第一篇：數電課程設計報告-數字電子鐘

課程設計報告

設計題目：數字鐘設計與實現

班級：

學號： 姓名：

指導教師：

設計時間：2014年7月

摘要：

鐘表作為一種定時工具被廣泛的使用在生產生活的各方面。人類最初依靠太陽的角度來進行定時，所以受天氣的影響比較大，為了克服依靠自然現象定時的缺點人們發明的機器鐘表，電子鐘表一系列的定時工具。自改革開放以來我國科技得以高速發展，尤其是電子技術的飛速發展。各種各樣的電器器材憑空而出。

數字鐘是一種用數字電路實現時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更長的使用壽命，因此得到了廣泛的應用。鐘表的數字化給人們生產生活帶來了極大的方便，諸如定時報警，按時自動打鈴，時間程序自動控制，定時啟閉路燈等等，所有這些都是以數字鐘為基礎的。

數字鐘從原理上講是一種典型的數字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。數字電子鐘由以下幾部分組成：分頻器、脈沖發生器、校正電路、60進制的秒、分計數器和24進制的時計數器以及分、時、秒的7段共陰譯碼顯示部分，能夠完成顯示時間、調整時間、整點報時等基本功能。

關鍵詞：整點報時、譯碼顯示、校時

目錄

1.概述 1 2.課程設計任務及要求

設計任務 3 設計要求

3.理論設計

方案論證 3 系統設計

結構框圖及說明 4 系統原理圖及工作原理單元電路設計

震蕩電路 6 分頻電路 7 計數電路 8 校時電路 10 譯碼顯示電路 12 整點報時系統 13 4.軟件仿真

4.1 仿真電路圖 15 仿真過程 15 仿真結果 16 5.結論 6.使用儀器設備清單 7.參考文獻 8.收獲、體會和建議 3 19 2.1 2.2 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 5 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 3.3.6 4.2 4.2 20

2.課程設計及要求

2.1設計任務

試設計一個數字電子鐘，譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”計數器的輸出狀態經七段顯示譯碼器譯碼，通過LED七段顯示器顯示出來，并且具有校時、校分、整點報時功能，能夠顯示23h59m59s，歸零后重新開始。

2.1設計要求

獨立完成系統的原理設計。說明系統實現的功能，應達到技術指標，進行方案論證，確定設計方案。畫出電路圖，說明各部分電路的工作原理，初步選定所使用的各種器件的主要參數及型號，列出元器件明細表。系統中包含的中小規模集成電路的種類至少在六種以上。根據理論設計用multisim 7在計算機上進行仿真。驗證所設計方案的正確性。

3.理論設計

3.1方案論證

分和秒計時需要六十進制計數器，“時”需要二十四進制計數器，用74LS161和74LS160均可實現六十進制和二十四進制計數器。譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”計數器的輸出狀態經七段顯示譯碼器譯碼，通過LED七段顯示器顯示出來。整點報時電路是根據計時系統的輸出狀態產生一個脈沖信號，然后去觸發觸發器

實現報時。校時電路是通過改變時計數器和分計數器的輸入脈沖來實現校時功能，新的脈沖由脈沖發生器和分頻器發出。

3.2系統設計

3.2.1結構框圖及說明

原理框圖如圖3-1所示

圖3-1

工作時，555構成的多諧振蕩器產生穩定的秒脈沖信號并送入計時電路，當秒計數器滿60秒時輸出秒進位脈沖，送入分計數器，當計分器滿60分時，輸出分進位脈沖送入時電路計數，當計時電路滿24時時，時、分、秒計數器同時清零。校時電路分別控制對時和分的校正。根據計時電路的輸出狀態，整點報時電路在

每個整點都會顯示十秒的提示。

3.2.2 系統原理圖及工作原理

系統具體電路連接情況如圖3-2

圖3-2

3.3單元電路設計

3.3.1震蕩電路

圖3-3-1 555構成的多諧振蕩器

電路圖如圖3-3-1所示，由555定時器、電容和電阻組成震蕩電路，產生秒脈沖信號。

555定時器與RC組成的系統接通電源后，電容C1被充電，vc上升，當vc上升到大于2/3VCC時，觸發器被復位，放電管T導通，此時v0為低電平，電容C1通過R2和T放電，使vc下降。當vc下降到小于1/3VCC時，觸發器被復位，v0翻轉為高電平。電容器C1放電結束，所需時間為： T1=0.7R2C 當C1放電結束時，T截止，VCC將通過R1、R2向電容器C1充電，vc由1/3VCC上升到2/3VCC所需的時間為：

T2=0.7（R1+R2）C 當vc上升到2/3VCC時，觸發器又被復位發生翻轉，如此周而復始，在輸出端就得到一個周期性的方波，其頻率為：1.43/（R1+2R2）C

