数字电子钟设计.ppt

数字电子钟设计 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望一、设计任务和基本要求一、设计任务和基本要求 设计任务：设计任务：用中、小规模集成电路设计一台数字电子钟用中、小规模集成电路设计一台数字电子钟基本要求如下：基本要求如下：l采采用用LED显显示示累累计计时时间间“时时”、“分分”、“秒秒”。l具有校时功能。具有校时功能。二、设计步骤二、设计步骤 图图1 数字电子钟系统框图数字电子钟系统框图 1秒信号发生器秒信号发生器l秒秒信信号号发发生生器器是是数数字字电电子子钟钟的的核核心心部部分分，它它的的精精度度和和稳稳定定度度决决定定了了数数字字钟钟通通常常用用晶晶体体振振荡荡器器产产生生的的脉脉冲冲经经过过整整形形、分分频频获获得得1Hz的秒脉冲。的秒脉冲。图图2 秒信号发生器秒信号发生器 注：鼓励同学们查阅资料、利用其他方法设计秒信号发生电路 利用利用555定时器设计定时器设计注：鼓励同学们查阅资料、利用其他方法设计秒信号发生电路 设计方法二设计方法二2秒、分、时计数器设计秒、分、时计数器设计 秒秒、分分计计数数器器为为60进进制制计计数数器器，小小时时计计数数器器为为24进进制制计计数数器器。实实现现这这两两种种模模数数的的计计数数器器采采用用中中规规模模十十进进制制集集成成计计数数器器。使使用用“置置数数法法”或或“清清零零法法”以以及及利利用用计计数数器器的的级级联联方方法法，可可实实现现任任意意进进制制的的计计数数器。器。（1）60进制计数器进制计数器 首首先先将将两两片片十十进进制制集集成成计计数数器器设设置置成成十十进进制制加加法法计计数数器器，将将第第一一片片计计数数器器的的进进位位输输出出连连到到第第二二片片计计数数器器的的进进位位输输入入，这这样样两两片片计计数数器器最最大大可可实实现现100进进制制的的计计数数器器。现现要要设设计计一一个个60进进制制的的计计数数器器，可可利利用用“置置数数法法”或或“清清零零法法”的的方方法法实实现现。当当计计数数器器输输出出“2Q3Q2Q1Q0、lQ3Q2Q1Q0=0110、0000”时时，通通过过门门电电路路形形成成一一置置数数脉脉冲冲，使使计数器归零。此电路可作为秒、分计数器。计数器归零。此电路可作为秒、分计数器。二片二片二片二片74LS29074LS290可构成可构成可构成可构成100100以内的计数器以内的计数器以内的计数器以内的计数器例：例：例：例：6060进制计数器进制计数器进制计数器进制计数器二十四分频输出二十四分频输出二十四分频输出二十四分频输出.0010(2)0010(2)0100(4)S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C0计数计数脉冲脉冲S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C0十位十位个位个位两位十进制计数器（两位十进制计数器（两位十进制计数器（两位十进制计数器（100100进制）进制）进制）进制）（2）24进制计数器进制计数器 同理当个位计数状态为同理当个位计数状态为“Q3Q2Q1Q0=0100”，十位计数器状态为十位计数器状态为“Q3Q2Q1Q0=0010”时，要求计数器归零。通时，要求计数器归零。通过把个位过把个位Q2、十位十位Q1相与后的信号送到个相与后的信号送到个位、十位计数器的置数端，使计数器复零，位、十位计数器的置数端，使计数器复零，从而构成从而构成24进制计数器。进制计数器。