整点报时数字钟毕业论文

题目：多功能数码种的设计一、设计目的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，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟从原理上讲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，我们此次设计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实用方法.且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路.通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法.三、原理框图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。 （a） 数字钟组成框图2．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。一般输出为方波的数字式晶体振荡器电路通常有两类，一类是用ＴＴＬ门电路构成；另一类是通过ＣＭＯＳ非门构成的电路，本次设计采用了后一种。如图（b）所示，由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。（b） CMOS 晶体振荡器（仿真电路）3．时间记数电路一般采用10进制计数器如74HC290、74HC390等来实现时间计数单元的计数功能。本次设计中选择74HC390。由其内部逻辑框图可知，其为双2-5-10异步计数器，并每一计数器均有一个异步清零端（高电平有效）。秒个位计数单元为１０进制计数器，无需进制转换，只需将ＱＡ与ＣＰＢ（下降沿有效）相连即可。ＣＰＡ（下降没效）与１ＨZ秒输入信号相连，Ｑ３可作为向上的进位信号与十位计数单元的ＣＰＡ相连。秒十位计数单元为６进制计数器，需要进制转换。将１０进制计数器转换为６进制计数器的电路连接方法如图２.４所示，其中Ｑ２可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的ＣＰＡ相连。十进制-六进制转换电路分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同，只不过分个位计数单元的Ｑ３作为向上的进位信号应与分十位计数单元的ＣＰＡ相连，分十位计数单元的Ｑ２作为向上的进位信号应与时个位计数单元的ＣＰＡ相连。时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同，但是要求，整个时计数单元应为１２进制计数器，不是１０的整数倍，因此需将个位和十位计数单元合并为一个整体才能进行１２进制转换。利用１片７４ＨＣ３９０实现１２进制计数功能的电路如图（d）所示。（d）十二进制电路另外，图（d）所示电路中，尚余－２进制计数单元，正好可作为分频器２ＨZ输出信号转化为１ＨZ信号之用。4．译码驱动及显示单元电路选择ＣＤ４５１１作为显示译码电路；选择ＬＥＤ数码管作为显示单元电路。由CD4511把输进来的二进制信号翻译成十进制数字，再由数码管显示出来。这里的LED数码管是采用共阴的方法连接的。计数器实现了对时间的累计并以8421BCD码的形式输送到CD4511芯片，再由4511芯片把BCD码转变为十进制数码送到数码管中显示出来。5．校时电路数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断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。即为用COMS与或非门实现的时或分校时电路，In1端与低位的进位信号相连；In2端与校正信号相连，校正信号可直接取自分频器产生的1HZ或2HZ（不可太高或太低）信号；输出端则与分或时个位计时输入端相连。当开关打向下时，因为校正信号和0相与的输出为0，而开关的另一端接高电平，正常输入信号可以顺利通过与或门，故校时电路处于正常计时状态；当开关打向上时，情况正好与上述相反，这时校时电路处于校时状态。实际使用时，因为电路开关存在抖动问题，所以一般会接一个RS触发器构成开关消抖动电路，所以整个较时电路就如图（f）。（f）带有消抖电路的校正电路6．整点报时电路电路应在整点前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74HC30来构成。74HC30为8输入与非门。四、元器件4．共阴八段数码管6个5．网络线2米/人6．CD4511集成块6块7．CD4060集成块1块8．74HC390集成块3块9．74HC51集成块1块10．74HC00集成块4块11．74HC30集成块1块12．10MΩ电阻5个13．500Ω电阻14个14．30p电容2个15．时钟晶体1个16．蜂鸣器10个五、各功能块电路图数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，可以由许多中小规模集成电路组成，所以可以分成许多独立的电路。