本設計中頻率可通過以上公式計算出來，f=1Hz

3.3.2分頻電路

分頻器能將高頻脈沖變換為低頻脈沖，它可由觸發器以及計數器來完成由于一個觸發器就是一個二分頻，N個觸發器就是2n個分頻器。如果用計數器做分頻器，就要按進制數進行分頻。例如十進制計數器計是十分頻器。分頻器的功能主要有兩個：一個是產生標準秒脈沖信號；二是提供功能擴展電路所需要的信號。

本設計中，需要對1kHz分頻，等到校時脈沖。其電路圖如圖3-3-2所示

圖3-3-2 分頻電路

從圖3-3-2可以看出，由信號發生器的1000Hz高頻信號從U20的14端輸入，經過3片74LS90的三級1/10分頻，就能從U21的11端輸出得到標準的秒脈沖信號，用于校時脈沖。

3.3.3計數電路

“時”計數器要用到二十四進制計數器，“分”、“秒”計數器要用到六十進制計數器，這里采用74160和74161構成二十四進制計數器和六十進制計數器。

74161和74160的功能表如圖3-3-3和3-3-4所示，8

圖3-3-3

圖3-3-4 六十進制計數器的電路連接如圖3-3-5 9

圖3-3-5六十進制計數器

74160的時鐘輸入端連接秒輸入信號，將它的進位輸出信號與74161的時鐘輸入端連接，每過十秒，74160就向74161發出一個時鐘信號，通過與非門和74161的同步清零端Ld，將74161改成六進制計數器，從而整體構成了六十進制計數器。

二十四進制計數器連接如圖3-3-6所示

圖3-3-6二十四進制計數器

將74160和74161的異步清零端Cr與與非門的輸出端連接，每當計數到二十四就異步清零，完成二十四進制計數。

3.3.4校時電路

當時鐘指示的時間與實際時間不符的時候，就需要校時電路來對時鐘顯示的時間進行調整。

圖3-3-7校時電路原理圖

校時電路的基本原理如圖3-3-7所示，通過一個單刀雙擲開關控制接入“時”計數電路的脈沖信號。若要校時，將校時脈沖信號引入“時”計數器，讓其快速計數，在時計數器顯示到需要的數字后再切掉校時信號，引入正常脈沖信號，完成校時功能。校分的原理和校時一樣。

校時電路的連接情況如圖3-3-8所示

圖3-3-8校時電路連接

3.3.5譯碼顯示電路

譯碼驅動電路是將“秒”、“分”、“時”計數器輸出的8421BCD碼進行編 12

譯，轉換為數碼管需要的邏輯狀態。若將秒、分、時計數器的每位輸出分別于相應七段譯碼器的輸出端連接，在脈沖的作用下便可進行不同的數字顯示。

圖3-3-9 7448的邏輯圖

圖3-3-10 7448的真值表

譯碼顯示電路在仿真中的連接情況如圖3-3-11

圖3-3-11

3.3.6整點報時系統

整點報時電路設計為每當是整時前十秒的時候，提示燈點亮，持續十秒，當提示燈熄滅時正好是整點，每隔一個小時提示一次。因為整點報時電路未涉及到“時”，所以只與“分”“秒”計時器有關。

記“秒”個位計數器輸出端為A1、A2、A3、A4，“秒”十位計數器輸出端為B1、B2、B3、B4,“分”個位輸出端為C1、C2、C3、C4，“分”十位輸出端為D1、D2、D3、D4，當需要整點報時的時候，D1D2D3D4=0101，C1C2C3C4=1001，B1B2B3B4=0101，只有秒個位正常計數。

D2D4C1C4B2B4

圖3-3-12

圖3-3-13

4.軟件仿真

4.1仿真電路圖

4.2仿真過程

按下仿真開始開關，觀測時鐘是否正常計時。鍵盤上的A和B分別控制著校時和校分，按下A開始校時，再次按下，校時停止；按下B開始校分，再次按下，校分停止。讓鐘表計時到整點，觀測整點指示燈是否點亮。

4.3仿真結果

按下仿真開關后，數字鐘可以正常計時，從左至右依次是“時”十位，“時”個位，“分”十位，“分”個位，“秒”十位，“秒”個位。

按下校時開關和校分開關后，可以正常校時和校分。

每當到整點時間前十秒的時候，左下角的指示燈會亮起，十秒后熄滅。

時鐘計時到23點59分59秒后，會全部清零，重新開始新的一天。

5.結論

通過本次設計，使我對已學過的電路、數電、模電等電子技術的知識有了更深一步的了解，鍛煉和培養了自己利用已學知識來分析和解決實際問題的能力。對自己以后的學習和工作有很大的幫助。雖然，在本設計中所用的方案不 19

