1、数电课设数字电子钟1. 设计题目：简易数字电子钟设计1.1设计目的：（1）能独立查阅、整理、分析有关资料（2）能用数字集成电路完成设计任务（3）掌握脉冲产生、整形与分频电路（4）掌握组合逻辑器件1.2基本要求：（1） 24 小时制时间显示， 6个 7段数码管显示（2） 要具有分钟与小时的校时电路（3） 其他附加功能可以自行设计2. 设计过程的基本要求：2.1 基本部分必须完成，学有余力的同学可以根据自己的能力自行确定发挥部分 并完成。2.2符合设计要求的报告一份。设计报告内容要求：1.写出你考虑该问题的基本思路，画出一个实现电路功能的大致框图。2.设计出框图中各部分逻辑电路，可用中、小规模集成
2、电路，也可用中规模集成电路连接而成。对各部分电路的工作原理应作出说明。 最后，画出整个设计电路的原理电路图，并说明电路工作原理。3.进行设计的仿真验证。4.要求用 A4 纸打印，不允许复印。装订顺序为：封面、任务书、成绩 评审意见表、中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献。5.设计报告提交的截止时间为 2013年 1月 17日。中文摘要本数字钟设计为具有 24 小时显示，及分钟、秒的显示、有校正功能，利用 74LS290石英晶振、74LS48数码管等器件连接完成的。核心是多谐振荡器，可 以是用 555型的，也可利用石英晶振型的。此简易数字钟为基础型，可由此拓展额外功能，例如：报时等。关键字74
3、LS290,英晶振，分频器，计数器，译码器。题目分析 - 1 -1 方案设计 . - 2 -1.1 总体框图 - 2 -1.1.1 总体概括 - 2 -1.2各部分电路图与详解 - 3 -1.2.1 振荡器 - 3 -1.2.2 分频器 - 3 -1.2.3 译码与显示 - 5 -1.2.4 计数器 - 6 -1.2.5 校时 - 7 -1.2.6 额外电路 整点报时 - 7 -附录 . - 8 -原件清单 - 9 -附加电路元件清单 - 9 -总结. - 10 -题目分析简易数字电子钟具有正常时间显示与计时的功能， 根据课程设计任务书要求， 此设计书中数字钟可以显示秒、分、时的功能，以及具有
4、校正的功能 （ 因为快校 正设计复杂、不易实现，所以采取慢校正 ） 。具体可利用振荡器、 分频器、计数器、 译码器、显示器实现此数字钟，另外可以添加其他电路来实现额外功能，例如： 整点报时，闹钟等。核心部分是振荡器的起振与分频（具体在后文分析），产生1Hz的脉冲。繁琐 部分是计数与显示。两部分都是做成与否的关键。1方案设计1.1总体框图三日 H合 合 合图1.11.1.1总体概括数字时钟电路由多谐振荡发生器、分频器、两个 60进制分秒计数器、一个24进制小时计数器以及6个数字显示器组成。电路工作时由石英晶体多谐振荡器 产生频率高频率脉冲，经由多个 74LS290D（功能表如下）计数器构成的分频
5、器得 到频率为1HZ的脉冲，脉冲输入计数电路，然后将相应数字显示到数字显示器上即 所要显示的时间。另外，时钟时间的设置与校正可以通过在秒计数器与分计数器 之间和分计数器与时计数器之间加单脉冲即可实现。输入输出Roa RdbSsiA - SJBCPxCPlQ3Q2Q1Q910XXOCOOX1XX1001)0CP 0一进制计数Q00 CP五进制技术00CP 0十进制计数1.2各部分电路图与详解X1IQIC2 斗卜 51nF1.2.1振荡器HC-49/U_3MHz图1.2振荡器是数字钟的核心，数字钟的走时正确与否，由振荡器的频率决定，一 般来说频率震荡越快，数字钟走时越准确。通常情况下可以由 555
6、多谐振荡器和石英晶振来做振荡器，555振荡器与石英晶振相比易于实现，而石英晶振产生的 频率远大于555振荡器，并且石英晶体振荡器频率稳定选频特性好，所以具有很 高的频率稳定性。为保其准确性本次课设采用的是石英晶振。图1.2中U1A与 U2A均并联电阻R1和R2,用以确定U1A与 U2A的工作在线 性放大区，石英晶体与C1构成反馈回路进行选频，（利用石英晶体对频率敏感的 特性，即：频率超过或小于石英晶体的谐振频率时，其阻抗迅速增大） ，C1与C2为耦合电容，可以通过 C1来微调振荡器频率。1.2.2分频器由于选取的振荡器是3M的石英晶振，所以想要得到1Hz的脉冲必须将频率3M 分，如图1.3所示
