东北大学
课程设计报告
课程设计名称:数字电子技术课程设计
专题题目：
指导教师：
学生姓名：学号：
专业：计算机科学与技术班级：
设计日期: 2017 年7 月 3 日~ 2017 年7 月7日
目录
摘要 (3)
Abstract (3)
第1章概述 (4)
1.1设计思路 (4)
1.2主要内容 (4)
第2章课程设计任务及要求 (5)
2.1 设计任务 (5)
2.2 设计要求 (5)
第3章系统设计 (6)
3.1 方案论证 (6)
3.2 系统设计 (6)
3.2.1 结构框图及说明 (6)
3.2.2 系统原理图及工作原理 (7)
3.3单元电路设计 (8)
3.3.1数字时钟秒脉冲信号的设计 (8)
3.3.2器件分析 (8)
3.3.3 计数器设计 (9)
3.3.4 计时电路设计 (11)
3.3.5 数字时钟电路设计 (12)
3.3.6 校时电路 (12)
3.3.7 整点报时 (13)
3.3.8 闹钟电路 (14)
第4章仿真调试 (16)
4.1时钟显示 (17)
4.1.1 时钟显示完整的00:00:00 (17)
4.1.2 时钟完整显示01:00:00 (17)
4.1.3 时钟完整显示23:59:59 (18)
4.1.4 仿真开关校准“秒”电路 (18)
4.1.5 仿真开关校准“分”电路 (19)
4.1.6 仿真开关校准“时”电路 (19)
4.2 整点报时 (20)
4.2.1 07:59:50—07:59:59报时 (20)
4.3 闹钟电路 (21)
4.3.1 7:59:00闹钟设定 (21)
第5章结论 (22)
第6章利用Multisim14.0仿真软件设计体会 (23)
参考文献 (23)
第7章收获、体会和建议 (24)
摘要
时间对于人们来说总是那么的宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人们忘记当前的时间。于是，20世纪末，,电子技术有了飞快地发展，不仅在通信技术上用数字信号替代模拟信号，数字时钟相比模拟钟能给人一种一目了然的感觉，它不仅可以同时显示时、分和秒，并且可以完成准确的校正。数字时钟具有走时精确，校准方便设计和使用简单的特点。对于Multisim软件进行数字时钟的设计和仿真。首先在Multisim创建好数字时钟的总电路图。然后用该软件中的仿真功能进行仿真。一个数字时钟需要振荡器，计数器，译码器和显示器电路精确时间“小时”“分”“秒”与数字显示，并需要校正电路，使其准确的工作，也可有定时和计时功能。数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。在本文中，multisim14.0的基础上设计的数字钟，由数字集成电路，数码组成。
关键词：数字钟，振荡器，计数器译码，显示，仿真
Abstract
The time for people to always so precious，A busy and complex nature of the work is easy to make people forget the current time。So, At the end of the twentieth Century,Electronic technology has been rapid development。Not only in communication technology with digital signal instead of analog signal，but also in our daily life,Digital clock compared to analog clock can give people a feeling of stick out a mile，It not only can display hours, minutes and seconds，And it can accomplish accurate correction.Digital clock is accurate, convenient and simple in design with calibration.For design and simulation with Multisim software in digital clock .We first created Multisim software digital clock circuit diagram of the total.And then use the software’s simulation features in the simulation .a d igital clock to the oscillator,a counter,decoder and display circuit accurately time "hours" "minutes"" seconds" with digital display, and the need for correction circuit ma ke its accurate work, also can have from time to time and timekeeping function. Digital clock and the expansio n of its application, has very realistic significance. In this paper, the Multisim14.0 based on the design of the di gital clock, is composed of a digital integrated circuit, digital display.
Key words: digital clock ,oscillators ,counter , decoding display , simulation
第1章概述
数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播。而且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、无需人的经常调整等优点。数字钟的设计涉及到模拟电子与数字电子技术，其中绝大部分是数字部分、逻辑门电路、数字逻辑表达式、计算真值表与逻辑函数间的关系、编码器、译码器显示等基本原理。现在主要用各种芯片实现其功能，更加方便和准确。Multisim14.0作为一种高效的设计与仿真平台。其强大的虚拟仪器库和软件仿真功能，为电路设计提供了先进的设计理念和方法。
本课题要求设计一个数字电子时钟的控制电路。该电路用于反映电路的时间显示，时钟共有六个显示屏。当电路启动时，以启动时间为初始时间，按正常时间进行计时和报时操作。当需要对时间进行调试的时候需要对时分秒三个部分都进行必要的调时工作。当时间显示为整时（即整点）时需要进行响铃提示操作。
1.1 设计思路
经过以上所述的设计内容及要求的分析，可以将电路分为以下几部分：
1.由秒时钟信号发生器、计时电路和校时电路构成电路。
2.首先由开关控制电路，进而对时间进行调时调分调秒操作，开关电路包括：非门，异或门，与非门，电阻，直流稳压电源。分别控制输出的接通与断开以便达到控制各芯片工作的目的。
3．其次将开关电路输出的信号输入到74LS160芯片分别控制显示时分秒的逐步递增。
4．通过级联将74LS160芯片扩展为24进制和十进制的计数器，秒和分之间，分和时之间的进制为60进制。
5.计时电路中采用两个60进制计数器分别完成秒计时和分计时；24进制计数器完成时计时；采用译码器将计数器的输出译码后送七段数码管显示。
6.校时电路采用开关控制时、分、秒计数器的时钟信号为校时脉冲以完成校时
7.系统应具有整点报时功能，因此，应有译码电路将整点时间识别出来，同时应有报时电路。
8.系统应有定时功能，因此，应有定时输入电路和时间比较电路。
9.系统应具有闹钟功能。
10. 理论部分用Multisim14软件进行仿真，并且达到设计要求。
1.2主要内容
熟悉Multisim14.0仿真软件的应用；设计一个具有显示、校时、整点报时和定时功能的数字时钟,.能独立完成整个系统的设计；用Multisim14.0仿真实现数字时钟的功能
第2章课程设计任务及要求
2.1 设计任务
设计一个数字时钟电路，实现显示时间、调整时间、整点报时、闹铃提醒等功能。
2.2 设计要求
设计数字时钟需要有六个显示屏来显示时间，根据课程设计中提出的需求，设计出的时钟电路应当满足如下要求：
1.启动时钟后，时钟可以进行正常的时间按秒增加；
2.时钟可以正常显示信息；
3.时钟的进制正常，即秒与分之间，分与时之间均为六十进制，当表示小时的部分为24时全体清零；
4.时钟具备整点报时功能，即当显示时间为整点时应当有响铃提示。
5.时钟具备闹铃功能，当时间达到预设时间时应当有响铃提示。
第3章系统设计
3.1 方案论证
根据课程设计中提到的设计要求，结合本学期课程内容及所学，本方案设计了一个“数字电子时钟控制电路”。考虑到“数字电子时钟控制电路”作为数字电子技术课程的基础实践，遂对该设计进行分析后考虑选取片选如下：四位十进制计数器74LS160，二输入与非门74LS00,二输入正与门74LS08，二输入正或门74LS32，非门74LS04，四输入与或门74LS20，74LS85以及电阻、开关、蜂鸣器等。该设计方案主要通过74LS160以及该片选的级联构成所需要的进制计数器并通过各型逻辑门芯片向其他位产生进位信号，构成数字时钟的基本功能，通过74LS85进行比较完成闹铃设定功能。
数字时钟电路主要由时、分、秒三部分组成，秒时钟电路主要由秒脉冲信号发生器、计数器、译码器、数码管组成，秒计数周期60s。同样分时钟电路由计数器、译码器、数码管组成，计数周期为60m，与秒时钟电路不同的是脉冲信号由秒时钟电路提供。时时钟电路采用同样的设计，计数周期为24h。
3.2 系统设计
根据课程设计题目要求，对该电路控制系统进行一系列设计，现说明如下。
3.2.1 结构框图及说明
图3.2.1 数字电子钟框图
说明：数字电子钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间（例如北京时间）一致，故需要在电路上加上一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定，通常使用555定时器产生脉冲，从而得出数字电子钟的功能结构框图如图3.2.1所示。
3.2.2 系统原理图及工作原理
图3.2.2.1 数字电子钟执行原理流程图
根据各单元电路的设计，将555定时器构成的多谐振荡器、校对电路、六十进制秒、分计数器及二十四进制时计数器、开关控制电路、译码及显示电路、整点报时电路和比较器构成的闹钟电路进行整合调试得到所设计的数字电子钟控制电路的总原理图。
3.3单元电路设计
3.3.1数字时钟秒脉冲信号的设计
振荡器可由晶振组成，也可以由555与RC组成的多谐振荡器。由555定时器得到1Hz的脉冲，功能主要是产生标准秒脉冲信号和提供功能扩展电路所需要的信号。
由555定时器构成的1Hz秒时钟信号发生器。下面的电路图产生1Hz的脉冲信号作为总电路的初输入时钟脉冲。由555定时器得到1Hz的脉冲，功能主要是产生标准秒脉冲信号和提供功能扩展电路所需要的信号。
利用555多谐振荡器，优点：555内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小。缺点：要精确输出1Hz脉冲，对电容和电阻的数值精度要求很高，所以输出脉冲既不够准确也不够稳定.