是最好的，但我想其中的原理是最基本的；雖然其中可能出現的誤差會計較大些，但是是最經濟的和實用的。我相信以后我會設計出更加合理的方案。

6.使用儀器設備清單

1.555定時器 2.74LS160 3.74LS161 4.7段譯碼顯示器 5.脈沖發生器 6.74LS90 7.74LS30 8.7400 9.單刀雙擲開關 10.小燈泡

7.參考文獻

1.馬學文，李景宏.電子技術實驗教程.北京：科學出版社.2013 2.李景宏，王永軍編著.數字邏輯與數字系統.北京：電子工業出版社，2012 3.高吉祥，易凡編著.電子技術基礎實驗與課程設計.北京：電子工業出版社，2002

8.收獲、體會和建議

通過這次課程設計，我對數字電子技術的理論知識的理解更加深刻，對時序電路的設計步驟也更加熟悉。經過這次數字電子電路的課程設計，我的數電知識得到鞏固，并且有了一定程度的提高，對數字鐘的工作原理有了比較深刻的理解，對數字電子設計的過程及其涉及的工具有更深入的認識。此次設計立足于電子技術的實際運用，不斷實踐，調試的流程，使我深刻的體會到了在學習我們專業的過程中理論與實踐相結合的重要性，同時也解決了以前學習比較模糊的專業知識點，使自己掌握的專業知識更加結構化、系統化。

此外，相互討論共同研究是設計過程的重中之重，增加了實際操作能力,再讓我體會到了設計的艱辛的同時，更讓我體會到成功的喜悅與快樂。總之,這次課程設計對我能力的提升有很大的幫助。此外，本次課程設計比較倉促,只是完成了設計的基本功能，其拓展功能沒有精力去深究，等到以后有時間再逐步完善該電路的拓展功能。由于時間短暫和本人能力有限，本電路的設計可能存在一定問題和缺陷，如有發現希望老師能夠給予批評指正。

第二篇：數電課程設計數字電子鐘報告

武漢紡織大學機電工程學院測控技術與儀器專業《數字電子技術》課程設計報告

數字電子技術課程設計報告

題目：

時間：

院校：

班級： 組員：

數字鐘的設計與制作 09-10學年 武漢紡織大學機電工程學院測控技術與儀器專業《數字電子技術》課程設計報告

數字電子技術課程設計報告

一． 設計目的

數字鐘是一種用數字電路技術實現時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。數字鐘從原理上講是一種典型的數字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。

因此，我們此次設計與制做數字鐘就是為了了解數字鐘的原理，從而學會制作數字鐘.而且通過數字鐘的制作進一步的了解各種在制作中用到的中小規模集成電路的作用及實用方法.且由于數字鐘包括組合邏輯電路和時敘電路.通過它可以進一步學習與掌握各種組合邏輯電路與時序電路的原理與使用方法.二．實現功能

1．要求內容

1）時以24為周期 2）分和秒以60為周期 3）能顯示時、分、秒

4）具有校時功能，可以分別對時及分進行單獨校時，使其校正到標準時間

2.發揮內容

1）星期的顯示

2）計時過程具有報時功能

三．元器件

1．洞洞板2塊

2．0.47uF電容1個 3．100nF電容1個

4．共陰八段數碼管7個 5．網絡線10米

6．CD4511集成塊7塊 7．CD4060集成塊1塊 8．74HC390集成塊4塊 9．74HC51集成塊1塊

武漢紡織大學機電工程學院測控技術與儀器專業《數字電子技術》課程設計報告

10．74HC00集成塊4塊 11．74HC30集成塊1塊 12．10MΩ電阻5個 13．74HC00集成塊4塊 14．L7805三端穩壓管1個 15．30pF瓷片電容2個 16．9V電池1塊

17．單刀雙擲開關2個 18．單刀單置開關1個 19．74HC10集成塊1塊

各個芯片引腳圖 1． CD74HC390

2．L7805穩壓管

武漢紡織大學機電工程學院測控技術與儀器專業《數字電子技術》課程設計報告

3． CD4060

4． CD4511

5．74HC10

6．74HC30

武漢紡織大學機電工程學院測控技術與儀器專業《數字電子技術》課程設計報告

7．74HC51

8．74HC00

四、原理框圖

1．數字鐘的構成

數字鐘實際上是一個對標準頻率（1HZ）進行計數的計數電路。由于計數的起始時間不

武漢紡織大學機電工程學院測控技術與儀器專業《數字電子技術》課程設計報告

可能與標準時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校時電路，同時標準的1HZ時間信號必須做到準確穩定。通常使用石英晶體振蕩器電路構成數字鐘。

