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1、目录1. 设计任务目的及要求1.1目的2. 数字钟的基本原理与模块介绍2.1数码显示器2.2 计数器.2.3脉冲3.设计方案3.1设计思路3.2设计流程图3.3原理图4.实验结果.5.结论与问题讨论5.1问题讨论.5.2心得体会.1. 设计任务目的及要求1.1 目的1）掌握数字钟的设计、组装与调试方法。2）熟悉集成电路的使用方法。1.2要求2：数字电子钟设计任务书1、以数字形式显示时、分、秒。2、小时计时采用12进制的计时方式，分、秒采用60进制的计时方式。3、具有快速校准时、分的功能。4、计时误差：10s/天。2. 数字钟的基本原理与模块介绍一个具有计时、校时、显示等基本功能的数字钟主要由振
2、荡器、计数器、译码器、显示器、校时电路等几部分组成。石英晶体振荡器产生的信号经过分频器得到秒脉冲，秒脉冲送入计数器计数，计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器译码，并通过显示器显示时间。2.1数码显示器在Multisim10.0仿真器件中，数码管分为需要译码器显示的和无需译码直接显示的两种，需要译码器的数码管有共阳极和共阴极之分，此电路采用的是不需译码直接显示的数码管，这样就简化了电路，增加了调试的正确性。2.2计数器在设计数字钟电路中，进制是最主要的一部分，它关系着显示的正确与否。关键在于了解各种器件的作用及功能，而且在调试的过程中容不容易出问题，电路会不会变得复杂，器件的选择最好要统一，
3、以便调试成功。分和秒的六十进制：分和秒计数器都是模M=60的计数器 ，其计数规律为0001585900 选74LS160作十位计数器，74LS160作个位计数器，再将它们级联组成模数M=60的计数器 。从常理可知，数字钟需要六十进制和十二进制计数器，而六十进制可通过十进制和六进制串联而成，从而完成数码显示。因为同步加法计数器74LS160可构成16进制以下的计数器，所以此电路中分和秒的计时都采用74LS160来进行设计。而小时是12进制计数，也是采用74LS160的十进制计数器来完成。在数字钟的控制电路中，分和秒的控制都是一样的，都是由一个十进制计数器和一个六进制计数器串联而成的，在电路的设计
4、中我采用的是统一的器件74LS160的异步清零的方式实现十进制功能和六进制功能，根据74LS160的结构把输出端的0110（十进制为6）产生的高电平信号接其芯片的清零端这样就可以完成任务了六进制计数。而74LS160本身为十进制计数器。这样就构成了一个六十进制计数的功能。小时计数器是以十二进制的计数方式 ，即当数字钟运行到12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01时00分00秒，实现日常生活中习惯用的计时规律 （因为作为十二进制的时钟在我的的日常生活中都是可以显示12点多少分的，而不是在11时后直接显示00点）。数字钟的小时要用到十二进制，并且在计数到12时
5、后当小时再来一个信号时要显示01而不是00。所以本实验在小时的芯片上得要用74163，因为它可以实现同步清零，在同一个信号下可以和74160实现同步的目的（即在12之后实现同时清零和置数。74LS160，它有置数端Load，用一个与非门74LS20引到Load端便可置0，从而实现二十四进制。当CP脉冲为上升沿时，他就会自动加1。从而也实现了校准的功能。2.4脉冲振荡器还可以采用555时基电路代替。振荡器石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易调整，它是电子钟的核心，用它产生标准频率信号，再由分频器分成秒时间脉冲。用反相器与石英晶体构成的振荡电路如图2所示。利用两个非门G1和G2
6、自我反馈，使它们工作在线形状态，然后利用石英晶体Z1来控制振荡频率。振荡器振荡频率的精度与稳定度基本上决定数字钟的准确度,晶振频率越高，计时准确度越高。目前常见的石英晶振频率是4MHz时，则振荡器输出频率为4MHZ。但我们的试验中，采用的是555时基电路代替，其实验原理图为：输出波形为：3.设计方案3.1设计思路 根据课程设计的要求要求来看，实现时钟显示功能，并且有时分秒的计数器，还有校时的功能。当秒计数到59时，下一个脉冲来时，就会向分计数器提供一个脉冲，分计数器机会自动加1，而秒计数器就会跳转为0；分计数器也是如此工作。当时计数器到达12一个脉冲来时，它也自动变为01。由前面已经分析的那样
7、要求连线。对于所选择的芯片的引脚的功能的熟悉。先在两个芯片上设计，看能否按六十进制显示。在两芯片之间可以后，就能很快地做出整个电路图。3.3 实验原理图数字电子钟的原理图实验结果在Multisim软件中，按照数字钟的总电路图连接好电路，启动电路图，观察电子钟的运行情况，结果发现，其工作与设计要求。5.1问题讨论如何实现清零和置数在两块不同的芯片上实现同步。由于对于芯片在同步置数功能实现时不能实现再对另一同种芯片实现清零（对于74160异步清零）而如果先对于其中一片先清零后再对另一片置数的话也不能实现，因为对于同74160是异步清零，同步置数。所以要实现12变01就得选择置数和清零同步的两种不同
8、的芯片，这里用74163同步清零的方式各74160在共同的信号的作用下就可以实现这样的功能。5.2心得体会通过这次课程设计，使我学到了很多。首先再次熟悉了multisim里而的功能。以及很多元器件的用法。或然是对于小小的仿真实验，但是对于做的过程中自己也花了很多时间搞电路图。让我明白很多时候事情不是像自己想的那样简单。在对于做这个实验之前，我以为我思路是正确后，就会很容易搞定它，但是在做的过程中并不是像我自己想像的那样。对于有的地方的都要搞很久。在这个过程中提高提高了自己的、思考和解决问题的能力。还有让我自己感到在做之前一定要想好用那些芯片去实现怎样的功能，而且还有把整个过程的思路要弄得清楚，
9、自己未动手之前在自己的心中要一个完整的电路图。这样的话反倒更快地做好，不然想一步做一步的话，还有可能在快要完成时才发现对于所有的芯片不能实现要求的功能。那时可能就要新做了。通过此次的课程设计也加强了和加深了自己的理论知识，真正让我感到实践才能出真知。很多知识自己好像在看书的时候会，但是对于做仿真是自己就不怎么懂了。对于很多名词如“同时，异步”在自己做了这课程设计以后就对于这两个词的理解有了进一步的掌握。对于所先的芯片的功能也有了较为深刻的认识。通过举一反三，对于其它芯片的功能和掌握也有进一步的认识。对于自己发现问题后去解决问题的能力也有了进一步的加强。就像这次的课程设计中的从12跳01这一功能都花了自己很长时间。从自己最初的理想当然的设计最后发现问题，改进，再发现问题，再改进。在众多次失败后也就找到了自己的错误的根源。也同时对于知识得到了较为深刻的掌握。虽然这次课程设计自己发了挺多时间和精力去做。但是让我受益匪浅。也加强了我对于知识的掌握和运用。参考文献电子技术课程设计指导 彭介华 主编 高等教育出版社电子线路设计、实验、测试 谢自美 主编 华中理工出版社。数字电子技术基础 阎 石 主编 高等教育出版社