3.3.2器件分析
74LS160分析
在数字钟的控制电路中，分和秒的控制都是一样的，都是由一个十进制计数器和一个六进制计数器串联而成的，在电路的设计中我采用的是统一的器件74LS160D的反馈置数法来实现十进制功能和六进制功能，根据74LS160D的结构把输出端的0110（十进制为6）用一个与非门74LS00引到CLR端便可置
74LS160真值表
CLR LOAD ENP ENT CLK A B C D Q A Q B Q C Q D
0 X X X X X X X X 0 0 0 0
1 0 X X ↑X X X X A B C D 1 1 1 1 ↑X X X X 计数
同样，在输出端的1001（十进制为9）用一个与非门74LS00引到Load端便可置0，这样就实现了十进制计数。在分和秒的进位时，用秒计数器的Load端接分计数器的CLK控制时钟脉冲，脉冲在上升沿来时计数器开始计数。时计数器可由两个十进制计数器串接并通过反馈接成二十四制计数器。
由计数器得到的4位二进制码的必须通过译码后转为人们习惯的数字显示。如12：54：30的二进制码为00010010：01010100：00110000。
秒信号经秒计数器、分计数器、时计数器之后，分别得到“秒”个位、十位、“分”个位、十位以及“时”个位、十位的计时输出信号，然后送至显示电路，以便实现用数字显示时、分、秒的要求。“秒”和“分”计数器应为六十进制，而“时”计数器应为二十四进制。采用10进制计数器74LS160来实现时间计数单元的计数功能。
3.3.3 计数器设计
六十进制计数器
对于74LS160计数，如图所示，秒计数电路由 U1 和 U2 俩部分组成。时计数电路由U3和U4两部分组成。秒、时电路都为六十进制计数器，个位计数单元U2为74LS160十进制计数器，当QDQCQBQA 变成1010时，清零端置0，计数器的输出被置零，又从0000开始，如此重复。
十位计数单元U1为6进制，当QDQCQBQA变成0110时，通过与非门把它的清零端置0，计数器的输出被置零，跳过0110到1001的状态，又从0000开始，如此就是60进制。
用1HZ的脉冲控制U1的计数，用U1的进位端QCC取非门控制U2的计数，保证U1的QDQCQBQA 从1001跳变到0000时，提供给U2一个上升沿脉冲，实现U2的六进制计数。
图3.3.3.1 六十进制计数器
二十四进制计数器
时计时电路与分、秒计时电路相比，首先就是触发信号来源于分计时电路的进位，其计时范围为0-23。故在前面的基础上只需修改及时范围即可。如图所示，时计数电路由 U3 和 U4 俩部分组成。当时个位 U4 计数为 4，U3 计数为 2 时，两片 74LS160复零,从而构成 24 进制计数。
图3.3.3.2 二十四进制计数器
3.3.4 计时电路设计
秒、分计时电路的设计
秒、分计时电路计数周期为60s，触发信号由秒脉冲信号发生器提供，当计数值为59时，下一次触发信号输入时，向前进位并对计数值清零同时开始进入下一个计数周期。
使用六十进制计数器组成秒、分计时电路的设计。
同时用秒计时电路进位端向分计时电路输入进位脉冲，组成一个60×60=3600的秒、分计时电路。
图3.3.4.1 秒、分计时电路设计
时计时电路的设计
在数字电子时钟中，时计时时钟周期都为24h，当触发信号输入时，计数器计数1，累计到23后，下一秒开始清零并向前进位，当计数值达到23时，下一个触发信号输入时，计数器清零同时开始进入下一个计数周期。时计时电路电路设计原理图如下
图3.3.4.2 时计时电路
3.3.5 数字时钟电路设计
数字时钟系统的组成利用上面的六十进制和二十四进制递增计数器子电路构成的数字钟系统如图所示
图3.3.5 数字钟电路系统
以上电路可完成计时周期为24h，可以准确计时，具有“时”（00-23）“分”（00-59）“秒”（00-59）数字显示。
3.3.6 校时电路
数字钟应具有秒校正、分校正和时校正功能，因此，应截断秒个位、分个位和时个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。校正信号可直接取自信号发生器产生的信号；输出端则与分或时个位计时输入端相连。开关采用PB-NO系列代替校正按钮，当其处于断开状态时，正常输入信号可以顺利通过，故校时电路处于正常计时状态；按下开关时，信号通过，校时电路处于校时状态。
校时电路采用开关控制时、分、秒计数器的时钟信号为校时脉冲以完成校时。如图，当开关A,B C 断开时，电路进行正常的计时工作；按下A、B、C，就也可以手动校准时、分和秒时间，每次按下开关一次，只改变一个数。其中A是校时开关,B是较分开关，C是校秒开关，按下时，将秒计时器直接置0。考虑到开关电路中到59秒及开始向前进位，故添加反向器，从而实现开关校时电路
将开关校时加入到时钟电路中，时钟出现误差时，需校准。当数字钟接通电源或者计时出现误差时，需要校正时间。校时是数字钟应具备的基本功能。对校时电路的要求是，在小时校正时不影响分和秒的正常计数；在分校正时不影响秒和小时的正常计数。校时方式有快校时和慢校时两种，快校时是，通过开关控制，使计数器对1Hz的校时脉冲计数。慢校时是用手动产生单脉冲作校时脉冲下图所示为校时电路、校分电路和校秒电路。其中A是校时用的开关，B是校分用的控制开关，C为校秒用的控制开关，它们的控制功能下表所示。校时脉冲采用分频器输出的1Hz脉冲，当或AB分别为0时可进行快校时。如果校时脉冲由单脉冲产生器提供，则可以进行慢校时。
Multisim14.0仿真软件校时的具体设计方法是：用一个PB-NO开关切换计数功能与校时功能，另一端接计数器的脉冲输入端，开关按下连接函数发生器这一端便可以校时，置于计数器的进位端便是计时。不校正时间时开关都处于弹开状态。
图3.3.6.2 开关校时电路
3.3.7 整点报时
电路应在整点前10 秒钟内开始整点报时，即当时间在59 分50 秒到59 分
59 秒期间时，报时电路报时控制信号。当时间在59 分50 秒到59 分59 秒期间时，分十位、分个位和秒十位均保持不变，分别为5、9 和5，因此可将分计数器十位的Qc 和Qa 、个位的Qd 和Qa及秒计数器十位的Qc 和Qa 相与，从而产生报时控制信号。
报时电路可选74LS00、20、32、04、10组合来构成。
整点报时的功能要求时，每当数字钟计时快到整点时发出声响。由原理可知当分钟计数到一个周期向前进位时，蜂鸣器开始工作。
图3.3.7 整点报时电路
3.3.8 闹钟电路
利用上边的二十四进制和六十进制的计数器作为信息的比较源之一，另外利用四片数值比较器
74LS85对小时的个位和十位以及分钟的个位和十位进行比较，如果与设定的时间一样，则产生输出信号，利用7440和7404组成的电路驱动蜂鸣器的鸣叫，鸣叫的时间是一分钟，从**：**：00到**：**：59。
假设：要求上午7时59分发出闹时信号，持续时间为1分钟。7分59分对应数字钟的时个位计数器的状态为（Q 3Q 2Q 1Q 0）HI =0111，分十位计数器的状态为（Q 3Q 2Q 1Q 0）M2=0101, 分个位计数器的状态为（Q 3Q 2Q 1Q 0）M1=1001。若将上述计数器输出为“1”的所有输出端经过与门电路去控制音响电路，可以使音响电路正好在7点59分响，持续1分钟后（8点）停响。所以闹时控制信号z 的表达式为Z=(Q 2Q 1Q 0)HI *(Q 2Q 0)M2*(Q 3Q 0)M1*M,其中M 为上午的信号输出，要求M=1。
用与非门实现可将Z 进行变换，即Z=103202012)()()(M M HI Q Q Q Q M Q Q Q ???其逻辑电路如图，74LS20为4输入二与非门，74LS03为集成电路开路（OC 门）的2输入四与非门，因OC 门的输出端可以进行“线与”，使用时在它们的输出端与电源+5V 端之间应接一电阻R L =3.3Ω。由图可知在上午7点59分时，音响电路的晶体管导通，则扬声器发出1KHz 的声音。持续1分钟到8点整，晶体管因输入端为0而截止，电路停闹。
指定的时刻发出信号，或驱动音响电路“闹时”；或对某装置的电源进行接通或断开“控制”。不管时闹时还是控制，都要求时间准确，即信号的开始时刻与持续时间必须满足规定的要求。
图3.3.8.2 闹钟控制电路
