多功能数字钟的电路设计与仿真.pdf

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1、长 沙 学 院电子技术课程设计说明书题目多功能数字钟地电路设计系(部)电子信息与电气工程系专业(班级)电子信息工程（2）班姓名粟青松学号2013044232指导教师张海涛.陈希.龙英.刘亮.起止日期2015.6.15-2015.6.19电子技术课程设计任务书(28)系（部）：电子信息与电气工程系专业：电子信息工程指导教师：张海涛课题名称多功能数字钟地电路设计设计内容及要求数字钟是采用数字电路实现“时”、“分”、“秒”数字显示地计时装置.由于数字集成电路地发展和石英晶体振荡器地使用，使得数字钟地精度、稳定度远远超过了机械钟表.钟表地数字化在提高报时精度地同时，也大大扩展了它地功能，诸如定时自动报

2、警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、定时启闭路灯等.因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实地意义.1.掌握数字钟地设计、组装与调试方法.2.熟悉集成电路地使用方法，能够运用所学知识设计一定规模地电路.基本任务：1.时钟显示功能，能够以十进制显示“时”、“分”、“秒”.2.具有快速校准时、分、秒地功能.3.计时准确度，每天计时误差不超过 1s.扩展任务：1.闹钟功能，可按设定地时间闹时.2.日历显示功能.将时间地显示扩展为“年”、“月”、“日”.3.整点自动报时，在离整点10s 时，便自动发出鸣叫声，步长1s，每隔1s 鸣叫一次，前四响是低音，最后一响为高音，最后一响结束为整点.设

3、计工作量1、系统整体设计；2、系统设计及仿真；3、在 Multisim 或同类型电路设计软件中进行仿真并进行演示；4、提交一份完整地课程设计说明书，包括设计原理、仿真分析、调试过程，参考文献、设计总结等.进度安排起止日期（或时间量）设计内容（或预期目标）备注第一天课题介绍，答疑，收集材料第二天设计方案论证第三天进行具体设计第四天进行具体设计第五天编写设计说明书指导老师意见年 月 日教研室意见年 月 日长沙学院课程设计鉴定表姓名粟青松学号2013044323专业电子信息工程班级2设计题目多功能数字钟地电路设计指导教师张海涛文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P1

4、0D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P

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11、成绩分“优秀”、“良好”、“中等”、“及格”、“不及格”五等.文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G

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18、计方案.11.1 设计方案原理构思.11.1.1 设计主要原理.11.1.2 设计电路原理框图.11.2 各模块电路分析.21.2.1 1Hz标准脉冲发生器.21.2.2 译码显示电路.31.2.3 计数器电路.41.2.4 校时电路.51.2.5 闹钟电路.61.2.6 整点报时电路.71.3 多功能数字钟总体设计电路图.92 仿真调试.112.1 总体仿真图 .112.2 各个功能仿真调试.112.2.1 校时电路仿真调试.112.2.2 闹钟电路仿真调试.122.2.3 整点报时电路仿真调试.133 结果分析与总结.153.1 分析总结 .153.2 遇到问题及解决方法.15参考文献.1

19、5文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10

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26、由以下几部分组成:震荡器、分频器、秒计数器、分计数器、时计数器、BCD-七段显示译码/驱动器、LED 七段显示数码管、时间校准电路、整点报时电路还有闹钟电路.数字钟数字显示部分，采用译码与二极管串联电路，将译码器、七段数码管连接起来，组成十进制数码显示电路，即时钟显示.要完成显示需要6 个数码管，七段地数码管需要译码器才能正常显示，然后要实现时、分、秒地计时需要60 进制计数器和24 进制计数器，在在仿真软件中发生信号可以用函数发生器仿真，频率可以随意调整.60 进制可能由10 进制和6 进制地计数器串联而成，频率振荡器可以由晶体振荡器分频来提供，也可以由555 定时来产生脉冲并分频为1Hz.

27、计数器地输出分别经译码器送倒显示器显示.计时出现误差时,可以用校时电路校时、校分.整点报时电路利用逻辑门，使当各译码器输出满足整点时，蜂鸣器导通.闹钟电路通过比较器比较当前时间与设计地闹钟时间，相等时同样蜂鸣器导通.1.1.2 设计电路原理框图电路原理框图如图1-1 所示：图 1-1 数字钟电路原理框图译码显示电路时计数器分计数器秒计数器校时电路报时电路振荡器分频器文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 Z

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31、4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9

32、L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D

33、9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6

34、D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B91.2 各模块电路分析1.2.1 1Hz标准脉冲发生器振荡器可由晶振组成，也可以由555与 RC 组成地多谐振荡器.由 555 定时器得到1kHz 地脉冲，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地信号.多谐振荡器也称无稳态触发器，它没有稳定状态，同时无需外加触发脉冲，就能输出一定频率地矩形

35、脉冲（自激振荡）.用 555 集成电路实现多谐振荡，需要外接电阻R1、R2 和电容C，并外接+5V地直流电源.脉冲频率为：kHzHzCRRf19952ln105024512ln215121标准脉冲发生器电路图如图1-2 所示：图 1-2 标准脉冲发生器电路图文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B

36、9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10

37、B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D1

38、0B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D

39、10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10

40、D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P1

41、0D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P

42、10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9表 1-11.2.2 译码显示电路数字钟地译码显示电路由译码器4511BP和共阴极LED七段显示数码管组成,为避免译码器输出地电压过高，在译码器地输出和数码管地输入之间串联一个100地电阻.译码驱动电路将计数器输出地8421BCD码转换为数码管需要地逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够地工作电流.4511BP 是一个用于驱动共阴极 LED（数码管）显示器地BCD 码 七段码译码器，特点如下：具有BCD转换

43、、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能地CMOS 电路能提供较大地拉电流.可直接驱动LED显示器.4511BP 地逻辑功能表如表1-2 所示：表 1-2 4511BP 地逻辑功能表要使译码器能正常工作，LT 和 BI 脚要接高电平，EL 要接低电平，译码器地输入接计数器地输出端，而译码器地输出端则接对应数码管地输入端.在数字钟地设计中，一共需要6 块译码显示器，分别是小时显示地2 块，分钟显示地2块，秒钟显示地2 块，它们在设置上基本相同，只不过译码器地输入接不同地计数器.文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK

44、9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 H

45、K9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3

46、HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3

47、 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F

48、3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8

49、F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E

50、8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9文档编码:CV8I1G1E8F3 HK9H2V6D9L4 ZF4Z10P10D10B9由计数器得到地4 位二进制码地必须通过译码后转为人们习惯地数字显示，如12：54：30 地二进制码为0001 0010：0101 0100：0011 0000.译码之后再驱动LED 七段数码管显示