（a）數字鐘組成框圖

2． 晶體振蕩與分頻電路

（b）晶體振蕩器

晶體振蕩器電路給數字鐘提供一個頻率穩定準確的32.768KHz的方波信號，可保證數字

武漢紡織大學機電工程學院測控技術與儀器專業《數字電子技術》課程設計報告

鐘的走時準確及穩定。不管是指針式的電子鐘還是數字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。一般輸出為方波的數字式晶體振蕩器電路通常有兩類，一類是用ＴＴＬ門電路構成；另一類是通過ＣＭＯＳ非門構成的電路，本次設計采用了后一種。如圖（b）所示，無源晶震、電容和電阻構成晶體振蕩器電路，CD4060實現分頻。值得注意的是無源晶振是沒有極性的，與電容C1、C2與晶體構成一個諧振型網絡，完成對振蕩頻率的控制功能，實現了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩定性及準確性，從而保證了輸出頻率的穩定和準確

晶體XTAL的頻率選為32.768KHZ.該元件專為數字鐘電路而設計,其頻率較低,有利于減少分頻器級數.從有關手冊中,可查得C1,C2均為30pF.當要求頻率準確度和穩定度更高時,還可接入校正電容并采取溫度補償措施.由于CMOS電路的輸入阻抗極高,因此反饋電阻R可選為10MΩ.較高的反饋電阻有利于提高振蕩頻率的穩定性.2HZ

1HZ

（c）二分頻

通常實現分頻器的電路是計數器電路,一般采用多級2進制計數器來實現.例如,32768Hz的振蕩信號分頻為1HZ的分頻倍數為32768(215),即實現該分頻功能的計數器相當于15極2進制計數器.常用的2進制計數器有74HC393等.本實驗中采用CD4060來構成分頻電路.CD4060在數字集成電路中可實現的分頻次數最高,而且CD4060還包含振蕩電路所需的非門,使用更為方便.CD4060計數為14級2進制計數器,可以將32768HZ的信號分頻為2HZ。再通過二進制計數器，將2Hz信號轉化為1HZ，作為秒輸入信號。

3． 時間計數電路

一般采用10進制計數器如74HC390等來實現時間計數單元的計數功能。由其內部邏輯框圖可知，其為雙2-5-10異步計數器，下降沿觸發，并每一計數器均有一個異步清零端（高電平有效）。秒個位計數單元為１０進制計數器，無需進制轉換，只需將QA與ＣPB（下降沿有效）相連即可。CPA與１ＨZ秒輸入信號相連，QD可作為向上的進位信號與十位計數

武漢紡織大學機電工程學院測控技術與儀器專業《數字電子技術》課程設計報告

單元的CPB相連。

秒十位計數單元為６進制計數器，需要進制轉換。將１０進制計數器轉換為６進制計數器的電路連接方法如圖 ２.４所示，其中Ｑ２可作為向上的進位信號與分個位的計數單元的CPA相連。

分個位和分十位計數單元電路結構分別與秒個位和秒十位計數單元完全相同，只不過分個位計數單元的Ｑ３作為向上的進位信號應與分十位計數單元的ＣＰＡ相連，分十位計數單元的Ｑ２作為向上的進位信號應與時個位計數單元的ＣＰＡ相連。

時個位計數單元電路結構仍與秒或個位計數單元相同，但是要求，整個時計數單元應為１２進制計數器，不是１０的整數倍，因此需將個位和十位計數單元合并為一個整體才能進行１２進制轉換。利用１片７４ＨＣ３９０實現１２進制計數功能的電路如圖（d）所示。

六進制電路

由74HC390、7400、數碼管與4511組成，電路如圖一。

U1A3123U2A12Com74HC00D74HC00DU5SEVEN_SEG_COM_KABCDEFGU3AV1 32Hz 5V141INA1INB21CLR31QA1QB1QC1QD5677126U413DADBDCDD5OAOBOCODOE1211109151474HC390D43~ELOF~BIOG~LTVCC5V4511BD將十進制計數器轉換為六進制的連接方法

十進制電路

由74HC390、7400、數碼管與4511組成，電路如圖二。

武漢紡織大學機電工程學院測控技術與儀器專業《數字電子技術》課程設計報告

U4A3126U4B4574HC00D74HC00DComU3SEVEN_SEG_COM_KU1AV1 60Hz 5V141INA1INB21CLR31QA1QB1QC1QD5677126U213DADBDCDD5OAOBOCODOE12111091514ABCDEFGVCC5V74HC390D43~ELOF~BIOG~LT4511BD十進制接法測試仿真電路六十進制電路