采用开关的形式控制74LS85的定时输入与时钟时间比较，当比较数值一致时产生输出信号1，蜂鸣器工作，工作时长为1分钟。如图所示，采用开关控制方便用户对闹钟时间的设定
图3.3.8.1 闹钟设定控制电路
第4章仿真调试
基于Multisim14的数字电子钟的设计实现了基本的时钟以及对时钟的校准、定时闹钟，整点报时，各个子电路的设计如第三部分子电路设计的结构电路一样，将各个部分连接在一起的整机连调的电路图在multisim14.0平台上进行仿真。
Multisim14.0是一个电路原理设计、电路功能测试的虚拟仿真软件，其元器件库提供数千种电路元器件供实验选用，同时也可以新建或扩充已有的元器件库。有超强板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。Multisim14.0软件进行设计仿真分析的基本步骤为:设计创建仿真电路、原理图电路图、选项的设置、使用仿真仪器、设定仿真分析方法，启动Multisim14.0仿真。
仿真分析开始前可双击仪器图标打开仪器面板。准备观察被测试波形。按下程序窗口右上角的启动／停止开关状态为1，仿真分析开始。若再次按下，启动／停止升关状态为0，仿真分析停止。电路启动后，需要调整示波器的时基和通道控制，使波形显示正常。
在Multisim14.0软件中，根据数字钟的总电路图，设置函数发生器的频率为1Hz，把A开关和B 开关都接到与非门的那端，再运行就可以让数字钟自行计数了。如果运行的太慢可以适当调节函数发生器的频率。如果把A开关接到函数发生器上，就是对小时进行校正，如果把B开关接到函数发生器上那就是对分进行校正。小时的计数是从01到12，不是从00到11，但在校正小时位时初始状态仍为00。
振荡器的仿真可以直接运行，然后用示波器观察现象便可。直流稳压电源的仿真中可以看到用万用表测量出关键点的电压5.123V。用示波器A通道和B通道分别显示整流滤波后电压UI的波形和稳压输出电压UO的波形，从示波器显示窗口可以看出：上面一条锯齿波曲线为UI波形，下面一条线为UO波形。如果以上设计的电路通过模拟仿真分析，不符合设计要求，可通过逐渐改变元器件参数，或更改元器件型号，使设计符合要求，最终确定出元器件参数。并可对更改的电路立即进行仿真分析，观察虚拟结果是否满足设计要求。
4.1时钟显示
4.1.1 时钟显示完整的00:00:00
4.1.2 时钟完整显示01:00:00
4.1.3 时钟完整显示23:59:59
4.1.4 仿真开关校准“秒”电路
4.1.5 仿真开关校准“分”电路
4.1.6 仿真开关校准“时”电路
4.2 整点报时
4.2.1 07:59:50—07:59:59报时
当时钟跳变到07:59:50时，整点报时控制电路蜂鸣器接通，整个过程持续10秒，至07:59:59时停止。
图4.1.1.1 报时开始
图4.1.1.2 报时结束
数字时钟课程设计方案设计方案
课程设计题目名称：数字时钟 专业名称：电气工程及其自动化班级： ******** 学号： *******8 学生姓名： ******* 任课教师： *******
《电子技术课程设计》任务书
2．对课程设计成果的要求〔包括图表（或实物）等硬件要求〕：设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书,语言流畅简洁，文字不得少于3500字。要求图纸布局合理，符合工程要求，使用Protel软件绘出原理图（SCH）和印制电路板(PCB),器件的选择要有计算依据。 3．主要参考文献：⑴《电子技术课程设计指导》彭介华编，高等教育出版社，1997年10月 ⑵《数字电子技术》康华光编著高等教育出版社， 2001年 要求按国标GB 7714—87《文后参考文献著录规则》书写。 4．课程设计工作进度计划： 序号起迄日期工作内容 初步设想和资料查询，原理图的绘画 1 2015.11.18-2015.12.21 仿真调试，元件参数测定，实物的拼接与测试 2 2015.12.21-2016.1.8 叙写设计报告，总结本次设计，论文提交 3 2016.1.8-2016.1.18 主指导教师日期：年月日
摘要 数字时钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛于个人家庭以及办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来了极大的方便。并且数字时钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。报告围绕此次数字钟的设计进行介绍、总结，包含了设计的步骤，前期的准备，装配的过程。在实装时，采用了74LS90进行计数，用CD4060产生秒脉冲，CD4511进行数码管转换显示，还要考虑电路的校时、校分，每块芯片各设计为几进制等等，最后实现了数字钟设计所要求的各项功能：时钟显示功能；快速校准时间的功能。 关键字：数字时钟校时CD4511
用VHDL实现数字时钟的设计[1]
收稿日期:2007-06-04 第一作者 刘竹林 男 27岁 助教 用V HDL 实现数字时钟的设计 刘竹林 李晶骅 (十堰职业技术学院电子工程系,湖北十堰442000) 摘 要:以一款数字钟设计为例,较详细的介绍了如何用VHDL 语言设计数字电路,并给出了部分程序、仿真 波形图,并在MAX +plusII 中进行编译、仿真、下载。由此说明利用VHDL 开发数字电路的优点。 关键词:VHDL ;设计;数字钟;应用电路中图分类号:TN953 文献标识码:A 0 引言 VHDL 硬件描述语言在电子设计自动化(EDA )中扮演 着重要的角色,它的出现极大的改变了传统的设计方法、设 计过程乃至设计观念。由于采用了“自顶向下” (Top 2Down )的全新设计方法,使设计师们摆脱了大量的辅助设计工作, 而把精力集中于创造性的方案与概念构思上,用新的思路来发掘硬件设备的潜力,从而极大地提高了设计效率,缩短了产品的研制周期。 这种设计方法首先从系统设计入手,在顶层进行功能方框图的划分和结构设计。在方框图一级进行仿真、纠错,并用硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述,在系统一级进行验证。然后用综合优化工具生成具体门电路的网表,其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路。由于设计的主要仿真和调试过程是在高层次上完成的,这不仅有利于早期发现结构设计上的错误,避免设计工作的浪费,而且也减少了逻辑功能仿真的工作量,提高了设计的一次成功率。 1 用V HDL 设计一款数字钟 我们设计的数字时钟原理框图如图1。其基本功能划 分为:计数模块(包括秒、分、时)、译码模块、扫描显示控制模块。计数模块由两个60进制计数器和一个24进制计数器组成,分别对秒、分、小时进行计数,当计数到23点59分59秒的时候,即一天结束,计数器清零, 新的一天重新开始计数。 图1 数字时钟原理框图 秒计数器的计数时钟信号为1Hz 的标准信号,可以由系 统板上提供的4MHz 信号通过222分频得到。秒计数器的进位输出信号作为分钟计数器的计数信号,分钟计数器的进位输出信号又作为小时计数器的计数信号。设计一个同时显示时、分、秒6个数字的数字钟,则需要6个七段显示器。若同时点亮这6个七段显示器,则电路中会产生一个比较大的电流,很容易造成电路烧坏,我们通过扫描电路来解决这一问题,通过产生一个扫描信号CS (0)-CS (5)来控制6个七段显示器,依次点亮6个七段显示器,也就是每次只点亮一个七段显示器。只要扫描信号CS (0)-CS (5)的频率超过人的眼睛视觉暂留频率24Hz 以上,就可以达到尽管每次点亮单个七段显示器,却能具有6个同时显示的视觉效果,而且显示也不致闪烁抖动。 其中6位扫描信号一方面控制七段显示器依次点亮,一方面控制6选1选择器输出相应显示数字。 2 模块设计 2.1 VHDL 语言的基本结构 一个独立的设计实体通常包括:实体(EN TIT Y )、结构体(ARCHITECTURE )、配置(CONFIGURA TION )、包集合(PACKGE )、和库(L IBRAR Y )5个部分。其中实体用于描述所设计的系统的外部接口信号;构造体用于描述系统内部的结构和行为;建立输入和输出之间的关系;配置语句安装具体元件到实体—结构体对,可以被看作是设计的零件清单;包集合存放各个设计模块共享的数据类型、常数和子程序等;库是专门存放预编译程序包的地方。VHDL 程序设计基本结构如图2 。 图2 VHDL 程序设计基本结构 2.2 各模块的实现 2.2.1 计数模块(建立VHDL 语言的工程文件) 计数模块由两个60进制计数器和一个24进制计数器组成,分别对秒、分、小时进行计数。其VHDL 源程序相差不大由于篇幅有限,这里我们以秒模块的实现为例。程序如下: library ieee ; use ieee.std -logic -1164.all ;entity counter -60-bcd is 山西电子技术 2008年第1期 应用实践
