课程设计数字电子钟的设计.docx
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课程设计数字电子钟的设计
安康学院
电子技术课程设计报告书
课题名称:
数字电子钟的设计
姓名:
学号:
院系:
电子与信息工程系
专业:
电子信息工程
指导教师:
时间:
2013年06月24日
一、设计任务及要求:
1、设计任务:
(1)电子钟能够显示“时”、“分”、“秒”
(2)能够实现对“时”、“分”、“秒”的校时
2、要求:
数字电子钟由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路等组成。
秒信号产生器由石英晶体震荡器分频后得到的。
秒计数到六十后,对“分计数器”送入一个脉冲,进行分计数,分计数到六十后,对“时计数器”送入一个脉冲,“时计数器”时24进制计数器,实现对一天24小时计数。
指导教师签名:
年月日
二、指导教师评语:
指导教师签名:
年月日
三、成绩评定:
指导教师签名:
年月日
四、系部意见:
系部盖章:
年月日
设计项目成绩评定表
设计报告书目录
一、设计目的1
二、设计思路1
三、设计过程1
3.1、系统方案论证1
3.2、模块电路设计2
四、系统调试与结果5
五、课程设计体会与建议5
5.1、设计体会5
5.2、设计建议6
六、参考文献6
一、设计目的
1、掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、安装、测试方法;
2、进一步巩固所学的理论知识,提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力;
3、提高电路布局﹑布线及检查和排除故障的能力;
4、培养书写综合实验报告的能力;
5、了解数字电子钟的组成原理。
二、设计思路
1、设计秒信号发生器
2、设计秒、分、时计数器
3、设计校准电路
三、设计过程
3.1、系统方案论证
数字电子钟总体方框图如图1所示。
译码、显示译码、显示译码、显示
24进制时计数器六十进制分计数器六十进制秒计数器
校时校分校秒
校时控制校分控制校秒控制晶体震荡器分频器
图1数字电子钟原理框图
其工作原理为:
数字电子钟由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路等组成。
秒计数到六十后,对“分计数器”送入一个脉冲,进行分计数,分计数到六十后,对“时计数器”送入一个脉冲,“时计数器”时24进制计数器,实现对一天24小时计数。
电子钟的显示由计时器、译码器经数码管实现。
校时电路分为秒校时,分校时和时校时,分别由开关控制。
数字电子钟整体电路图如下图2所示:
图2数字电子钟整体电路图
3.2、模块电路设计
1、555秒信号发生器
秒信号发生器是数字电子钟的核心部分,555组成的多谐振荡器可以用作各种时钟脉冲发生器,如图3所示,它为脉冲频率可调的矩形脉冲发生器,改变电容C可获得超长时间的低频脉冲,调节电位器RP可得到任意频率的脉冲如秒脉冲、1KHz、10KHz等标准脉冲。
图3555秒信号发生器
1.秒、分、时计数器
秒分计数器为六十进制计数器,小时计数器为二十四进制计数器。
六十进制计数器是由双十进制计数器级联构成,当计数到“60”时通过与非门强制清零,如图4所示。
二十四进制计数器也是由双十进制计数器级联构成,当计数到“24”时强制清零,如图5所示。
图460进制计数器电路图
图524进制计数器电路图
3.校准电路
如图6所示。
S1、S2、S3分别为秒、分、时的校准控制开关。
初始状态时S3断开,S2、S1闭合,秒脉冲进入到秒计时器中,计数器正常工作。
当需要对秒进行校准时,闭合S3开关,则秒脉冲无法进入到秒计时器中,直到时间为秒计数器显示的时间,再断开S1开关;需要对分进行校准时,断开S2开关,秒进位无法进入到分计数器,秒脉冲进入到分计数器中,则分计数器快速计数,直到分计数器显示的时间为正确时间,再闭合S2开关。
对时进行校准和对分进行校准的方法相同。
图6校准电路
四、系统调试与结果
1、用示波器观察晶体震荡器分频后获得的脉冲信号,如图7所示。
图7秒脉冲波形图
2、计数器的清零控制端接高电平,看数码管显示是否为零,清零仿真结果如图8所示。
图8清零效果图
3、计数器的清零端接低电平,打开校准电路的开关S1、S2、S3,看数码管显示的数字是否都是对秒脉冲进行计数,校正仿真结果如图9所示。
图9校正结果图
4、计数器的清零端接地,断开校准电路和计数器的连接,把脉冲直接加到秒计数器的输入端,看秒和分计数器是否为60进制计数,时计数器是否为24进制计数仿真结果如图10、图11所示。
图1060进制效果图
图1124进制效果图
5、电路重新连好,计数器清零端接地,调试整个电路,直到时钟能够准确计时、校准,整体效果图如图12所示。
图12数字电子钟整体效果图
五、课程设计体会与建议
5.1、设计体会
通过这次对数字抢答器的设计与制作,让我了解了设计电路的程序,也让我了解了关于数字电子钟的基本原理与设计理念,要设计一个电路总要先用仿真仿真成功之后才实际接线的,但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样,因为,在实际接线中有着各种各样的条件制约着,而且,在仿真中无法成功的电路接法,在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。
所以,在设计时应考虑两者的差异,从中找出最适合的设计方法。
此外,本实验也可通过EDA软件Multisim10实现。
通过这次学习,让我对各种电路都有了大概的了解,所以说,坐而言不如立而行,对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。
5.2、设计建议
我希望老师在我们动手制作之前应先告诉我们一些关于所做电路的资料、原理,以及如何检测电路的方法,还有关于检测芯片的方法。
这样会有助于我们进一步的进入状态,完成设计。
六、参考文献
1、杨志忠、卫桦林,高等教育出版社,《数字电子技术基础》2009.07;
2、杨志忠主编《数字电子技术》3版高等教育出版社2008;
3、清华大学电子学教研组,阎石主编《数字电子技术基础》5版高等教育出版社2006。
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