二片二片二片二片74LS29074LS290可构成可构成可构成可构成100100以内的计数器以内的计数器以内的计数器以内的计数器例：二十四进制计数器例：二十四进制计数器例：二十四进制计数器例：二十四进制计数器二十四分频输出二十四分频输出二十四分频输出二十四分频输出.0010(2)0010(2)0100(4)S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C0计数计数脉冲脉冲S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C0十位十位个位个位两位十进制计数器（两位十进制计数器（两位十进制计数器（两位十进制计数器（100100进制）进制）进制）进制）注意事项注意事项l触发方式（上升沿触发方式（上升沿/下降沿触发）下降沿触发）l清零信号清零信号l进制进制lTTL/CMOS3译码显示电路译码显示电路 译码电路的功能是将译码电路的功能是将“秒秒”、“分分”、“时时”计数器的输出代码进行翻译，变成相应的数字。计数器的输出代码进行翻译，变成相应的数字。用于驱动用于驱动LED七段数码管的译码器驱动七段数码管的译码器驱动LED七段七段共阳极（共阴极）显示数码管。由共阳极（共阴极）显示数码管。由LED七段数码七段数码管组成的一位数码显示电路。若将管组成的一位数码显示电路。若将“秒秒”、“分分”、“时时”计数器的每位输出分别接到相应七段计数器的每位输出分别接到相应七段译码器的输入端，便可进行不同数字的显示。注译码器的输入端，便可进行不同数字的显示。注意应在译码器输出与数码管之间串联的意应在译码器输出与数码管之间串联的R为限流为限流电阻。电阻。注意事项注意事项l数码管的类型（共阴数码管的类型（共阴/共阳）共阳）lTTL/CMOS4校时电路校时电路数数字字钟钟启启动动后后,每每当当数数字字钟钟显显示示与与实实际际时时间间不不符符时时,需要根据标准时间进行校时。需要根据标准时间进行校时。l校校“秒秒”时，有两种方法：时，有两种方法：（1）采采用用等等待待校校时时。将将琴琴键键开开关关K1按按下下，此此时时利利用用门门电电路路封封锁锁，使使秒秒信信号号进进入入不不到到“秒秒计计时时器器”中中，此此时时暂暂停停秒秒计计时时。当当数数字字钟钟秒秒显显示示值值与与标标准准时时间间秒秒值值相相同同时时，立立即即松松开开K1，数数字字钟钟秒秒显显示示与与标准时间秒计时同步运行，完成秒校时。标准时间秒计时同步运行，完成秒校时。（2）采采用用清清零零（置置零零）校校时时，当当将将琴琴键键开开关关K1按按下，使得秒计数器置零，实现秒校时。下，使得秒计数器置零，实现秒校时。l校校“分分”、“时时”的原理比较简单，采用加速校的原理比较简单，采用加速校时。例如分校时使用时。例如分校时使用G2、G3、G4三与非门，当三与非门，当进行分校时时，按下琴键开关进行分校时时，按下琴键开关K2，由于门由于门G3输出输出高电平，秒脉冲信号直接通过高电平，秒脉冲信号直接通过G2、G4门电路被送门电路被送到分计数器中，使分计数器以秒的节奏快速计数。到分计数器中，使分计数器以秒的节奏快速计数。当分计数器的显示与标准时问数值相符时，松开当分计数器的显示与标准时问数值相符时，松开K2即可。当松开即可。当松开K2时，门电路时，门电路G2封锁秒脉冲，封锁秒脉冲，输出高电平，门电路输出高电平，门电路G4接受来自秒计数器的输出接受来自秒计数器的输出进位信号，使分计数器正常工作。同理，进位信号，使分计数器正常工作。同理，“时时”校时电路与校时电路与“分分”校时电路工作原理完全相同。校时电路工作原理完全相同。注意事项注意事项lTTL/CMOSl设计出合理的逻辑关系并构成电路设计出合理的逻辑关系并构成电路5电路调试电路调试l(1)标准秒信号调试标准秒信号调试l用用示示波波器器观观察察标标准准秒秒信信号号的的输输出出应应为为一一标标准准秒秒信信号波形。号波形。l(2)时、分、秒及显示电路的调试时、分、秒及显示电路的调试l将将秒秒信信号号分分别别引引入入到到时时、分分、秒秒计计数数器器单单元元电电路路中，观察电路的工作情况。中，观察电路的工作情况。l(3)校时电路的测试校时电路的测试l将秒信号分别引入到校时电路中，分别按下将秒信号分别引入到校时电路中，分别按下K1及及K2，检查分计数器及时计数器的工作情况。检查分计数器及时计数器的工作情况。二、设计成果及要求二、设计成果及要求l课程设计结束时，应完成下列设计成果：课程设计结束时，应完成下列设计成果：l1课程设计说明书；课程设计说明书；l2设计图纸，即整个系统的电路图。