数字电路电子时钟课程设计
数字电路电子时钟课程设计 整个数字钟由时间计数电路、晶体振荡电路、校正电路、整点报时电路组成。 其中以校正电路代替时间计数电路中的时、分、秒之间的进位，当校时电路处于正常输入信号时，时间计数电路正常计时，但当分校正时，其不会产生向时 进位，而分与时的校位是分开的，而校正电路也是一个独立的电路。电路的信 号输入由晶振电路产生，并输入各电路 方案论证：方案一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。秒信号产生器是整个系统的时 基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用555构成的振荡器加分频器来实现。 优点：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。 方案二秒、分计数器为60进制计数器，小时计数器为24进制计数器。 实现这两种模数的计数器采用中规模集成计数器74LS90构成。 优点：简单易懂，比较好调试。 1 设计原理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。秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用555构成的振荡器加分频器来实现。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。整点报时电路是根据计时系统的输出状态产生一
数字钟的设计与制作过程
数字钟的设计与制作 一、设计指标 1. 显示时、分、秒。 2. 可以24小时制或12小时制。 3. 具有校时功能，可以对小时和分单独校时，对分校时的时候，停止分向小时进位。校时时钟源可以手动输入或借 用电路中的时钟。 4. 具有正点报时功能，正点前10秒开始，蜂鸣器1秒响1秒停地响5次。（选做） 5. 为了保证计时准确、稳定，由晶体振荡器提供标准时间的基准信号。 二、设计要求 1. 画出总体设计框图，以说明数字钟由哪些相对独立的功能模块组成，标出各个模块之间互相联系，时钟信号传输 路径、方向和频率变化，并以文字对原理作辅助说明。 2. 设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。 3. 选择合适的元器件，并选择合适的输入信号和输出方式，在面包板上接线验证、调试各个功能模块的电路。在确 保电路正确性的同时，输入信号和输出方式要便于电路的测试和故障排除。（也可选用Mutisim仿真） 4. 在验证各个功能模块基础上，对整个电路的元器件和布线，进行合理布局，进行整个数字钟电路的接线调试。 三、制作要求 自行在面包板上装配和调试电路，能根据原理、现象和测量的数据检查和发现问题，并加以解决。 四、设计报告要求 1. 格式要求（见附录1） 2. 内容要求 ①设计指标。 ②画出设计的原理框图，并要求说明该框图的工作过程及每个模块的功能。 ③列出元器件清单，并画出管脚分配图和芯片引脚图。 ④画出各功能模块的电路图，加上原理说明（如2、5进制到10进制转换，10进制到6进制转换的原理，个位到 十位的进位信号选择和变换等）。 ⑥画出总布局接线图（集成块按实际布局位置画，关键的连接应单独画出，计数器到译码器的数据线、译码器到数 码管的数据线可以简化画法，但集成块的引脚须按实际位置画，并注明名称）。 ⑦数字钟的运行结果和使用说明。 ⑧设计总结：设计过程中遇到的问题及解决办法；设计过程中的心得体会；对课程设计的内容、方式等提出建议。 五、仪器与工具 1. 直流电源1台。 2. 四连面包板1块。 3. 数字示波器（每两人1台） 4. 万用表（每班2只）。 5. 镊子1把。 6. 线剥钳1把。 7. 斜口钳1把。
电子时钟课程设计_数电课程设计数字电子时钟的实现
电子时钟课程设计_数电课程设计数字电子 时钟的实现 课程设计报告设计题目：数字电子时钟的设计与实现班级： 学号： 姓名： 指导教师： 设计时间： 摘要钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，大大的扩展了原先钟表的报时。诸如，定时报警、按时自动打铃、时间程序自动控制等，这些，都是以钟表数字化为基础的。功能数字钟是一种用数字电路实现时、分、秒、计时的装置，与机械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。从原理上讲，数字钟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。 因此，此次设计与制作数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟，而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及使用方法。通过此次课程设计可以进一步学习与各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。通过仿真过程也进一步学会了Multisim 7的使用方法与注意事项。
本次所要设计的数字电子表可以满足使用者的一些特殊要求，输 出方式灵活，如可以随意设置时、分、秒的输出，定点报时。由于集 成电路技术的发展，，使数字电子钟具有体积小、耗电省、计时准确、 性能稳定、维护方便等优点。 关键词：数字钟，组合逻辑电路，时序电路，集成电路目 录摘要 (1) 第1章概述 (3) 第2章课程设计任务及要求 (4) 2.1设计任务 (4) 2.2设计要求 (4) 第3章系统设计 (6) 3.1方案论证 (6) 3.2系统设计 (6) 3.2.1 结构框图及说明 (6) 3.2.2 系统原理图及工作原理 (7) 3.3单元电路设计 (8) 3.3.1 单元电路工作原理 (8) 3.3.2 元件参数选择···································14 第 4章软件仿真 (15) 4.1仿真电路图 (15) 4.2仿真过程 (16)
数字电子时钟设计
电子技术课程设计 数字电子时钟的设计 摘要： 设计一个周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，具有校时功能和报时功能的电子钟。本系统的设计电路由时钟译码显示电路模块、脉冲逻辑电路模块、时钟脉冲模块、整电报时模块、校时模
块等部分组成。计数器采用异步双十进制计数器74LS90，发生器使用石英振荡器，分频器4060CD及双D触发器74LS74D，整电报时电路用门电路及扬声器构成。 一、设计的任务与要求 电子技术课程设计的主要任务是通过解决一，两个实际问题，巩固和加深在“模拟电子技术基础”和“数字电子技术基础”课程中所学的理论知识和实验技能，基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。电子技术课程设计的主要内容包括理论设计、仿真实验、安装与调试及写出设计总结报告。衡量课程设计完成好坏的标准是：理论设计正确无误；产品工作稳定可靠，能达到所需要的性能指标。 本次课程设计的题目是“多功能数字电子钟电路设计”。要求学生运用数字电路，模拟电路等课程所学知识完成一个实际电子器件设计。 二、设计目的 1、让学生掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统 的设计、安装、测试方法； 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。