由兩個數碼管、兩4511、一個74HC390與一個7400芯片組成，電路如圖三。

雙六十進制電路

由2個六十進制連接而成，把分個位的輸入信號與秒十位的Qc相連，使其產生進位，電路

武漢紡織大學機電工程學院測控技術與儀器專業《數字電子技術》課程設計報告

圖如圖四。

ComComSEVEN_SEG_COM_KU1B6453U1A12U4SEVEN_SEG_COM_KU7U11BABCDEFG64513DADBDCDD5OAOBOCODOE~ELOF~BI~LTOG1211109151421CLR141INA1INB3U10A12ABCDEFG74HC00D74HC00DU3B15122INA2INB142CLR132QA2QB2QC2QD11109U2712674HC00D74HC00DU8A31QA1QB1QC1QD5677126U913DADBDCDD5OAOBOCODOE12111091514VCC5V74HC390D43U1C891011U1D12134511BD74HC390DComVCCU643~ELOF~BI~LTOG5VSEVEN_SEG_COM_K74HC00D74HC00DABCDEFG84511BDComU15C91011U16DSEVEN_SEG_COM_K1213U14U3A131INA1INB21CLR1QA1QB1QC1QD5677126U513DADBDCDD5OAOBOCODOE1211109151474HC00D74HC00DU12B15122INA2INB142CLR132QA2QB2QC2QD111097126U13DADBDCDD5OAOBOCODOEABCDEFG***14V1 100kHz 5V474HC390D43~ELOF~BI~LTOGVCC74HC390D5V43~ELOF~BI~LTOG4511BD4511BD

二十四進制

星期

武漢紡織大學機電工程學院測控技術與儀器專業《數字電子技術》課程設計報告

由1個十二進制電路、2個六十進制電路組成，因上面已有一個雙六十電路，只要把它與十二進制電路相連即可。

4．譯碼驅動及顯示單元電路

選擇ＣＤ４５１１作為顯示譯碼電路；選擇ＬＥＤ數碼管作為顯示單元電路。由CD4511把輸進來的二進制信號翻譯成十進制數字，再由數碼管顯示出來。這里的LED數碼管是采用共陰的方法連接的。

計數器實現了對時間的累計并以8421BCD碼的形式輸送到CD4511芯片，再由4511芯片把BCD碼轉變為十進制數碼送到數碼管中顯示出來。

武漢紡織大學機電工程學院測控技術與儀器專業《數字電子技術》課程設計報告

5．校時電路

由74CH51D、74HC00D與電阻組成，校正電路有分校正和時校正兩部分。

IO1VCC正常輸入信號5V校正信號R1IO2U2C9108小時校正電路J110Mohm74HC00D注意：分校時時，不會進位到小時。U11111213910U2DKey = A12R210MohmIO313U2A8123時計數器IO574HC00D1123674HC00D正常輸入信號校正信號R3U3A10Mohm12U2B456分計數器IO6IO44574HC00D74HC51D3J274HC00DKey = B分鐘校正電路分校正時鎖定小時信號輸入R410MohmU3B456圖中采用基本RS觸發器構成開關消抖動電路，其中與非門選用74HC00；對J1和J2，因為校正信號與0相與為0，而開關的另一端接高電平，正常輸入信號可以順利通過與或門，故校時電路處于正常計時狀態，當開關打向上時，情況正好與上述相反，這時電路處于校時狀態。74HC00D數字鐘設計－校時電路部分

數字鐘應具有分校正和時校正功能，因此，應截斷分個位和時個位的直接計數通路，并采用正常計時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中。即為用COMS與或非門實現的時或分校時電路，In1端與低位的進位信號相連；In2端與校正信號相連，校正信號可直接取自分頻器產生的1HZ或2HZ（不可太高或太低）信號；輸出端則與分或時個位計時輸入端相連。當開關打向下時，因為校正信號和0相與的輸出為0，而開關的另一端接高電平，正常輸入信號可以順利通過與或門，故校時電路處于正常計時狀態；當開關打向上時，情況正好與上述相反，這時校時電路處于校時狀態。

實際使用時，因為電路開關存在抖動問題，所以一般會接一個RS觸發器構成開關消抖動電路，所以整個較時電路就如圖。

武漢紡織大學機電工程學院測控技術與儀器專業《數字電子技術》課程設計報告

帶有消抖電路的校正電路

6．整點報時電路

在59分51秒、53秒、55秒、57秒、59秒的時候，蜂鳴器報時

五、總接線元件布局簡圖

整個數字鐘由時間計數電路、晶體振蕩電路、校正電路、整點報時電路組成。

其中以校正電路代替時間計數電路中的時、分、秒之間的進位，當校時電路處于正常輸入信號時，時間計數電路正常計時，但當分校正時，其不會產生向時進位，而分與時的校位是分開的，而校正電路也是一個獨立的電路。

