数字逻辑课程设计-数字钟.docx
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1、数字逻辑课程设计-数字钟 第一篇:数字规律课程设计-数字钟 安徽工业高校 数字规律课程报告 课程名称:数字钟 姓名: 专业班级: 指导老师: 2022/05/31 1.数字钟的组成及基本原理 图A 如图A所示,数字钟电路系统由主体电路和扩展电路两大部分组成。其中主体电路完成数字钟的基本功能,即:能精确计时,以数字形式显示小时、分秒的时间;小时计时以“24进1,分和秒的计时以“60进1;具有校正时和分的功能。扩展电路完成数字钟的扩展功能。 1.1系统的工作原理: 振荡器产生稳定的高频脉冲信号,作为数字中的时间基准,然后经分频器输出标准秒脉冲。秒计数器满60后向分计数器进位,分计数器满60后向小时
2、计数器进位,小时计数器依据“24翻1规律计数。计数器的输出分别经译码器送显示器显示,计时出现误差时可以进行校时、校分。各扩展电路必需在主体电路正常运行的状况下才能进行功能扩展。 2.各单元电路的基本原理 2.1振荡器电路 振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精确度确定了数字钟的精确程度。一般来说,振荡器的频率越高,计时精度越高,但耗电量增大且分频级数多。一般有如下几种方案构成振荡器电路: 方案1:如图1-1所示为电子手表集成电路中的晶体振荡器电路,常取晶振的频 率为32768Hz,因其内部有15级2分频集成电路,所以输出端正好可得 到1Hz的标准脉冲。该方案优点是走时精确及稳定,集成度
3、高,所需芯 片少。 方案2:由集成电路定时器555与RC组成的多谐振器,电路图如图1-2。输出频 率为1000Hz。该方案的优点是起振简洁,振荡周期调整范围广,缺点是 频率稳定性差,精度低,所以在本试验中不宜运用。 方案3:由集成规律门与RC组成的对称式多谐振荡器,可以输出频率为1MHz的 脉冲。该方案的优点是精度高,集成简洁,所需元器件少。 由于此次设计所供应的芯片主要是74ls00且方案三精度较高,连线简洁所以选用方案三。 2-1 2-2 2.2分频器电路 分频器的功能主要有两个:一是产生标准秒脉冲信号,二是供应功能扩展电路所需要的信号。选用中规模集成芯片74ls90可以完成上述功能,用6
4、个级联即可以得到1Hz的脉冲,该方案原理简洁,易于调试,且可以得到各种频率的脉冲,适合功能的扩展。因此此次设计选用该方案。 2.3计数器电路 分和秒都是模M=60的计数器,它们的个位都是十进制计数器,而十位则是六进制计数器。时计数器是一个“24翻1的特殊进制计数器,即当数字钟的计时器运行到23时59分59秒时,秒的个位计数器再输入一个秒脉冲时,数字钟应自动显示为00时00分00秒,实现日常生活中习惯用的计时规律。 修改由于都不多于十进制,则可以用6个中规模集成电路计数器74ls90来实 现计数。该方案功能灵敏,芯片统一便于调试与组装。 2.4校时校分电路 当数字钟接通电源或者计时出现误差时,均
5、需要校正时间。对校时电路的要求是,在进行小时校正时不影响分和秒的计时,同理,在进行分校正时不影响时和秒的正常计数。其实现方法可以是将校时校分信号干脆加到分、时计数器上,因此校时校分电路事实上是一个输入信号的转换开关。以下是几种方案: 方案1:简洁的手动开关,如图1-4-1所示,正常工作时,s指向A,校时时只 需使s指向B。这种电路简洁,但是开关的通断产生随机的机械抖动信 号,不易限制其稳定性。 方案2:如图1-4-2所示,用三个与非和一个可调电位实现信号的转换,当正常 工作时,电位器动滑头指向B,这时CP=C0;当需要校时,动滑头指向A, 此时CP等于秒脉冲,两个电容可以滤去滑动中产生的干扰信
6、号。 方案3:三个与非门和基本RS触发器。基本RS触发器可以完全消退开关的机械 抖动,是最正确的一种校时校分电路。 1-4-1 2-4-2 2.5扩展电路 随着技术的进展,这种具有基本功能的数字钟并不能满意人们的要求,所以通常要根据不同人的需要进行功能的扩展,下面依据人们常用到的数字钟功能供应了几种扩展电路方案: 方案1:仿广播电台整点报时电路。要求是:每当数字钟计时到整点或快到整 点时发出音响,通常依据4低音1高音的依次发出间断声响,一最终 一声高音结束的时刻为整点时刻。 方案2:定时限制电路。定时限制电路可以使数字钟在规定的时刻发出信号,或 驱动音响电路进行“闹时;或限制某装置电源的接通或