（一） 六进制电路由74HC390、7400、数码管与4511组成，电路如图一。（二） 十进制电路由74HC390、7400、数码管与4511组成，电路如图二。（三） 六十进制电路由两个数码管、两4511、一个74HC390与一个7400芯片组成，电路如图三。（四） 双六十进制电路由2个六十进制连接而成，把分个位的输入信号与秒十位的Qc相连，使其产生进位，电路图如图四。（五） 时间计数电路由1个十二进制电路、2个六十进制电路组成，因上面已有一个双六十电路，只要把它与十二进制电路相连即可，详细电路见图五。（六） 校正电路由74CH51D、74HC00D与电阻组成，校正电路有分校正和时校正两部分，电路如图六。（七） 晶体振荡电路由晶体与2个30pF电容、1个4060、一个10兆的电阻组成，芯片3脚输出2Hz的方波信号，电路如图七。（八） 整点报时电路由74HC30D和蜂鸣器组成，当时间在59:50到59:59时，蜂鸣报时，电路如图八

1. EDA教学实验设计实例——电子秒表电路的设计 被引次数:1次 艾明晶 金惠华 文献来自:仪器仪表学报 2001年 第S2期 MAX+PLUS开发系统本文详细介绍了一个 EDA教学实验的设计实例——电子秒表电路的设计。作者采用顶层图形设计的思想 ,对电子秒表电路的核心芯片——计时控制芯片进行设计 ,并介绍了在设计中所解决的各个关键问题。本文使用目前流行的一种 EDA软件平台——美国 Altera公司的 M ... 2. EDA教学实验设计实例——电子秒表电路的设计 艾明晶 金惠华 文献来自:中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集(下) 2001年 第总第期 北京 100083本文详细介绍了一个EDA教学实验的设计实例——电子秒表电路的设计。作者采用顶层图形设计的思想,对电子秒表电路的核心芯片——计时控制芯片进行设计,并介绍了在设计中所解决的各个关键问题。本文使用目前流行的一种EDA软件平台——美国Altera公司的MAX+PL ... 3. 风扇电子定时器设计一例 仇德明 潘裕明 文献来自:家电科技 1987年 第03期 秒表:金雀电子秒表,上海手 表五厂产 现将以上5个样机试验结果进行分析,以便对本电路按理论计算式所得的定时时间T的置信度作一讨论:由于影响T的因素较多,如电容漏电流的离散性、不稳定性、门电路闭值电平vT。的差异 ... 本文介绍一种以数字电路为主兼顾成本与质量两者关系的三小时电子定时电路,具有一定的实用性。 ... 4. 实用多功能电子时钟设计 被引次数:1次 翟玉文 徐宏亮 艾学忠 王庆伟 赵岩 文献来自:吉林化工学院学报 2001年 第01期 通过按键可进行电子时钟与电子秒表功能的切换 ,可对电子时钟的显示内容、时间对时、闹钟定时等功能进行设定和对电子秒表开始计时、暂?... 动态显示介绍一种以AT89C5 1单片机为核心的实用多功能电子时钟设计 .该时钟具有年、月、日、星期、时、分、秒显示和整点音乐报时及定时闹钟等功能 ,也可作电子秒表使?... 5. 数字秒表的实验设计 邹华 文献来自:潍坊教育学院学报 1997年 第01期 、(图二J这样整个数字秒表就设计出来了。从电路图上可以看出,所用器件都比较简单,除有一定实用价值外,作为一个学生实验来做,既可系统地巩固所学知识,又有利于理论联系实际,实践证明,效果很好。39数字秒表的实验设计@邹华<正>秒表是一种 ... 6. 简易电子钟的设计 王韧 俞斌 文献来自:电子世界 2005年 第07期 仅通过程序设计,即可为电子钟增加年、月、日、星期以及闹铃、秒表等功能。◆图4图5图6图7简易电子钟的设计@王韧$湖南工学院电气与信息工程系 @俞斌$湖南工学院电气与信息工程?... 7. 用电子秒表取代打点计时器 朱成标 文献来自:物理实验 1995年 第03期 连接外接微动开关的引线aa'与bb'和电子秒表的连接方法如图2所示.aa'与相连的开关ANI、KZ相当于电子秒表按钮M,对电子秒表有复位/中间计时的控制作用 ... 电子秒表即可获得相应的计时控制信号.二、电子秒表的实验计时方法电子秒表用于实验计时有三种计时方法,即同步计时、中途一次计时、中途二物理实验第15卷第8期次计时 ... 8. 语音智能电子体温计设计 支长义 程志平 焦留成 文献来自:微计算机信息 2007年 第07期 450002河南郑州$郑州大学电气工程学院根据设计要求,以SPCE061A新型单片机为基础,通过对温度采样信号分析研究,给出了语音智能电子体温计设计电路,测试结果表明,该电路较为理想。SPCE061A单片机 ... 9. 电子秒表自动计时的研究 谢志堃 文献来自:绍兴文理学院学报 2004年 第10期 并用这个信号去控制电子秒表的触发端,以实现电子秒表自动起、停的计时功能.1电子秒表的自动计时研究 电子秒表具有分段计时的功能,因此可以用来测量运动物体经过某段距离的时间间隔 ... 通过对电子秒表的研究发现,从电子秒表的触发方式来看,只需对计时触发端提供一个电压就可以对电子秒表加以控制,实现自动计时的功能 ... 希望以上资料对你有帮助!

