电子技术课程设计数字时钟.docx
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电子技术课程设计数字时钟
成都理工大学工程技术学院
电子技术课程设计
设计题目:
数字电子钟的设计
院系:
自动化工程系
专业:
建筑电气与智能化
班级:
2013建电1班
学号:
姓名:
指导老师:
完成时间:
2015年1月19日
成绩
目录
目录1
摘要2
Abstract3
第1章电子钟的概述4
1.1数字电子钟的背景4
1.2数字时钟的发展历史4
1.3可实现方案6
1.4本实验采用的方案6
第2章系统硬件设计7
2.1系统硬件的组成7
2.2脉冲单元7
2.374LS90N的介绍7
2.4显示器9
2.5实验室电路接线图10
第3章系统软件设计与仿真11
3.1Multisim软件的简介11
3.2时位计时电路13
3.3秒位计时电路14
3.4分位计时电路15
3.5总计时电路15
总结17
参考文献19
摘要
数字钟是工作生活中常用的电器,它为我们生活带来了许多方便。
它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,具有更长的使用寿命,已得到广泛的使用。
我们所研究的电子级数钟是生活中最典型的一个代表,其最基本的功能是能过准确地显示时、分、秒时间信息。
其主要构成部件有显示器、译码器、计数器、振荡器和分频器。
数字钟完整地显示时、分、秒信息需要6个数码管,要分别实现时、分、秒的计时需要1个二十四进制计数器和两个六十进制计数器,要实现校时功能,需要分别针对时、分、秒的校时电路,要实现1Hz的秒钟计数需要时钟振荡电路,所以数字钟电路一般由数码显示器、六进制和二十四进制计数器、时钟振荡器和校时电路等几个部分组成。
分、秒计数需要的六十进制计数器可由十进制和六进制的计数器串联而成,小时计数需要的二十四进制计数器也可以由两个十进制计数器串联加上必要的反馈置零电路设计完成,1Hz的始终信号可以由晶体振荡器分频后提供,也可以由555定时来产生脉冲并分频为1Hz后提供。
关键字:
数字电子时钟;74LS90N数码管;振荡器
Abstract
Digitalclockiscommonlyusedinworkinglifeofelectricequipment,itbroughtalotofconveniencetoourlife.Itisakindofwhenusingadigitalcircuittechnology,minutesandsecondstimingdevice,hashigheraccuracycomparedwiththemechanicalclockandintuitive,andnomechanicaldevice,hasalongerservicelife,hasbeenwidelyused.Westudiedtheelectronicclockseriesisoneofthemosttypicalrepresentative,itsmostbasicfunctionistoaccuratelydisplay,minutesandsecondstimeinformation.Themaincomponentsarethedisplay,decoder,counter,oscillatorandafrequencydivider.Digitalclock,minutesandsecondswhenfullydisplayinformationneed6digitaltube,torespectively,minutesandsecondsoftimeneeda24hexadecimalcounterandsixtwodecimalcounter,inordertorealizetheschoolwhenthefunction,theneedforhours,minutes,seconds,respectively,theschoolwhenthecircuit,inordertoachievethe1Hzneedsecondscountclockoscillationcircuit,therefore,generallyspeaking,digitaldisplaydigitalclockcircuit,sixhexadecimaland24abinarycounter,clockoscillatorandtheschoolwhenthecircuitcomponents.
Minutesandsecondscountto6decimalcountercanbemadeofadecimalandsixhexadecimalcounterseries,andneed24hourscounthexadecimalcountercanalsobemadeupoftwodecimalcounterinserieswiththenecessaryfeedbackresetcircuitdesigniscompleted,1Hzalwayssignalcanbeprovidedbythecrystaloscillatorfrequencydivisionafter,canalsobeproducedby555timertoprovideafterpulseandfrequencyof1Hz.
Keywords:
digitalelectronicclock;74ls90ndigitaltube;oscillator.