7、断开实现定时控 制。具体电路图见图1-6-1 方案3:报整点时数电路。功能是:每当数字钟计时到整点时发出声响,且几点 响几声。实现这一功能的电路要经过三个阶段的工作:分进位脉冲到来 时小时计数器加1;报时计数器应记录此时的小时数;报时计数器起先 做减法计数,每减一个脉冲,音频电路鸣叫一声,直到计数器的值为零。 具体电路如图1-6-2。此方案较为困难。 由于材料有限,本次设计选用接法较为简洁但功能好用的方案1 2-6-1 闹时电路 2-6-2 报整点时数电路 3、具体电路及参数计算 3.1振荡器 选用由集成规律门与RC组成的时钟脉冲源振荡器,可以输出频率为1MHz的脉冲。具体方案电路如下列图3-
8、1 3-1 对称式多谐振荡器 3.2分频器 本设计接受6片74ls90级联成610分频电路得到1Hz频率脉冲,且可以得到用于扩展电路所需要的各种频率。具体接线图如下列图2-2 3-2 分频电路 3.3时分秒计数器 选用6片74ls90来实现计数功能,其中分个位、秒个位刚好个位是十进制,分十位和秒十位是六进制,时十位只能显示0、 1、2三个数字。如图2-3-1。分计时和秒计时中当Q 1、Q2全为1时,R0 1、R02均为高,计时器清零实现60进制。如图2-3-2,时计数中当十位Q1和个位Q2均为1时,十位个位上R0 1、R02 全为高,计时器清零实现24进制。 3-3-1 二十四进制计数器 3-
9、3-2 六十进制计数器 3.4译码显示电路 本设计运用BS201和CD4511配套运用实现译码显示功能。下列图为一个一码显示的配套电路,本次设计中需运用6套来显示我们所需要视察到的数字。 译码显示电路 3.5校时校分电路 本次设计接受方案3,用三个与非门和基本RS触发器来实现校分/时功能。其中基本RS触发器可以完全消退开关的机械抖动。具体电路如图3-5 3-5 校时校分电路 3.6整点报时电路 仿电台整点报时要求在快到整点时按4低音1高音的依次发出间断声响,一最终一声高音结束的时刻为整点时刻。设4声低音接受50HZ分别发生在59分51秒、53秒、55秒、57秒、59秒,它们的持续时间为1S。由
10、此可见,分十位和个位的计数器的状态分别为秒十位计数器的状态为ABCDM2QQQQ=0101,ABCDM1QQQQ=1001,秒十位计数器的状态为ABCDS2 QQQQ=0101。秒个位计数器DS1Q的状态可用来限制500HZ和50HZ 的音频。表2-6-1列出了秒各位计数器的状态,由表可得只有当CM2AM2QQ=11, DM1AM1QQ=11,CS2AS2QQ=11及AS1Q=1时,音响电路才能工作。音响电路中接受射级输出端,推动8欧德蜂鸣器,三极管基极串接1K欧限流电阻,是为了防止电流过大损坏蜂鸣器,三极管选用高频功率管即可,本设计运用8085NPN型三极管,具有方向特性可以节省一个非门。整
11、点报时的电路图如图3-6 3-6 整点报时电路 其次篇:数字电路课程设计数字钟 四川工业科技学院 电子信息工程学院课程设计 专业名称:电子信息工程 课程名称:数字电路课程设计 课题名称:自动节能灯设计 设计人员:蔡志荷 指导老师:廖俊东 2022年1月10日 模拟电子技术课程设计任务书 一、课题名称:数字钟的设计 二、技术指标: 1驾驭数字钟的设计、组装和调试方法。 2娴熟运用proteus仿真软件。 3熟识各元件的作用以及留意事项。 三、要求: 1设画出总体设计框图,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。 2设计各个功能模块的电路图,加上原理说明。 3选择合适
12、的元器件,设计、选择合适的输入信号和输出 方式,确保电路正确性。 指导老师:廖俊东 学生:蔡志荷 电子信息工程学院 2022年1月 10日 课程设计报告书评阅页 课题名称:数字钟的设计 班级:15级电子信息工程4班 姓名:蔡志荷 2022年1月 10日 指导老师评语: 考核成果:指导老师签名: 20 年月 书目 摘要 . 1 第1章设计任务与要求 . 2 1.1 设计指标数字钟简介 . 2 1.2 具体要求 . 2 1.3 设计要求 . 3 第2章元件清单及主要器件介绍 . 4 2.1 元件清单 . 4 2.2 主要器件介绍 . 4 2.2.1 74LS90计数 . 4 2.2.2 74LS4