三、原理方框图如下 1、图中晶体振荡电路由石英32.768KHZ及集成芯。 2、图中分频器4060BD芯片及D触发器构成分频器。 3、计数器由二——五——十73LS90芯片构成。 4、图中DCD_HEX显示器用七段数码显示器且本身带有译码器。 5、图中校时电路和报时电路用门电路构成。 四、单元电路的设计和元器件的选择 1、十进制计数电路的设计 74LS90集成芯片是二—五—十进制计数器，所以将INB与QA 相连；R0（1）、R0（2）、R9(1)、R9（2）接地（低电平）；INA
数字钟设计(带仿真和连接图)
- 数字电子技术课程设计报告 题目：数字钟的设计与制作 ： 专业：电气本一班 学号：姓名： 指导教师： 时间： - —
一、设计内容 数字钟设计 … 技术指标： （1）时间以24小时为周期； （2能够显示时,分,秒; （3）有校时功能,可以分别对时及分进行单独校时,使其校正到标准时间; (4)计时过程具有报时功能,当时间到达整点前5秒进行蜂鸣报时; (5)为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号. ~ 二、设计时间： 第十五、十六周 三、设计要求： （1）画出设计的电路原理图； $ (2) 选择好元器件及给出参数，在原理图中反应出来； （3）并用仿真软件进行模拟电路工作情况； （4）编写课程报告。
！ 摘要 数字钟实际上是一个对标准频率（1Hz）进行计数的计数电路。振荡器产生的时钟信号经过分频器形成秒脉冲信号，秒脉冲信号输入计数器进行计数，并把累计结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。秒计数器电路计满60后触发分计数器电路，分计数器电路计满60后触发时计数器电路，当计满24小时后又开始下一轮的循环计数。一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、数码显示器等几部分组成。 振荡电路：主要用来产生时间标准信号，因为时钟的精度主要取决于时间标准信号的频率及稳定度，所以采用石英晶体振荡器。 分频器：因为振荡器产生的标准信号频率很高，要是要得到“秒”信号，需一定级数的分频器进行分频。 计数器：有了“秒”信号，则可以根据60秒为1分，24小时为1天的进制，分别设定“时”、“分”、“秒”的计数器，分别为60进制，60进制,24进制计数器，并输出一分，一小时，一天的进位信号。 译码显示：将“时”“分”“秒”显示出来。将计数器输入状态，输入到译码器，产生驱动数码显示器信号，呈现出对应的进位数字字型。 由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路可以对分和时进行校时。另外，计时过程要具有报时功能，当时间到达整点前10秒开始，蜂鸣器1秒响1秒停地响5次。 } 为了使数字钟使用方便，在设计上使用了一个变压器和一个整流桥来实现数字钟电能的输入，使得可以方便地直接插入220V的交流电就可以正常地使用了。关键词数字钟振荡计数校正报时
数字时钟设计实验报告
电子课程设计题目：数字时钟
数字时钟设计实验报告 一、设计要求： 设计一个24小时制的数字时钟。 要求：计时、显示精度到秒；有校时功能。采用中小规模集成电路设计。 发挥：增加闹钟功能。 二、设计方案： 由秒时钟信号发生器、计时电路和校时电路构成电路。 秒时钟信号发生器可由振荡器和分频器构成。 计时电路中采用两个60进制计数器分别完成秒计时和分计时；24进制计数器完成时计时；采用译码器将计数器的输出译码后送七段数码管显示。 校时电路采用开关控制时、分、秒计数器的时钟信号为校时脉冲以完成校时。 三、电路框图： 图一 数字时钟电路框图 译码器 译码器 译码器 时计数器 (24进制) 分计数器 (60进制) 秒计数器 (60进制) 校 时 电 路 秒信号发生器
四、电路原理图： （一）秒脉冲信号发生器 秒脉冲信号发生器是数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量。由振荡器与分频器组合产生秒脉冲信号。 ?振荡器: 通常用555定时器与RC构成的多谐振荡器，经过调整输出1000Hz 脉冲。 ?分频器: 分频器功能主要有两个，一是产生标准秒脉冲信号，一是提供功能 扩展电路所需要的信号，选用三片74LS290进行级联，因为每片为1/10分频器，三片级联好获得1Hz标准秒脉冲。其电路图如下： 图二秒脉冲信号发生器 （二）秒、分、时计时器电路设计 秒、分计数器为60进制计数器，小时计数器为24进制计数器。 ?60进制——秒计数器 秒的个位部分为逢十进一，十位部分为逢六进一，从而共同完成60进制计数器。当计数到59时清零并重新开始计数。秒的个位部分的设计：利用十进制计数器CD40110设计10进制计数器显示秒的个位。个位计数器由0增加到9时产生进位，连在十位部计数器脉冲输入端CP，从而实现10进制计数和进位功能。利用74LS161和74LS11设计6进制计数器显示秒的十位，当十位计数器由0增加到5时利用74LS11与门产生一个高电平接到个位、十位的CD40110的清零端，同时产生一个脉冲给分的个位。其电路图如下：
数字电子时钟课程设计
数字电子技术基础课程设计报告 班级：姓名: 学号： 一、设计目的 1掌握专业基础知识的综合能力。 2完成设计电路的原理设计、故障排除。 3逐步建立电子系统的研发、设计能力，为毕业设计打好基础。 4让学生掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、安装、测试方法。 5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。 6培养书写综合实验报告的能力。 二、设计仪器 1 LM555CH 2 74LS161N 74LS160N 74LS290 3 74LS00 74LS08 4 电源电阻电容二极管接地等 三数字电子钟的基本功能及用途 现在数字钟已成为人们日常生活中：必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性
能稳定、集成电路有体积小、功耗小、功能多、携带方便等优点，，因此在许多电子设备中被广泛使用。 电子钟是人们日常生活中常用的计时工具，而数字式电子钟又有其体积小、重量轻、走时准确、结构简单、耗电量少等优点而在生活中被广泛应用，因此本次设计就用数字集成电路和一些简单的逻辑门电路来设计一个数字式电子钟，使其完成时间及星期的显示功能。 多功能数字钟采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。具有时间显示、走时准确、显示直观、精度、稳定等优点。电路装置十分小巧,安装使用也方便。同时在日期中，它以其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜爱。 四设计原理及方框图 数字钟实际上是一个对标准频率进行计数的计数电路，标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。由图可见：本数字钟电路主要由震荡器、、时分秒计数器、译码显示器构成。它们的工作原理是：由震荡器产生的高频脉冲信号作为数字钟的时间基准，送入秒计数
数字电子时钟逻辑电路设计
《数字逻辑》 课程设计报告 设计题目：数字电子钟 组员：冯燕升、吴永涛、卓小林、蔡卿指导老师：麦山 日期：2013/12/27
