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1、电子课课程设计一数字电子钟 的设计与制作电子技术课程设计报告课题名称:数字电子钟的设计与制作小组成员:051010328陈俊康051010331冯圣军日期：2012年6月3日一2012年6月6日数字电子技术课程设计报告一、设计目的因此，我们此次设计与制作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i-aii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.二、设计内容及要求(1)设计内容 由晶振电路产生1HZ标准秒信号; 秒、分为0059六十进制
2、计数器; 时为0023二十四进制计数器; 周显示从1日为七进制计数器； 整点报时整点报时电路要求在每个整点 前鸣叫5次低音(500Hz),整点时再鸣叫一 次高音(1000Hz)o(2)设计要求 画出电路原理图(或仿真电路图)； 元器件及参数选择； 电路仿真与调试。(3)制作要求 自行装配和调试，并能发现 问题和解决问题。(4)编写设计报告写出设计与制作的全过 程，附上有关资料和图纸，有心得体会。三、原理框图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。通常使用石英
3、晶体振荡器电路构成数字 钟。数字电子钟的总体图如下所示。由图可见， 数字电子钟由以下几部分组成：石英晶体振荡器 和分频器组成的秒脉冲发生器；校对电路；六十 进制秒、分计数器、二十进制时计数器及七十进 制日计数器；以及秒、分、时的译码显示部分等。四.单元电路的设计1秒脉冲发生器秒脉冲发生器是数字电子钟的核心部分，它 的精度和稳定度决定了数字电子钟的质量，通常由石英制瓣荡嶽血麻冲经辱営分频冲。石英晶体的王嫌为获得1Hz32768H刃樋比1脉冲，电路图如下:分频启曲击获制ih!的20pF74LS74Q 1HzCD4060IDQu Cl320pFUR32768Hz 22M Q 12秒脉冲发生器2时间计
4、数器电路由6个74LS90计数器组成时分秒的计数电 路，74LS90是4位二进制同步加计数器，它的 设置为多片集成计数器的级联提供方便。它具有异步清零，同步并行预置数,保持和计数的功能。(1)秒计数器秒的个位计数单元为10进制计数器，当QdQcQbQa变成1010时，通过与非门把它的清零端变成0,计数器的输出被置零，跳过1011到1111的状态，又从0000开始，如此重复。秒的十为计数单元为6进制，当QoQcQbQa变成0101时，通过与非门把它的清零端变成0,计数器的输出被置零，跳过0110到1111的状态，又从0000开始，如此就是60进制。同时秒十位上的0101时，要把进位信号传输给“分
5、”个位的计数单元。(2) 分计数器分的个位和十位计数单元的状态转换和秒 的是一样的，只是它要把进位信号传输给时的个 位计数单元。(3) 时计数器当“时”十位的QdQcQbQa为0000或0001 时，“时”的个位计数单元是十进制计数器，当 他的QoQcQbQa到1010时，通过与非门使得个位 74LS90上的清零端为0,则计数器的输出直接I零，从0000有开始。当十位的QbQcQbQa为0010时，通过与非门使得该74LS90的清零端为 0, “时”的十位有重新从0000开始，此时的个 位计数单元变成4进制，即当个位计数单元的QdQcQbQa为0100时，就要又从0000开始计数。这样就实现了
6、 “时” 24进制的计数(4)日计数器日计数器由两个74LS74,四个TTL和一个 74LS20构成，实现了七定制的功能。每个 74LS74控制一个输入，即控制QdQ QbQa中的一个。当从0000到0111时，显示是按照74LS74集成们电路的逻辑功能来实现的，当为0111的 时候，Q QbQa各为111,他们三个通过74LS74 与非门输出为0。再与Q）所控的0通过TTL 集成门电路输出了 0，如此循环，使得四个TTL输出都为0000。即使得输出变为了 “置零”状 态。从而实现了七禁止循环。如下图所示:QQjQQ2显 示0100日100010001210013001041010501160
7、3数字钟的译码及显示单元电路译码显示采用共阳极LED八段数码管和译 码器74SL247组成。4. 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54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Q、个 位的Q和Q、及秒计数器十位的QC和QA相与, 从而产生报时控制信号。报时电路由74LS08高音和74LS04低音通过 74LS32来构成。5. 鸣叫电路如下图所示，鸣叫电路由高、低两种频率信号 通过或驱动一个三极管，带动喇叭鸣叫。1kHz 和500
8、Hz从晶振分频器近似获得。CD4060分频 器的输出端Q5的输出频率为1024Hz, Q6为 512Hzo五、元器件1.四连面包板1块2 银子1把3.剪刀1把4.共阳八段数码管7个5. 硬导线若干674LS90集成块6块7. CD4060集成块1块8. 74LS247集成块7块9. 74LS20集成块2块1074LS00集成块1块1174LS08集成块2块1274LS32集成块1块13. 74LS04集成块1块14 74LS74集成块4块1532.768k时钟晶体1个16. 22pF和20pF可调电容各一个17.三极管8050个18. 300 Q 7 个22MQ 个1KQ 个六、总体电路图（见
9、手绘电路图纸）七. 实验过程中遇到的问题及解决方法在连接电路图的时候常常发现越到后面连 线越来越困难，而且用线量也会增多，给我们带 来很大的麻烦。所以连接一小块后我们立即停下 来，对整体进行布局，元件之间按远近亲疏排好 位，充分利用好面包板，连线时尽可能选择最近 路线，拐弯时尽量成直角，这样不仅节约导线， 还便于检查线路与修改线路。在调试周显示电路时，接入脉冲发现数码管 并不是七进制，对照参考图检查条条线路，原来 是Q4那端的1D未接地，调整后，显示正常。八. 心得体会通过这次数字电子钟的设计与制作，使我受 益匪浅。我不仅仅了解了数字电子钟的设计与制 作过程，而且还明白了凡事都得循序渐进，切忌
10、 焦躁，多些耐心与细心，我们才能把事情做好。数字电子钟的设计与制作脱离课本却源于课本, 它将理论的知识以现实的感官表现出来，增添了 许多乐趣。为我们打开一道敞亮的大门。理论存 在于思想，实践通过现实表现出来，这过程不可 能一帆风顺，因为多种因素会影响我们的判断与 选择，最后得到的结果可能与我们所想象的大相 径庭。但是我们一旦打通通往成功的隧道，那种 快乐将远远超过我们直接从课本上所获取的。在 实践中我们发现问题并且解决问题，解决完问题 再提出新的构思并付诸行动。打好理论的基石， 勇于去拼搏和挑战，在实践中汲取养料，不断完 善自身，多些耐心与细心，再培养一颗恒心，还 有什么困难可以难住我们呢？九. 参考资料及文献参考资料:电子技术教材董尔令主编电子技术基础（数字部分）（第四版）电工电子技术实践教材与应用教程王勤 任为民等编著