数字钟-的设计与实现-数字电路的样板.docx

嘉兴学院机电工程学院电子技术课程设计 课程设计任务书 学生姓名： XXX 指导教师：  专业班级： 工作单位： 题 目:  多功能数字钟电路设计 初始条件：74LS390，74LS48，数码显示器 BS202 各 6 片，74LS00 3 片， 74LS04，74LS08 各 1 片，电阻若干，电容，开关各 2 个，蜂鸣器 1 个，导线若干。 要求完成的主要任务: 用中、小规模集成电路设计一台能显示日、时、分秒的数字电子钟，要求如下： 1.由晶振电路产生 1HZ 标准秒信号。 秒、分为 00-59 六十进制计数器。 时为 00-23 二十四进制计数器。 可手动校正：能分别进行秒、分、时的校正。只要将开关置于手动位置。可分别 对秒、分、时进行连续脉冲输入调整。 整点报时。整点报时电路要求在每个整点前鸣叫五次低音（500HZ），整点时再鸣 叫一次高音（1000HZ）。 时间安排： 第 20 周理论设计、实验室安装调试，地点： 鉴主 15 楼通信实验室一 指导教师签名： 系主任（或责任教师）签名：  年 年  月 月  日 日 0 嘉兴学院机电工程学院电子技术课程设计 多功能数字钟电路设计 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。数字钟适 用于自动打铃、自动广播，也适用于节电、节水及自动控制多路电器设备。它是由数子 钟电路、定时电路、放大执行电路、电源电路组成。为了简化电路结构，数字钟电路与 定时电路之间的连接采用直接译码技术。具有电路结构简单、动作可靠、使用寿命长、 更改设定时间容易、制造成本低等优点。 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。 1 15 15 嘉兴学院机电工程学院电子技术课程设计 1 系统原理框图 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（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。图 1 所示为 数字钟的一般构成框图。 图 1 系统原理框图 ⑴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。 分频器电路：分频器电路将 32768HZ 的高频方波信号经 32768（ 2 ）次分频后得 到 1Hz 的方波信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器。 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 2 嘉兴学院机电工程学院电子技术课程设计 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。 译码驱动电路：译码驱动电路将计数器输出的 8421BCD 码转换为数码管需要的逻 辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。 整点报时电路：一般时钟都应具备整点报时电路功能,即在时间出现整点前数秒内,数 字钟会自动报时,以示提醒.其作用方式是发出连续的或有节奏的音频声波,较复杂的也可 以是实时语音提示。 2 方案设计与论证 2.1 时间脉冲产生电路 方案一：由集成电路定时器 555 与 RC 组成的多谐振荡器作为时间标准信号源。 图 2 555 与 RC 组成的多谐振荡器图 3 嘉兴学院机电工程学院电子技术课程设计 方案二:振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时 的准确程度，通常选用石英晶体构成振荡器电路。石英晶体振荡器的作用是产生时间标 准信号。因此，一般采用石英晶体振荡器经过分频得到这一时间脉冲信号。 图 3 石英晶体振荡器图 方案三：由集成逻辑门与 RC 组成的时钟源振荡器。 图 4 门电路组成的多谐振荡器图 用 555 组成的脉冲产生电路: R1=15*103Ω，R2=68*103Ω，C=10μF ，则 555 所产 生的脉冲的为:f=1.43/[(R1+2*R2)*103*10*106=0.947Hz,而设计要求为 1Hz,因此其误差 为 5.3%,在精度要求不是很高的时候可以使用。 石英晶体振荡电路:采用的 32768 晶体振荡电路,其频率为 32768Hz,然后再经过 15 分 频电路可得到标准的 1Hz 的脉冲输出.R 的阻值,对于 TTL 门电路通常在 0