第1章电子钟的概述
1.1数字电子钟的背景
时间是人类生活必不可少的重要元素,如果没有时间的概念,社会将不会有所发展和进步。
从古代的水漏、十二天干地支,到后来机械钟表以及当今的石英钟,都充分显现了时间的重要性,同时也代表着科技的进步。
致力于计时器的研究和充分发挥时钟的作用,都有着重要的意义。
20世纪末,电子技术获得了飞速的发展,在其推动下,现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快。
时间对人们来说总是那么宝贵,工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。
忘记了要做的事情,当事情不是很重要的时候,这种遗忘无伤大雅。
但是,一旦重要事情,一时的耽误可能酿成大祸。
当代数字电路技术的迅速发展使得各种数字产品琳琅满目,提升了人们的文化、物质生活水平。
数字钟作为其中普遍而又不可或缺的一员,为人们提供了准确的时间,保证了学习、生活和工作的有序进行。
1.2数字时钟的发展历史
中国是世界上最早发明计时仪器的国家。
有史料记载,汉武帝太初年间(纪元前104-101年)由落下闳创造了我国最早的表示天体运行的仪器——浑天仪。
东汉时期(公元130年)张衡创造了水运浑天仪,为世界上最早的以水为动力的观测天象的机械计时器,是世界机械天文钟的先驱。
盛唐时代,公元725年张遂(又称一行)和梁令瓒等人创制了水运浑天铜仪,它不但能演示天球和日、月的运动,而且立了两个木人,按时击鼓,按时打钟。
第一个机械钟的灵魂——擒纵器用于计时器,这是中国科学家对人类计时科学的伟大贡献。
它比十四世纪欧洲出现的机械钟先行了六个世纪。
第一只石英钟出现在二十世纪二十年代,从三十年代开始得到了推广,从六十年代开始,由于应用半导体技术,成功地解决了制造日用石英钟问题,石英电子技术在计时领域得到了广泛的应用。
并取代机械钟做了更精确的时间标准。
早在1880年,法国人皮埃尔·居里和保罗·雅克·居里就发现了石英晶体有压电的特性,这是制造钟表“心脏”的良好材料。
科学家以石英晶体制成的振荡计时器和电子钟组合制成了石英钟。
经过测试,一只高精度的石英钟表,每年的误差仅为3-5秒。
1942年,著名的英国格林尼治天文台也开始采用了石英钟作为计时工具。
在许多场合,它还经常被列为频率的基本标准,用于日常测量与检测。
大约在1970年前后,石英钟表开始进入市场,风靡全球。
随着科学的进步,精密的电子元件不断涌现,石英钟表也开始变得小巧精致,它既是实用品,也是装饰品。
它为人们的生活提供方便,更为人们的生活增添了新的色彩。
在现行情况下根据简单实用强的、走时准确进行设计。
而实验证明,钟表的振荡部分采用石英晶体作为时基信号源时,走时更精确、调整更方便。
钟是一种计时的器具,它的出现开拓了时间计量的新里程。
提起时钟大家都很熟悉,它是给我们指明时间的一种计时器,并且我们每天都要用到它。
二十世纪八十年代中国的钟表业经历了一场翻天覆地的大转折。
其表现在三个方面:
(1)从生产机械表转为石英电子表;
(2)曾占据中国消费市场四十多年的大型国有企业突然被刚刚冒起的“组业”所取代,钟表生产中心转向中国南方沿海一带;
(3)中国钟表业发展从以机芯为龙头改为以手表外观件为龙头。
这场转折以迅雷不及掩耳的速度,冲击着传统的中国钟表工业。
中国的钟表业从技术简单、零件少的石英钟机芯制造入手。
最初石英钟机芯全靠从日本、德国进口,1989年开始完全自己生产,包括模具的制造加工。
近十余年,逐渐提高机芯质量的稳定性,同时转向对手表机芯研制与开发。
目前石英钟表机芯生产主要在福建省福州、广东东莞、番禺;机械钟表机芯在上海、山东等地。
现在我国的电子业发展非常快速,电子业的发展有利于钟表业的发展。
在中国钟表发展史上,国产机芯研制的失败已经成为过去,“组装业”作为新兴钟表工业的起步阶段也已成为过去。
一支新的充满智慧的钟表精英在成长。
我们相信在科技高速发展的今天,钟表业运用当今材料工业、电子工业和其他领域的最新技术,一定会生产出代表中国科学水平的产品。
我们希望钟表业的精英们在提高制造技术水平中不断创新,培育出拥有自主知识产权的品牌。
这正是中国钟表业发展的希望。
数字钟被广泛用于个人家庭,车站,码头、办公室等公共场所,成为人们日常生活中的必需品。
由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,运用超过老式钟表,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。
诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等,所有这些,都是以钟表数字化为基础的。
因此,研究数字钟及扩大其应用,有着非常现实的意义。
1.3可实现方案
方案一:
设计框架可以采用:
时间显示部分,译码部分,分频器部分,调时部分,1HZ脉冲定时部分,主电源部分,备用电源部分本设计各部分由统一电源集中供电,外加备用电源确保主电源断电时备用电源及时供电避免时间的丢失555定时器采用的分立元件才用5环高精度的电阻,以及受温度影响较小的固态铝质电解电容确保定时的精确性分频器采用74160,74LS290使用方便,而其容易购买显示部分采用LED八段数码显示管,具有显示明亮,容易识别,价格便宜等优点,调时部分采用普通的按建开关。
方案二:
用ADC0808芯片做模数转换采样芯片,占用的单片机I/O口线多,占用的板子面积较大,但是可以循环采样8路模拟通道,编程相对简单。
方案三:
用TLC1543/TLC2543芯片做模数转换采样芯
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