摘要数字电子钟是一种用数字显示秒、分、时的计时装置，本次数字时钟电路设计采用GAL系列芯片来分别实现时、分、秒的24进制和60进制的循环电路，并支持手动校正的功能。 关键词数字电子钟；计数器；GAL 1设计任务及其工作原理 用集成电路设计一台能自动显示时、分、秒的数字电子钟，只要将开关置于手动位置，可分别对秒、分、时进行手动脉冲输入调整或连续脉冲输入的校正。 1.1工作原理 本数字电子钟的设计是根据时、分、秒各个部分的的功能的不同，分别用GAL16V8D 设计成六十进制计数器，个位设计成十进制计数器，十位设计成六进制进制计数器（计数从00到59时清零并向前进位）。分部分的设计与秒部分的设计完全相同；用GAL22V10D设计时的个位，设计成二进制计数器，十位设计为四进制计数器，当时钟计数到23时59分59秒时，使计数器的小时部分清零，进而实现整体循环计时的功能。 2电路的组成 2.1 计数器部分：利用GAL22V10和GAL16V8D芯片分别组成二十四进制计数器和六十进制计数器，它们采用同步连接，利用外接标准脉冲信号进行计数。 2.2 显示部分：将三片GAL芯片对应的引脚分别接到实验箱上的七段共阴数码显示管上，根据脉冲的个数显示时间。 3.3 分频器：由于实验箱上提供的时钟脉冲的时间间隔太小，所以使用GAL16V8D和CD4040芯片设计一个分频器，使连续输出脉冲信号时间间隔为0.5s 3设计步骤及方法 3.1 分和秒部分的设计： 分和秒部分的设计是采用GAL16V8D芯片来设计的60进制计数器，具体设计如图1示：
数字钟设计案例
数字电子技术课程设计报告 题目：数字钟的设计与制作 学年：03－04 学期：短学期 专业：通信技术班级： 022 学号：姓名：金雪 指导教师及职称：钱裕禄 讲师 时间：2004年6月25日—2004年7月9日浙江万里学院电子信息学院
一、设计目的 1.熟悉集成电路的引脚安排。 2.掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。 3.了解面包板结构及其接线方法。 4.了解数字钟的组成及工作原理。 5.熟悉数字钟的设计与制作。 二、设计要求 1．设计指标 时间以24小时为一个周期； 显示时、分、秒； 有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间； 计时过程具有报时功能，当时间到达整点前5秒进行蜂鸣报时； 为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。 2．设计要求 画出电路原理图（或仿真电路图）； 元器件及参数选择； 电路仿真与调试； PCB文件生成与打印输出。 3．制作要求自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。 4．编写设计报告写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 三、设计原理及其框图 1．数字钟的构成 数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。图3-1所示为数字钟的一般构成框图。 图3-1 数字钟的组成框图
⑴晶体振荡器电路 晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Ｈz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。 ⑵分频器电路 2）次分频后得到1Hz的方波分频器电路将32768Ｈz的高频方波信号经32768（15 信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器。 ⑶时间计数器电路 时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，而根据设计要求，时个位和时十位计数器为12进制计数器。 ⑷译码驱动电路 译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。 ⑸数码管 数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管，本设计提供的为ＬＥＤ数码管。 2．数字钟的工作原理 １）晶体振荡器电路 晶体振荡器是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。 图3-2所示电路通过ＣＭＯＳ非门构成的输出为方波的数字式晶体振荡电路，这个电路中，ＣＭＯＳ非门Ｕ１与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，Ｕ２实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电阻Ｒ１为非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容Ｃ１、Ｃ２与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个１８０度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。 晶体XTAL的频率选为32768H Z。该元件专为数字钟电路而设计，其频率较低，有利于减少分频器级数。 从有关手册中，可查得C1、C2均为30pF。当要求频率准确度和稳定度更高时，还可接入校正电容并采取温度补偿措施。 由于CMOS电路的输入阻抗极高，因此反馈电阻R1可选为10MΩ。较高的反馈电阻有利于提高振荡频率的稳定性。 非门电路可选74HC00。
微机原理课程设计报告-数字时钟的实现(附代码)
合肥工业大学 计算机与信息学院 课程设计 课程：微机原理与接口技术设计专业班级：计算机科学与技术x班学号： 姓名：
一、设计题目及要求： 【课题6】数字时钟 1．通过8253 定时器作产生秒脉冲定时中断。在中断服务程序中实现秒、分、小时的进位（24小时制）。 2．在七段数码管上显示当前的时分秒（例如，12 点10 分40 秒显示为121040）。 3．按“C”可设置时钟的时间当前值（对准时间）。 二、设计思想： 总体思想： 1、功能概述： 实验箱连线： 本实验建立在Dais实验箱基础上完成的基本连线及程序如下: 138译码器： A,B,C,D,分别连接A2,A3,A4,GS； y0连接8253的CS片选信号； y1连接8259的CS片选信号； 8253连线： 分频信号T2接8253的CLK0； 8253的OUT0接8259的IR7； 8253的gate信号接+5V； 8259连线： 8259的数据线接入数据总线；
本程序包括显示模块，键盘扫描模块，时间计数模块，设置模块等几个模块， （1）程序运行后，LED显示000000初始值，并且开始计数 （2）按C键进行设置初始时间，考虑到第一个数只能是0，1，2，当第一个数显示2时第二个数只能显示0~4，同理下面各位应满足时钟数值的合理的取值； （3）在手动输入初始值时，按D键进行回退1位修改已设置值，连续按D键可以全部进行删除修改。 2、主程序设计 主程序中完成通过调用子程序完成对8253及8259的初始化，对8259进行中断设置。主要在显示子程序和键盘子处理程序之间不断循环，8253每一秒给8259一个刺激，当8259接受到刺激后会给CPU一个中断请求，CPU会转去执行中断子程序，而中断子程序设置成时间计数加，即完成电子表的整体设计。详细流程图见图三-1。 3、LED显示子程序设计 本程序显示部分用了6个共阳极LED作为显示管，显示程序要做到每送一次段码就送一次位码，每送一次位码后，将位码中的0右移1位作为下次的位码，从而可以实现从左到右使6个LED依次显示出相应的数字。虽然CPU每隔一定时间便执行显示程序，但只要这个时间段不太长，由于人眼的视觉作用，就可以在6个LED上同时见到数字显示。 4、键盘扫描子程序设计 本程序需要用键盘对时间的初始值进行设置，因此对键盘扫描的子程序需要满足的功能如下： 判断是否是C键，若不是就返回至主程序，若是C键就开始对时间初始值进行设置，同时因注意到第一个值不可以超过2，第一个数是2时第二数不能超过4，余下的同理要满足时间数值的取值范围呢，若不是合法输入不予反应继续等待输入。当遇到输入数值错误时可以按下D键进行删除一位重新设置；当6位初始值全部设置成功后，电子表将自动开始走表。 5、时间运算子程序设计 该子程序的主要功能是对时、分、秒的运算，并把运算出的最终结果存到事先已经开辟
数字电路课程设计--数字时钟
数字电路课程设计--数字时钟