電路的信號輸入由晶振電路產生，并輸入各電路。

七、芯片連接總圖

武漢紡織大學機電工程學院測控技術與儀器專業《數字電子技術》課程設計報告

接線圖

武漢紡織大學機電工程學院測控技術與儀器專業《數字電子技術》課程設計報告

八、總結

1． 實驗過程中遇到的問題及解決方法

a、測試過程中有1七段顯示器不能正常工作

首先通過萬用表檢測各接線是否正確，是否出現了短路或者虛焊的情況，最后證明接線并美譽什么問題，最后我們通過并聯另一顯示器的方法檢測出此顯示器已損壞，然后就換了一個好的顯示器。

b、各段電路的測試方法

我們首先在面包板上把電源的發生和頻率的發生電路全部連接好，并檢測其正常工作，然后每接好一部分電路就用其檢測，沒問題后再進行下一步的工作。

c、最后把電路全部接好后讓數字鐘走了一天后，數字鐘出現數字顯示不穩定和不能正常工作的情況

因為在數字鐘正常工作的時候我們并沒有去碰它，所以并不可能出現部分線斷掉或者短路的情況，最后我們把主要檢測重點就放在了對電池電壓的檢測和對各集成塊的檢測上面，最后檢測出三端穩壓管的輸出電壓只有3V,低于正常輸出的5V電壓，然后我們再對電池的輸入電壓進行檢測，輸入電壓為8V，滿足三端穩壓管的輸入條件，至此可以判斷是三端穩壓管出現的問題（可能由于工作時間過長而燒掉）。換上一新三端穩壓管后，電路又恢復正常工作。

2． 設計體會

通過這次對數字鐘的設計與制作，讓我們了解了設計電路的程序，也讓我們了解了關于數字鐘的原理與設計理念，要設計一個電路總要先用仿真仿真成功之后才實際接線的。但是

武漢紡織大學機電工程學院測控技術與儀器專業《數字電子技術》課程設計報告

最后的成品卻不一定與仿真時完全一樣，因為，再實際接線中有著各種各樣的條件制約著。而且，在仿真中無法成功的電路接法，在實際中因為芯片本身的特性而能夠成功。所以，在設計時應考慮兩者的差異，從中找出最適合的設計方法。

通過這次學習讓我們各個芯片能夠完成什么樣的功能，使用芯片時應該注意哪些要點。同一個電路可以用那些芯片實現，各個芯片實現同一個功能的區別。另外，我們設計要從市場需求出發，既要有強大的功能，又要在價格方面比同等檔次的便宜。

通過這次學習，讓我們對各種電路都有了大概的了解，所以說，坐而言不如立而行，對于這些電路還是應該自己動手實際操作才會有深刻理解。

3． 對設計的建議

希望在我們動手制作之前，老師能夠多給點集成塊讓我們選擇，同一功能但是可以用不同的片子去實現其功能。另外在提供片子的時候應該準備好有多余的片子，因為我們誰也不能保證每一個片子都能夠正常工作。

4． 未解決的問題

a用74HC390D的片子作為十進制時為什么也需要置零？

因為74HC390D本身就是十進制的片子，但當我們在試驗箱上測試其功能時，當我們在十進制的情況下不置零，此時顯示器上的數字就出現不穩定的情況，并且也不會按正常的加法去計數，當接了置零后，顯示器就正常工作了。

b、24進制時其各位為什么不需要1010的置零輸入？

從上面a問題可以得出當其為十進制的時候不給起置零的話就不能正常的工作，當其為24進制的時候個位接了置零后，反而不能正常工作，并且變成了100進制的片子。當把各位的置零去掉后便變成了24進制。

第三篇：數電課程設計報告-數字電子鐘 東北大學

課 程 設 計 報 告

設計題目：數字電子鐘設計與實現

班 級： 學 號： 姓 名： 指導教師： 設計時間：

摘要

數字時鐘已成為人們日常生活中必不可少的必需品，廣泛于個人家庭以及辦公室等公共場所，給人們的生活、學習、工作、娛樂帶來了極大的方便。由于數字集成電路技術的發展采用了先進的三石英技術，使數字時鐘具有走時準確、性能穩定、攜帶方便等優點，它還用于計時、自動報時及自動控制等各個領域。盡管目前市場上已有現成的數字時鐘電路芯片出售，價格便宜、使用也方便，但鑒于數字時鐘電路的基本組成包含了數字電路的組成部分，因此進行數定時鐘的設計是必要的。在這里我們將已學過的比較零散的數字電路的知識有機的、系統的聯系起來用于實際，來增養我們的綜合分析和設計電路的能力。

本次設計以數字時鐘為主，實現對時、分、秒數字顯示的計數器計時裝置，周期為24小時，顯示滿為23時59分59秒并具４有校時功能的數電子時鐘。電路主要采用中規模的集成電路，本電路主要脈沖產生模塊、校時模塊、兩個六十進制模塊（分、秒）、一個二十四進制模塊（時）和一個報時邏輯電路組成。時、分、秒再通過BCD-7段譯碼顯示屏顯示出來。