13、7 . 5 2.2.3 七段数码显示器 . 7 第3章设计原理与电路 . 8 3.1 计时电路 . 8 3.1.1 计秒、计分电路 . 8 3.1.2 计时电路 . 10 3.2 校时电路 . 11 3.2.1 报时锁存信号 . 13 3.2.2 报时 . 13 第4章仿真结果及误差分析 . 15 4.1 试验结果 . 15 4.2 实时分析 . 15 第5章设计总结 . 16 参考文献. 17 四川工业科技学院数字电路课程设计 摘要 本次课程设计的主题是数字电子钟。干电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒计数器、显示器、整点报时电路组成。秒信号产生器是整个系统的时基信号,它干脆确定计时系统的精
14、度,这里用多谐振荡器加分频器来实现。将标准秒信号送入“秒计数器,“秒计数器接受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。“分计数器也接受60进制计数器,每累计60分钟,发出一个“时脉冲信号,该信号将被送到“时计数器。“时计数器接受24进制计时器,可实现对一天24小时的累计。译码显示电路将“时、“分、“秒计数器的输出状态送到七段显示译码器译码,通过七位LED七段显示器显示出来。整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号,然后去触发蜂鸣器实现报时。 数字电子时钟优先编码电路、译码电路将输入的信号在显示器上输出;用限制电路和调整开关对LED显示的时间
15、进行调整,以上两部分组成主体电路。通过译码电路将秒脉冲产生的信号在报警电路上实现整点报时功能等,构成扩展电路。本次设计由震荡器、秒计数器、分计数器、时计数器、BCD-七段显示译码/驱动器、LED七段显示数码管设计了数字时钟电路,可以实现:计时、显示,时、分校时,整点报时等功能。 关键词:数字时钟,振荡器,计数器,报时电路 四川工业科技学院数字电路课程设计 第1章 设计任务与要求 1.1 设计指标数字钟简介 数字钟电路是一款经典的数字规律电路,它可以是一个简洁的秒钟,也可以只计分和时,还可以计秒、分、时,分别为12进制或24进制,外加校时和整点报时电路。 数字钟已成为人们日常生活中必不行少的生活
16、日用品。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、消遣带来极大的便利。由于数字集成电路技术的进展和接受了先进的石英技术,使数字钟具有走时精确、性能稳定、集成电路有体积小、功耗小、功能多、携带便利等优点。 因此本次设计就用数字集成电路和一些简洁的规律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。多功能数字钟接受数字电路实现对“时、“分、“秒数字显示的计时装置。具有时间显示、走时精确、显示直观、精度、稳定等优点,电路装置特别小巧,安装运用也便利而受宽阔消费的宠爱。 1.2 具体要求 1、驾驭组合规律电路、时序规律电路及数字规律电路系统的设计、安
17、装、测试方法; 2、进一步稳固所学的理论学问,提高运用所学学问分析和解决实际问题的实力; 3、提高电路布局,布线及检查和解除故障的实力。 四川工业科技学院数字电路课程设计 1.3设计要求 1、设计一个有“时、“分、“秒23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,并在试验箱上进行组装、调试 3、画出框图和规律电路图、写出设计、试验总结报告。 4、整点报时。在59分51秒时输出信号,音频持续10秒,在结束时刻为整点。 四川工业科技学院数字电路课程设计 第2章 元件清单及主要器件介绍 2.1 元件清单 1、74LS906个 2、74LS476个 3、74LS0
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