《数字时钟》技术报告 概要 数字钟是一个将“时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒。一个基本的数字钟电路主要由秒信号发生器、“时、分、秒、”计数器、译码器及显示器组成。由于采用纯数字硬件设计制作，与传统的机械表相比，它具有走时准，显示直观，无机械传动装置等特点。 本设计中的数字时钟采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”的显示和调整。通过采用各种集成数字芯片搭建电路来实现相应的功能。具体用到了555震荡器，74LS90及与非，异或等门集成芯片等。该电路具有计时和校时的功能。 在对整个模块进行分析和画出总体电路图后，对各模块进行仿真并记录仿真所观察到的结果。 实验证明该设计电路基本上能够符合设计要求！ 一、系统结构。 （1）功能。 此数字钟能显示“时、分、秒”的功能，它的计时周期是24小时，最大能显示23时59分59秒，并能对时间进行调整和校对，相对于机械式的手表其更为准确。 （2）系统框图。
译码器译码器译码器 时计数分计数秒计 校时电路 振荡器分频器 系统方框图 （3）系统组成。 1.秒发生器：由555芯片和RC组成的多谐振荡器，其555上3的输出频率由接入的电阻与电容决定。 2.校时模块：由74LS03中的4个与非门和相应的开关和电阻构成。 3.计数器：由74LS90中的与非门、JK触发器、或门构成相应芯片串接得到二十四、六十进制的计数器，再由74LS90与74LS08相连接而得到秒、分、时的进分别进位。 4.译码器：选用BCD锁存译码器4511，接受74LS90来的信
多功能数字钟的设计与实现
多功能数字钟的设计与实现一、实验目的 1．掌握数字钟的设计原理。 2．用微机实验平台实现数字钟。 3．分析比较微机实现的数字钟和其他方法实现的数字钟。 二、实验内容与要求 使用微机实验平台实现数字钟。 1．基本要求如下： 1) 24 小时制时间显示。 2) 3) 4)可以随时进行时间校对。 整点报时。 闹钟功能，要求设置起闹时间时，不影响时钟的正常走时。 2．提高要求 1) 2)校时时相应位闪烁。能够设置多个起闹点。 三、实验报告要求 1．设计目的和内容 2．总体设计 3．硬件设计：原理图（接线图）及简要说明 4．软件设计框图及程序清单 5．设计结果和体会（包括遇到的问题及解决的方法） 四、系统总体设计 根据设计要求，初步思路如下： 1）计时单元由定时/计数器8253的通道0 来实现。定时采用硬件计数和软件技术相结合的方式，即通过8253产生一定的定时时间，然后再利用软件进行计数，从而实现24小时制定时。8253定时时间到了之后产生中断信号，8253在中断服务程序中实现时、分、秒的累加。 2）时间显示采用实验平台上的6个LED数码管分别显示时、分、秒，采用动态扫描方式实现。 3）校时和闹铃定时通过键盘电路和单脉冲产生单元来输入。按键包括校时键、闹钟定时键、加1键和减1键等。
4） 报警声响用蜂鸣器产生，将蜂鸣器接到 8255 的一个端口，通过输出电平的高低来 控制蜂鸣器的发声。 系统硬件设计主要利用微机实验平台上的电路模块。硬件电路主要由键盘电路、 单脉冲产生单元、8253 定时计数器、8255 并行接口单元、8259 中断控制器、LED 显 示电路和蜂鸣器电路等等。系统的硬件电路设计框图如图 1 所示。 图 1 硬件电路框图 五、硬件设计 根据设计思路，硬件电路可通过实验平台上的一些功能模块电路组成，由于实验平台 上的各个功能模块已经设计好，用户在使用时只要设计模块间电路的连接，因此，硬件电 路的设计及实现相对简单。完整系统的硬件连接如图 2 所示。硬件电路由定时模块、按键 模块、数码管显示模块和蜂鸣器模块组成。 Q6 路 图 2 系统硬件电路图 微机系统 8253 8255 8259 数码管显示 电路 键盘电路 蜂鸣器电路 单脉冲发生 单元 单脉冲发 生单元 键盘电路 8255 PA0 PB0 PC 8253 OUT0 GATE0 Clk0 地址 CS1 译码 CS2 电路 CS3 CS4 数码管显示模块 8259 IRQ2 IRQ3 IRQ5 PC BUS 蜂鸣器 单脉冲发 生单元
数电课程设计多功能数字钟的设计与实现
课程设计任务书 题目: 多功能数字钟的设计与实现 初始条件： 本设计既可以使用集成译码器、计数器、定时器、脉冲发生器和必要的门电路等，也可以使用单片机系统构建多功能数字钟。用数码管显示时间计数值。 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、课程设计工作量：1周。 2、技术要求： 1）设计一个数字钟。要求用六位数码管显示时间，格式为00：00：00。 2）具有60进制和24进制（或12进制）计数功能，秒、分为60进制计数，时为24进制（或12进制）计数。 3）有译码、七段数码显示功能，能显示时、分、秒计时的结果。 4）设计提供连续触发脉冲的脉冲信号发生器， 5）具有校时单元、闹钟单元和整点报时单元。 6）确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。 3、查阅至少5篇参考文献。按《******大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。 时间安排： 1、2013年 3 月18 日，布置课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。 2、2013 年3 月22日至2013 年5 月10 日，方案选择和电路设计。 3、2013 年5 月25 日至2013 年7 月2 日，电路调试和设计说明书撰写。 4、2013 年7 月5 日，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 1 引言 (1) 1.1 数字钟简介 (1) 1.2 EWB简介 (1) 2 方案选择 (3) 3 系统框图 (4) 4 分电路设计 (5) 4.1 脉冲产生电路 (5) 4.1.1设计要求 (5) 4.1.2所需元件 (6) 4.1.3元件介绍 (6) 4.1.4参数计算 (7) 4.1.5电路设计 (8) 4.2计数电路 (9) 4.2.1秒电路 (9) 4.2.2分电路 (11) 4.2.3时电路 (13) 4.3显示电路 (14) 4.3.1所需元件 (14) 4.3.2元件介绍 (14) 4.3.3原理说明 (14) 4.3.4电路设计 (15) 4.4整点报时电路 (15)
数字时钟的设计与仿真
湖北民族学院 课程设计报告 数字时钟设计与仿真 课程：电子线路课程设计 专业：电子信息科学与技术 班级： 0312409 学号： 031240910 学生姓名：谢加龙 指导教师：易金桥 2014年 06月 21日
信息工程学院课程设计任务书 2014-06-21
摘要 基于单片机AT89c51设计而成的简易数字电子时钟，其主要功能皆由对单片机编程即由软件完成，外围硬件电路只包括报时电路、键盘输入电路和显示电路三个模块。具有外围硬件电路简单、运行功能可靠的优点。 关键词：单片机时钟键盘输入显示
目录 1、系统设计要求 (1) 1.1 基本功能 (1) 1.2扩展功能 (1) 2、硬件设计 (2) 2.1系统设计方案选择 (2) 2.2系统原理框图 (2) 2.3各单元的功能描述 (2) 2.4电路连接图 (2) 2.5元器件清单列表 (2) 2.6所用芯片的管脚图 (2) 3、软件设计 (3) 3.1主程序的流程图 (3) 3.2键盘扫描程序流程图 (3) 3.3发声程序流程图 (3) 3.4总程序 (3) 4、调试 (4) 4.1仿真调试 (4) 4.2硬件调试 (4) 5、总结 (5) 参考文献 (6)
1、系统设计要求 1.1 基本功能 （1）、要求准确显示“时”、“分”、“秒”，24 小时制； （2）、具有整点报时功能，在每小时59 分51 秒、53 秒、55 秒、57 秒发出低音，59秒整发出高音； （3）、系统工作符合一般时钟要求。 1.2扩展功能： （1）、具有校时功能，用户可修改“时”、“分”，且互不影响； （2）、可切换12 小时制和24 小时制。
数字电子钟设计说明..