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我们刚刚做完的课程设计..给你啦~~数字钟设计报告设计者： 2006207320062046目录1 设计目的 32 设计要求指标 基本功能 扩展功能 43．方案论证与比较 44 总体框图设计 45 电路原理分析 数字钟的构成 分频器电路 时间计数器电路 分频器电路 振荡器电路 数字时钟的计数显示电路 校时电路 整点报时电路 86系统仿真与调试 87.结论 8参考文献 9实验作品附图 10数字钟摘要：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，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟从原理上讲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。目前，数字钟的功能越来越强，并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。从有利于学习的角度考虑，这里主要介绍以中小规模集成电路设计数字钟的方法。经过了数字电路设计这门课程的系统学习，特别经过了关于组合逻辑电路与时序逻辑电路部分的学习，我们已经具备了设计小规模集成电路的能力，借由本次设计的机会，充分将所学的知识运用到实际中去。本次课程设计要求设计一个数字钟，基本要求为数字钟的时间周期为24小时，数字钟显示时、分、秒，数字钟的时间基准一秒对应现实生活中的时钟的一秒。供扩展的方面涉及到定时自动报警、按时自动打铃、定时广播、定时启闭路灯等。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。1 设计目的1．掌握数字钟的设计、组装与调试方法。2．熟悉集成元器件的选择和集成电路芯片的逻辑功能及使用方法。3．掌握面包板结构及其接线方法4．熟悉仿真软件的使用。2 设计要求及指标2．1基本功能1）时钟显示功能，能够正确显示“时”、“分”、“秒”。2）具有快速校准时、分、秒的功能。3）用555定时器与RC组成的多谐振荡器产生一个标准频率（1Hz）的方波脉冲信号。2．2扩展功能1）用晶体振荡器产生一个标准频率（1Hz）的脉冲信号。2）具有整点报时的功能。3）具有闹钟的功能。4）……3、方案论证与比较本设计方案使用555多谐振荡器来产生1HZ的信号。通过改变相应的电阻电容值可使频率微调，不必使用分频器来对高频信号进行分频使电路繁复。虽然此振荡器没有石英晶体稳定度和精确性高，由于设计方便，操作简单，成为了设计时的首选，但是由于与实验中使用的555芯片产生的脉冲相比较，利用晶振产生的脉冲信号更加的稳定，同过电压表的测量能很好的观察到这一点，同时在显示上能够更加接进预定的值，受外界环境的干扰较少，一定程度上优于使用555芯片产生信号方式。我们组依然同时设计了555和晶振两个信号产生电路。（本实验报告中着重按照原方案设计的555电路进行说明）4、 系统设计框图数字式计时器一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器等几部分组成。在本设计中555振荡器及其相应外部电路组成标准秒信号发生器，由不同进制的计数器、译码器和显示器组成计时系统。秒信号送入计数器进行计数，把累计的结果以‘时’、‘分’、‘秒’的数字显示出来。‘时’显示由二十四进制计数器、译码器、显示器构成，‘分’、‘秒’显示分别由六十进制计数器、译码器、显示器构成。其原理框图如图所示。5、电路原理分析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.在此使用555振荡器组成1Hz的信号。数字钟原理框图（）5．振荡器电路555定时器组成的振荡器电路给数字钟提供一个频率为1Hz的方波信号。其中OUT为输出。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24进制计数器.分频器电路通常，数字钟的晶体振荡器输出频率较高，为了得到1Hz的秒信号输入，需要对振荡器的输出信号进行分频。通常实现分频器的电路是计数器电路，一般采用多级2进制计数器来实现。例如，将32768Hz的振荡信号分频为1HZ的分频倍数为32768（ ），即实现该分频功能的计数器相当于15级2进制计数器。振荡器电路利用555定时器组成的多谐振荡器接通电源后，电容C1被充电，当电压上升到一定数值时里面集成的三极管导通，然后通过电阻和三极管放电，不断的充放电从而产生一定周期的脉冲，通过改变电路上器件的值可以微调脉冲周期。