關鍵詞：計數器

譯碼器 校時

目錄

概述

2 課程設計任務及要求

2.1 設計任務

2.2 設計要求3 理論設計

3.1方案論證

3.2 系統設計

3.2.1 結構框圖及說明

3.2.2 系統原理圖及工作原理

3.3 單元電路設計

3.3.1秒脈沖電路設計

3.3.2時、分、秒計數器電路

3.3.3校時電路

3.3.4譯碼顯示電路

3.3.5定時電路設計

4.軟件仿真

4.1 仿真電路圖

4.2 仿真過程

4.2 仿真結果

5.結論

6.使用儀器設備清單

7.參考文獻。

8.收獲、體會和建議。5 5 8 10 11 13 15 16

18191920

2.課程設計及要求

2.1設計任務

數字電子時鐘是一種用數字電路技術實現“時”、“分”、“秒”計時的裝置。其中，時間以24小時為一個周期；顯示時、分、秒；具有校時功能，可以分別對時、分進行單獨校時，使其校正到標準時間；時鐘具有鬧鐘功能；具有開機清零功能；設計所需的脈沖電路。

2.1設計要求

獨立完成系統的原理設計。說明系統實現的功能，應達到技術指標，進行方案論證，確定設計方案。畫出電路圖，說明各部分電路的工作原理，初步選定所使用的各種器件的主要參數及型號，列出元器件明細表。系統中包含的中小規模集成電路的種類至少在六種以上。根據理論設計用multisim 7在計算機上進行仿真。驗證所設計方案的正確性。

3.理論設計

3.1方案論證

數字時鐘是一個將“時”、“分”、“秒”顯示于人的視覺器官的計時裝置。電路由秒信號發生器、“時、分、秒”計數器、譯碼器、顯示電路、校準電路、定時電路等組成。秒、分、時分別為60、60和24進制計數器。分、秒均為60進制，顯示00—59，個位為十進制，十位為六進制；時為24進制，對于24進制來說個位為十進制，十位為三進制。用74LS161和74LS160均可實現六十進制和二十四進制計數器，再通過LED六段顯示器將具體信號顯示出來。整點報時電路是根據計時系統的輸出狀態產生一個脈沖信號，然后去觸發觸發器實現報時。校時電路是通過改變時計數器和分計數器的輸入脈沖來實現校時功能。

3.2系統設計

3.2.1結構框圖及說明

原理框圖如圖1所示

圖1

該系統的工作原理是：

由石英晶體多諧振蕩器和分頻器產生1HZ標準秒脈沖。“秒電路”、“分電路”均為00—59的六十進制計數、譯碼、顯示電路； “時電路”為00—23的二十四進制計數、譯碼、顯示電路。校時電路分別控制對時和分的校正。

3.2.2 系統原理圖及工作原理

系統具體電路連接情況如圖2

GNDGNDCKCKCKCKCKCKU24ABCDEFGABCDEFGU25ABCDEFGU13ABCDEFGU15ABCDEFGU6ABCDEFGU******14474849505***109***9606162******09101112***1109***3242526***14OAOBOCODOEOFOG***14OAOBOCODOEOFOG~LT~RBI~BI/RBO~LT~RBI~BI/RBO~LT~RBI~BI/RBO~LT~RBI~BI/RBO~LT~RBI~BI/RBOABCDABCDABCDABCD7126354ABCD71263547126ABCDU1274LS48NU1474LS48N***12653547255U16B7474LS08D64756314***U3B7874LS08D16171887~LOAD~CLR***11537U21B74LS03N14***3121115QAQBQCQDQAQBQCQDQAQBQCQDRCORCORCOQAQBQCQD14***31211~LOAD~CLR~LOAD~CLR~LOAD~CLRQAQBQCQDRCOQAQBQCQDCLKCLKCLKENPENTENPENTENPENTENPENTCLKU20B2774LS08DU17AABCDABCDABCD710710710ABCD54RCO74LS160N710~LOAD~CLR~LOAD~CLR***45691234569121U274LS160NCLK15U18U1974LS160NU107374LS160NRCOU974LS160N354~LT~RBI~BI/RBOU2274LS48NU2374LS48NU574LS48NOAOBOCODOEOFOGU774LS48NOAOBOCODOEOFOGOAOBOCODOEOFOGOAOBOCODOEOFOGU174LS160NCLK2ENPENT300710VCC9VU26A9VVCC274LS21N710VCCU11BABCD34569123456U4BVCC674LS00D74LS00D09VVCC78J23J1U27ALTBAEQBAGTBB0A0B1A1765OALTBOAEQBOAGTBB2A2B3A***11574LS21D3877I2BIPOLAR_CURRENT092U28ALTBAEQBAGTB***1588Key = SpaceVCC29I1BIPOLAR_CURRENT0U34ALTBAEQBAGTBB0A0B1A1765OALTBOAEQBOAGTBB2A2B3A***115Key = Space8584U29OR***OALTBOAEQBOAGTBB0A0B1A1B2A2B3A380VCCU33ALTBAEQBAGTB***1596U32ALTBAEQBAGTB***15U31ALTBAEQBAGTB***15VCCR2100Ω04RSTDISTHRTRICON9V7485N7485N8VCCOUTU3038689765OALTBOAEQBOAGTBB0A0B1A1B2A2B3A39495765OALTBOAEQBOAGTBB0A0B1A1B2A2B3A3999798765OALTBOAEQBOAGTBB0A0B1A1B2A2B3A3LED279LED1VCCR1100Ω9V71R3100Ω7906257485N937485NVCC7485N7485NC1100nF0VCC91GND1C21nFLM555CN9VVCCVCC9VR4100Ω101C4100nF10274LS04DC3100nF10347691280ABCDVCCENPENTU35100U378VCCRSTDISTHRTRICONGND1OUT3BUZZER200 Hz 100ΩR519U36B25LM555CN0

