电子时钟数电课程设计.doc

数字电子钟逻辑电路设计一、 简述数字电子钟是一种用数字显示秒、分、时、日的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确，显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到了广泛的应用。小到人们日常生活中的电子手表，大到车站、码头、机场等公共场所的大型数显电子钟。二、设计任务和要求用中、小规模集成电路设计一台能显示日、时、分、秒的数字电子钟，要求如下：1. 由晶振电路产生1Hz标准秒信号。2. 秒、分为0059六十进制计数器。3. 时为0023二十四进制计数器。4. 周显示从1日为七进制计数器。5. 可手动校时：能分别进行秒、分、时、日的校时。只要将开关置于手动位置，可分别对秒、分、时、日进行手动脉冲输入调整或连续脉冲输入的校正。6. 整点报时。整点报时电路要求在每个整点前呜叫五次低音（500Hz），整点时再呜叫一次高音（1000Hz）。三、总体设计方案方框图及各部分电路设计数字电子钟的电路组成方框图如图1所示。图1 数字电子钟框图由图1.1可见，数字电子钟由以下几部分组成：秒脉冲发生器；校时电路；六十进制秒、分计数器，二十四进制计时计数器；秒、分、时的显示部分等。根据设计任务和要求，对照数字电子钟的框图，可以分以下几部分进行模块化设计。1. 秒脉冲发生器脉冲发生器是数字钟的核心部分，由于在仿真软件multism10.0中没有CD4060，为简化起见，用1.5V、150HZ代替脉冲发生器。电路图如图2所示。图2 替代秒脉冲发生器2. 计数译码显示秒、分、时、日分别为60、60、24、7进制计数器、秒、分均为60进制，即显示0059，它们的个位为十进制，十位为六进制。时为二十四进制计数器，显示为0023，个位仍为十进制，而十位为三进制，但当十进位计到2，而个位计到4时清零，就为二十四进制了。周为七进制数，按人们一般的概念一周的显示日期“1、2、3、4、5、6、7”，所以我们设计这个七进制计数器，应根据译码显示器的状态表来进行，如表1所示。所有计数器的译码显示均采用BCD七段译码器。Q4 Q3 Q2 Q1显示0 0 0 110 0 1 020 0 1 130 1 0 040 1 0 150 1 1 060 1 1 17图3 60进制秒计数器及显示 图4 60进制分计数器及显示图5 0023二十四进制小时计数器及显示 图6 7进制星期计数器及显示图3图6中计数器选用教材中最常用的74LS160D十进制计数器。3. 校时电路在刚刚开机接通电源时，由于日、时、分、秒为任意值，所以，需要进行调整。置开关在手动位置，分别对时、分、秒、日进行单独计数，计数脉冲由单次脉冲或连续脉冲输入。4. 整点报时电路当时计数器在每次计到整点前六秒时，需要报时，这可用译码电路来解决。即当分为59时，则秒在计数计到54时，输出一高电平去打开喇叭，使报时声呜叫6声，直至秒计数器计到58时，当秒计数到59时，则去驱动另一个喇叭输出而鸣叫1声。图7为组合逻辑电路，当分钟为59分时，54s59s输出端X2有效；X2图7 整点报时电路四、整体电路图图8 数字电子钟逻辑整体电路图五、器件清单名称个数显示器DCD_HEX7计数器74LS160D7直流电源VCC 5V7与门NC7S08_5V 10与非门NC7S00_5V 4或门NC7S35_5V 5交流电源150HZ、5V1接地Ground1开关1六、总结与体会在做本次课程设计的过程中，我们按照电路参考图来连接各个元件，发现有好多元件找不到，也并不了解其使用和功能，如单次或连续脉冲模块、分频器中的CD4060、译码器74LS248。所以，我下组决定不能完全按照所给的电路参考图进行设计。我小组就在网上找了一些可以实现的方案来实现其模块的功能，选其最佳方案实现。整个过程花了不少时间，可当做完时才发现做这个数字钟是不是想象那么难的一件事，主要是在调试时花了不少时间，其间换了不少器件，有的器件在理论上可行，但在仿真运行中就无法看到效果，所以调试花了我不少时间，有时无法找出错误便更换器件重新接线以使电路正常运行。在实际的操作过程中，能把理论中所学的知识灵活地运用起来，并在调试中会遇到各种各样的问题，电路的调试提高了我们解决问题的能力，学会了在设计中独立解决问题，也包括怎样去查找问题。似乎所有的事都得自己新手去操作才会在脑海中留下深刻的印象，这个小小的课程设计让我可以熟练的操作MULTISIM软件，也了解了不少器件的功能的应用，也加深了对数字电路认识和理解。本次课程设计主要是用软件仿真，让我们深刻认识到我们的能力还有待提高。