数字电子时钟课程设计报告

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1、数字电子时钟设计报告目录一、设计任务和要求二、设计的方案的选择与论证三、电路设计计算与分析四、总结及心得五、附录六、参考文献20一、设计任务和要求（一）设计任务（1）时钟显示功能，能够以十进制显示“时”、“分”、“秒”。（2）具有校准“时”、“分”的功能。（3）整点自动报时：在整点时自动发出鸣叫声并有指示灯闪烁。（4）闹钟功能：可按设定的时间报时。（二）设计要求（1）用Multisim画出整个系统电路图，并列出所需器件清单。（2）调试振荡电路，用Multisim提供的示波器观察其输出波形是否复合要求。（3）实现整个数字电子钟电路各项任务的正常工作。二、设计的方案的选择与论

2、证钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如，定时报警、按时自动打铃、时间程序自动控制等，这些，都是以钟表数字化为基础的。本次所要设计的数字电子表可以满足使用者的一些特殊要求，输出方式灵活，如可以随意设置时、分、秒的输出，定点报时。由于集成电路技术的发展，特别是MOS集成电路技术的发展，使数字电子钟具有体积小、耗电省、计时准确、性能稳定、维护方便等优点。此次设计的数字时钟电子电路分为以下6个部分：（1）振荡电路（2）时间计数电路（3）显示电路（4）校时电路（5）整点报时电路（6）闹钟功能电路。数字时钟实际上是一个对标准频率（1HZ

3、）进行计数的计数电路，因此，时间计数电路是一个由计数器组成的时序逻辑电路。20用555定时器构成的多谐振荡器作为秒脉冲信号源，控制秒个位的信号输入，整点报时信号输入和闹钟报时信号输入，是整个电路唯一的脉冲信号源。将计数器与显示器相连接，可以将输入的二进制数翻译成可以直读的十进制数字并显示出来，显示管与计数器之间由译码器相接，作为译码驱动。由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）完全一致，异或计数过程中可能出现误差，固需要在电路中添加校时电路，以保证可以随时对时间进行校正。整点自动报时电路，可以使时钟在临近整点的时刻鸣叫提醒，并有指示灯闪烁。闹钟电路是该电路的附加部

4、分，可以实现时钟在设定时刻鸣叫报时，并有指示灯闪烁，增加了时钟的功能。一、电路设计计算与分析（1）振荡电路多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波发生器。“多谐”指矩形波中除了基波成分外，还含有丰富的高次谐波成分。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态。在工作时，电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换，由此产生矩形波脉冲信号，常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。用555定时器构成的多谐振荡器电路如图①：图中电容C、电阻R2和R4作为振荡器的定时元件，决定着输出矩形波正、负脉冲的宽度。定时器的触发输入端（2脚）和阀值输入端（6脚）与电容相连；集电极开路输出端

5、（7脚）接R1、R2相连处，用以控制电容C的充、放电；外界控制输入端（5脚）通过0.01uF电容接地。20图①555定时器组成多谐振荡器通过仿真，示波器XSC1输出图②所示波形。图②多谐振荡器输出矩形波20555定时器组成的多谐振荡器，其电容充电时间T1和放电时间T2各为：T1=T2=固电路的振荡周期为：T=+振荡频率为：f=从图①一中得知：R4=100K,R2=20K,C3=100Nf,C4=10nF。因此其输出频率为1HZ。可以作为电子时钟电路的秒脉冲信号。（2）时间计数电路1、十进制计数器74160计数器是对CP脉冲进行计数的时序逻辑电路。如果组成计数器中的各个触发

6、器的CP不是同一信号，这样的计数器称异步计数器。本次设计采用6片十进制同步计数器74160组成两个六十进制的计数器（分、秒）和一个二十四进制计数器（时）。74160如图③所示。74160是中规模集成的同步十进制加法计数器，有着同步预置数、异步置零和保持的功能。其功能表如表①所示。表①CLKRD’LD’EPET工作状态×0×××置零↑10××预置数×1101保持×11×0保持（C=0）↑1111计数图③74160十进制计数器202、六十进制计数器和二十四进制计数器的连接电子时钟的“分”和“秒”由六十进制计数器实现，“时”由二十四进制计数器实现。因此，就需要用74160接成两

7、个六十进制和一个二十四进制计数器。多片计数器组合，各级之间的连接方式分串行进位方式、并行进位方式。本次设计采用串行进位的方式。在串行进位方式中，以低位片的进位输出信号作为高位片的时钟输入信号。两片74160的EP和ET恒为1，都工作在计数状态，第一片每计到9（1001）时，C端输出变为高电平，经反相器后使第二片的CLK端为低电平。下一个计数输入脉冲到达后，第一片记成0(0000)状态，C端跳回低电平，经反相器后使第二片的输入端产生跳变，于是，第二片计入1。从而，将两片十进制计数器74160串联成一个百进制计数器。得到百进制计数