数字时钟的计数显示控制在设计中，我们使用的是74**160十进制计数器，来实现计数的功能，实验中主要用到了160的置数清零功能（特点：消耗一个时钟脉冲），清零功能（特点：不耗时钟脉冲），在上级160控制下级160时候通过组合电路（主要利用与非门）实现，在连接电路的时候要注意并且强调使能端的连接，其将影响到整一个电路的是否工作。电路的控制原理如下：秒钟由个位向十位进位：0000—0001—0010—0011—0100—0101—0110—0111—1000—1001实现个位的计数，采用的是置数的方式（利用RCO端口），当电路计数到1001的时候采用一个二输入与非门接上级输入的高位和低位输出作为下级的信号，实现了秒区的个位和十位的显示与控制。设计中注意到接的是一个与非门而不是与门，目标在产生一个时钟脉冲。实现正确的显示。由秒区向分区的显示控制：基本原理同上，在秒区十位向时区个位显示的时：0000—0001—0010—0011—0100—0101产生了六个脉冲的时候向下级输出一个时钟脉冲，利用的还是与非门，目标仍是实现正确的计时显示。分区的显示及整体电路反馈清零：当数值显示达到：23：59的时候要实现清零的工作，采用CLR清零的方式反馈清零。具体设计接出控制端的9，5，3，2用十六进制表示后高电平对应引脚接与非，将非门输出信号的值反馈给各个160芯片的清零端（CLR）既可以实现清零了。 校时功能的实现当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正.通常,校正时间的方法是:首先截断正常的计数通路,然后再进行人工出触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端,校正好后,再转入正常计时状态即可.根据要求,数字钟应具有分校正功能,因此,应截断分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.在实验实现过程中使用的是通过开关（普通开关）来实现高低电平的切换，手动赋予需要的高低电平来实现脉冲的供给，将脉冲提供到所需要的输入（CLK）端口，实现校时，仿真过程中能够正常校时并且在校时的时候达到了预定的效果；而在我们进入实际电路连接的时候，利用开关（手控导线点触实现）来实现校时再不像仿真那样的精确了，原因分析是由于使用的是普通的开关同时利用的是手动的对CLK端口赋予脉冲信号，在实现手动生成脉冲信号的过程中产生了扰动，即相当于产生了多个的脉冲信号对需要的数码管进行校时，如此，并没有达到仿真的精确效果，但是在实验中通过改进电路的校时方式，不是用手触开关产生脉冲信号（如若需用手触则需要使用一个锁存器实现去抖动，才能够在脉冲生成时候不产生干扰的脉冲，实现正常的校时），而是使用信号发生器实现信号的提供，对需要校时的数码管在相对应的CLK端口提供脉冲信号实现校时，利用此方式实现校时则比手触开关方式效果要好。 报时的实现报时功能的实现原理较为简单，即对所需要报时的输出量进行控制，并对控制产生的信号作为LED显示的信号源，电路连接中要注意到的是在实现LED显示的时候最好连接上一个保护电阻对LED灯器到保护的作用。例如我们的校时时间是 23：59，0010—0011—0101—1001；利用相应的门电路实现满足端口输出是上述条件的时候进行报时即可。6、系统仿真与调试7、结论学贵以致用，通过几天的数字钟设计过程，将从书本上学到的知识应用于实践，学会了初步的电子电路仿真设计,虽然过程中遇到了一些困难，但是在解决这些问题的过程无疑也是对自己自身专业素质的一种提高。当最终调试成功的时候也是对自己的一种肯定。在当前金融危机大的社会背景下，能够增加自身砝码的不仅仅是一纸文凭证书，更为重要的是毕业生是否能够适应社会大潮流的需要，契合企业的要求即又较硬的动手操作及设计能力。此次的设计作业不仅增强了自己在专业设计方面的信心，鼓舞了自己，更是一次兴趣的培养，为自己以后的学习方向的明确了重点。另外在这次实验中我们遇到了不少的问题针对不同的问题我们采取不同的解决方法，最终一一解决设计中遇到的问题。还有在实验设计中我们曾遇到多块芯片以及数码管损坏的情况造成了数字钟的显示没有达到预期的效果，或是根本不显示，通过错误排除最终确认是元件问题，并向老师咨询跟换元件最终的到解决。在我们曾经遇到不懂的问题时，利用网上的资源，搜索查找得到需要的信息。参考文献：李庆武 《电子技术基础实验 数字电子技术及其EDA》 机械工业出版社 2006年7月P32及P78康华光 《电子技术基础 数字部分》（第五版） 高等教育出版社 2007年11月 P421范爱平.Multisim 2001在电力电子仿真技术中的应用[J].实验室研究与探索CSDN软件网下载文件