数字电子钟课程设计 一、设计任务与要求 (1)设计一个能显示时、分、秒的数字电子钟，显示时间从00: 00: 00到23: 59: 59; (2)设计的电路包括产生时钟信号，时、分、秒的计时电路和显示电路(3)电 路能实现校正 (5)整点报时 二、单元电路设计与参数计算 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。 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，本实验采用一片74LS90 和两片74LS160实现，得到需要的秒脉冲信号。
3. 计数器 秒脉冲信号经过计数器，分别得到“秒”个位、十位、“分”个位、十位以及 “时”个位、十位的计时。“秒” “分”计数器为六十进制，小时为二十四进制。 （1）六十进制计数 由分频器来的秒脉冲信号，首先送到“秒”计数器进行累加计数，秒计数器应完 成一分钟之内秒数目的累加，并达到 60秒时产生一个进位信号。本作品选用一 片74LS161和一片74LS160采取同步置数的方式组成六十进制的计数器。 （2）二十四进制计数 “24翻1”小时计数器按照“ 00— 01—02,, 22—23— 00—01”规律计数。与生 活中计数规律相同。二十四进制计数同样选用74LS161和74LS160计数芯片。但 清零方式采用的是异步清零方式。 MMgM 加 EHagij Z 1 进位信号 脉冲
数字时钟设计与制作
数字时钟设计 学院：电气与电子工程学院 班级: 学号： 姓名：
数字时钟设计 一、设计目的 数字电子技术的迅速发展，使各种类型集成电路在数字系统、控制系统、信号处理等方面得到了广泛的应用。为了适应现代电子技术的迅速发展需要，能够较好的面向数字化和专用集成电路的新时代，数字电路综合设计与制作数字钟，可以让我们了解数字时钟的原理。在实验原理的指导下，培养了分析和设计电路的能力。并且学会检查和排除故障，提高分析处理实验结果的能力。 二、设计要求 1、掌握各芯片的逻辑功能及使用方法 2、数字时钟时的计时要求为24翻1，分和秒的计时要求为60进制 3、准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时钟 4、写出设计、实验总结报告。 三、电路中主要元件及功能 1、芯片74LS290 74LS290的逻辑符号图如下： 74LS290的主要功能如下： 置“0”功能：当S9（1）.S9（2）=0，且R0（1）=R0（2）=1时，计时器置“0“，即Q3 Q2 Q1 Q0=0000 置“9”功能：当S9（1）=S9（2）=1且R0（1）.R0（2）=0时，计时器置“9”，即Q3 Q2 Q1 Q0=1001 计数功能：当S9（1）.S9（2）=0，且R0（1）.R0（2）=0时，输入计数脉冲
CP，计数器开始计数。计数脉冲由CP0输入，从Q0输出时，则构成一位二进制计数器；计数脉冲由CP1输入， Q3Q2Q1输出时，则构成异步五进制计数器；若将Q0和CP1相连，计数脉冲由CP0输入，输出为Q3Q2Q1Q0时，则构成8421BCD码异步十进制计数器；若将Q3和CP0相连，计数脉冲由CP1输入，从高位到低位输出为Q0Q1Q2Q3时，则构成5421BCD码异步十进制加法计数器。 2、芯片CD4511 CD4511的逻辑符号图如下： CD4511是一个用于驱动共阴极 LED（数码管）显示器的 BCD 码—七段码译码器，特点是：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流，可直接驱动LED显示器。 3、芯片CD4060 CD4060逻辑符号图如下： CD4060由一振荡器和14级二进制串行计数器位组成，振荡器的结构可以是RC 或晶振电路，CR为高电平时，计数器清零且振荡器使用无效。所有的计数器位均为
数字电子钟设计报告
《电子线路课程设计报告》 系别：自动化 专业班级：自动化0803 学生姓名：冯刚 指导教师：朱定华 （课程设计时间：2010年05月31日——2010年06月12日） 华中科技大学武昌分校
目录 1．课程设计目的 (3) 2．课程设计题目描述和要求 (3) 3．课程设计报告内容.....................................................................3-9 3.1实验名称 (3) 3.2实验目的 (3) 3.3实验器材及主要器件 (3) 3.4数字电子钟基本原理 (4) 3.5数字电子钟单元电路设计、参数计算和器件选择..............................4-8 3.6数字电子钟电路图 (8) 3.7数字电子钟的组装与调试............................................................8-9 4．总结 (9) 参考文献 (10)
1．课程设计目的 ※掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、安装、测试方法； ※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；※提高电路布局﹑布线及检查和排除故障的能力； ※培养书写综合实验报告的能力。 2．课程设计题目描述和要求 （1）设计一个有“时”、“分”、“秒”（12小时59分59秒）显示，且有校时功能的电子钟； （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； （4）选做：整点报时。在59分51秒、53秒、55秒、57秒输出500Hz音频信号，在59分59秒时输出1000Hz信号，音频持续1s，在1000Hz荧屏结束时刻为整点。 3．课程设计报告内容 3.1实验名称 数字电子钟 3.2实验目的 ·掌握数字电子钟的设计、组装与调试方法； ·熟悉集成电路的使用方法。 3.3实验器材及主要器件 （1）74LS48（6片）（2）74LS90（5片）（3）74LS191（1片）（4）74LS00（5片）（5）74LS04（3片）（6）74LS74（1片）（7）74LS2O（2片） （8）555集成芯片（1片） （9）共阴七段显示器（6片）（10）电阻、电容、导线等（若干）