7、，利用计数器可以实现3M分。将74LS290的连接成十进制，将 6个十进制的74LS290连接成为百万进制，最后用连接成为 3进制74LS290与百 万进制相连成为3M进制。原理说明：假设，一个100Hz的脉冲发送进入十进制的计数器中，每当计数 器计满十时就会发送出1Hz的脉冲，经过100Hz后就会只有10Hz=利用这点就可 以将3MHz变成1Hz,并且也可以将石英晶振产生的误差 3M等分，这也是为什么 频率越咼误差越小。61.2.3译码与显示VCC5VOOOOOOGO O OU2 74LS48D7 12 6图1.4VCC5V图1.4中是由译码器与显示器组成的，74LS48（功能表如下）引脚A
8、 B CD 分别对应着编码1、2、4、8对应，因此可实现显示器19的显示，例如，A与B 脚接高电平显示器显示3。DECIMALORFUNCTION讦RBI0CBABl RBQ3bQdf90HHLLlJLHHHHHIhHL1HXLLl!HHlHHpLLL2HXLIHLHHHLHHLH3HXLLHHHHHHHLLH4HXPHuHLHHpLhH5HX LHLHHHLHHLHH6HXLHHLHLLHHHH7HxHHHHHHLLLL6HXHLLLHHHHHHHH9HXHLLHHHHHLLHH124计数器CD9CS49 5 4 8QwNN RR RR 累:卑1 33AlDU3zbL4nrQ QQQAN R
9、RI二 J m AE041DUS0L4Q QQQAN RR RR3 1 3NU04/MnYAUduszol?2yRlyR9 5 4 8Q QQQAN RR 聊 213nou 9UI Nyuoz/ AQ AN ：dusaol?WV45 9845-3 m _AE9 5 4 8QQCD5U SBDU9TAOL7duozql?R R RR9 9 oo21211BN2R R RR9 9 0 021 2 1朋duszsl?RR RR9 9 o o;5212BN朋9 9 ooUAB RR帝2|1orAA2Unaw?9 5AUFdFd数字钟总图2.1原件清单名称型号（或大小）数量（个）电阻1KQ2电容51 n
10、F2石英晶体HC-49/U 3MHz1计数器74LS290D13译码器74LS48D6与门7409D/7409N4显示器BS201A6单刀开关2电源5V1反相器7404N2表2.1附加电路元件清单名称型号（或大小）数量与门7409N6NPN极管2N17111电源5V蜂鸣器1总结数字电子钟是可以显示时间的工具，其准确性由核心振荡器的频率决定，课 设中我采用的是石英晶体振荡器，石英晶体振荡器产生高达3MHZ勺脉冲，不可直 接利用，这就需要分频器来完成将频率转变的工作，分频器可以用计数器或可以 直接分频的器件来充当，我采用的是 74LS290计数器，由多个十进制的74LS290 计数器来组成3M进制
11、的计数器来进行分频，将 3M变成1Hz,并且也将振荡器产 生的误差3M等分，这也是为什么频率越高误差越小的原因。1Hz的脉冲发送到计数机，让计数器计数，计数器同样使用的是74LS290,分 别用74LS290组成的是60进制（秒）、60进制（分）、24进制（时）计数器，秒、 分、时计数器相连，让每一级的下一级计数完成一轮计数后向上一级发送一次脉 冲，实现了计数器工作。显示器与译码器相连，计数器会将计数的 2进制数发送到译码器，译码器处 理后发送到显示器上，这样显示器既可以显示出计数器所计的 10进制数。校正部分直接在秒与分计数器之间、分与时之间添加单脉冲即可，用电源和 单闸刀即可，必要时添加电阻调节电路电压。额外部分是由多个与门共同完成的，当条件满足，同时为“ 1”时，电路驱动 NPN三极管，报时电路工作，内蜂鸣器发出响声报。300Hz可以蜂鸣器间接响，300Hz 可有由分频器分出，5V电源可用总路中的校时电路的。我所完成的数字钟与 555型相比不易实现，在电路的保护部分所做的还不足， 过于简单，导致各电路配合会出现不同程度的错误，希望以后可以更加详细的来 完成自己所做的每一个电路。