设计图纸，即整个系统的电路图。课程设计说明书撰写要求如下：课程设计说明书撰写要求如下：1编写内容要求编写内容要求l按按照照课课程程设设计计任任务务书书的的要要求求，编编写写课课程程设设计计说说明明书书（不不少少于于30003000字字）。要要求求内内容容正正确确，语语言言力力求求简简练练，表表达达清清楚楚。说说明明书书中中的的计计量量单单位位、制制图、制表、公式、缩略词和符号应遵循国家的有关规定。图、制表、公式、缩略词和符号应遵循国家的有关规定。l说明书应包括以下内容：说明书应包括以下内容：l（1 1）封面）封面l（2 2）目录）目录l（3 3）摘要）摘要l（4 4）正文）正文l系系统统概概况况、总总体体设设计计方方案案的的论论证证及及选选择择、原原理理说说明明、设设计计计计算算及及元元器器件选择等。件选择等。l（5 5）总结与致谢）总结与致谢l本次课程设计的收获、意见或建议、对指导教师的致谢等。本次课程设计的收获、意见或建议、对指导教师的致谢等。l（6 6）参考文献）参考文献2 2课程设计说明书撰写规范课程设计说明书撰写规范l一一律律采采用用A4A4带带页页眉眉的的打打印印纸纸、用用黑黑色色签签字字笔或钢笔手写，要求字迹工整。笔或钢笔手写，要求字迹工整。l设计图纸绘制要求如下：设计图纸绘制要求如下：一律采用一律采用A3A3纸、用铅笔手绘，图纸右纸、用铅笔手绘，图纸右下角要有标题栏。下角要有标题栏。三、三、设计成绩评定设计成绩评定l1考核依据考核依据l（1）学生在课程设计期间的实际表现及工作能力；）学生在课程设计期间的实际表现及工作能力；l（2）课课程程设设计计说说明明书书、设设计计图图纸纸等等设设计计成成果果的的完完成成质量。质量。l2评分方式评分方式l课程设计成绩按百分制计分，课程设计成绩按百分制计分，其中：其中：考勤占考勤占20%，设计图纸质量占设计图纸质量占30%，设计说明书占设计说明书占30%。答辩答辩占占20%四、四、参考文献参考文献l1 秦秦曾曾煌煌.电电工工学学（下下册册）M.北北京京：高高等等教教育育出版社出版社.2005.2005l2 康康华华光光.电电子子技技术术基基础础（模模拟拟部部分分）M.北北京：京：高等教育出版社高等教育出版社.2006.2006l3 康康华华光光.电电子子技技术术基基础础（数数字字部部分分）M.北北京：京：高等教育出版社高等教育出版社.2006.2006l4 姚姚福福安安.电电子子电电路路设设计计与与实实践践M.济济南南：山山东科学技术东科学技术出版社出版社.2005.2005五、本次课程设计特别说明五、本次课程设计特别说明l关于课程设计说明书：关于课程设计说明书：1、需要用统一的格式（统一封面，统一纸的样式）、需要用统一的格式（统一封面，统一纸的样式）2、严禁抄袭！（包括课程设计说明书和课程设计图纸）、严禁抄袭！（包括课程设计说明书和课程设计图纸）l关于设计内容：关于设计内容：1、鼓励同学们查阅资料，创新设计，如果设计有新意，则、鼓励同学们查阅资料，创新设计，如果设计有新意，则会给予加分。会给予加分。2、要求上机调试，且需要将软件存档。、要求上机调试，且需要将软件存档。l关于课程设计期间的纪律问题：关于课程设计期间的纪律问题：1、严禁在机房玩游戏看电影等娱乐活动，否则取消上机资、严禁在机房玩游戏看电影等娱乐活动，否则取消上机资格，以旷课记录。格，以旷课记录。2、允许请假，但不允许无故请假和旷课。、允许请假，但不允许无故请假和旷课。本次课程设计时间安排本次课程设计时间安排l周一：上午设计讲解，下午上机。周一：上午设计讲解，下午上机。l周二：上午自己查阅资料，自己设计，下周二：上午自己查阅资料，自己设计，下午讲解课程设计说明书书写。午讲解课程设计说明书书写。l周三：上午上机，下午自己设计。周三：上午上机，下午自己设计。l周四：完成图纸以及课程设计说明书周四：完成图纸以及课程设计说明书l周五：手绘图纸和手写课程设计说明书上周五：手绘图纸和手写课程设计说明书上交，验收，答辩，课程设计结束。交，验收，答辩，课程设计结束。