圖2

3.3單元電路設計

3.3.1秒脈沖電路設計

VCCVCCR2100Ω4RSTDISTHRTRICONGND19V8VCCOUTU30371R3100Ω79062591C1100nF0VCC9VC21nFLM555CN

圖3 由555構成的多諧振蕩器

電路圖如圖3所示，由555定時器、電容和電阻組成震蕩電路，產生秒脈沖信號。它是數字電子鐘的核心部分，它的精度和穩定度決定于數字中的質量。通常晶體振蕩器發出的脈沖經過整形、分頻獲得1Hz的秒脈沖。

555定時器與RC組成的系統接通電源后，電容C1被充電，vc上升，當vc上升到大于2/3VCC時，觸發器被復位，放電管T導通，此時v0為低電平，電容C1通過R2和T放電，使vc下降。當vc下降到小于1/3VCC時，觸發器被復位，v0翻轉為高電平。電容器C1放電結束，所需時間為： T1=0.7R2C 當C1放電結束時，T截止，VCC將通過R1、R2向電容器C1充電，vc由1/3VCC上升到2/3VCC所需的時間為：

T2=0.7（R1+R2）C

當vc上升到2/3VCC時，觸發器又被復位發生翻轉，如此周而復始，在輸出端就得到一個周期性的方波，其頻率為：1.43/（R1+2R2）C

本設計中頻率可通過以上公式計算出來，f=1Hz

3.3.2時、分、秒計數器電路

一般采用10進制計數器來實現時間計數單元計數功能，要實現這一要求，可選用的中規模集成計數器較多，這里我們選擇使用74LS160。

圖 4 74LS160 引腳圖

如果采用反饋清零方式時在計數一遍后進入重新計數時時間間隔不是一個時間脈沖而是兩個，會造成計數不準，例如十進制從0000—0001—0010—??1001—1010（此狀態雖不會顯示但已經出來）—0000。故現在采用反饋置數法實現，以十進制為例0000——0001——0010——??1001 ——0000（不會出現1010狀態，故很準）其接法電路如圖5圖6。

秒信號經秒計數器、分計數器、時計數器之后。分別得到顯示電路，以便實現用數字顯示時、分、秒的要求。“秒”和“分”計數器應為六十進制，而“時”計數器應為二十四進制。

圖 5兩塊74LS160構成的六十進制計數器

采用置數法74LS160 的3、4、5、6引腳接地，低位的7、10、1引腳和高位1引腳接高電平，高位7、10引腳接低位15引腳。其14—11引腳接顯示譯碼器的7、1、2、6引腳。

圖6兩塊74LS160構成的二十四進制計數器

（1）六十進制計數器。它由兩塊中規模集成十進制計數器74LS160，一塊組成十進制，另一塊組成六進制。采用置數法時，當高位出現0101狀態，低位為1001狀態，即計到59（第60個脈沖），如圖5所示六十進制計數器。

（2）二十四進制計數器。它由兩塊中規模集成十進制計數器74LS160構成。當高位出現0010狀態，低位為0011狀態，即計到第24個來自“分”計數器的進位信號時，產生反饋置數信號，如圖6所示為二十四進制計數器。

3.3.3校時電路

在剛接通電源或者時鐘走時出現誤差時，則需要進行時間的校準。因此，應截斷時分的直接計數通路，并采用正常計數信號與校時信號可以切換的電路接入其中。故我們設計了對時、分、秒各自校時的電路。設計原理是：將74ls160的兩個使能端接在一起后接到單刀雙擲開關的公共端，再將進位端和高電平分別接到另外兩端。當開關按下時接入高電平，反之便會接到進位端。

圖7 校時部分電路原理圖

通過一個單刀雙擲開關控制接入“時”計數電路的脈沖信號。若要校時，將校時脈沖信號引入“時”計數器，讓其快速計數，在時計數器顯示到需要的數字后再切掉校時信號，引入正常脈沖信號，完成校時功能。校分的原理和校時一樣。

校時電路的連接情況如圖8所示

圖8 校時電路連接

3.3.4譯碼顯示電路

選用器件時應當注意譯碼器和顯示器件相互配合。一是驅動功率要足夠大，二是邏輯電平要匹配秒計數器、分計數器、和時計數器的計數分別輸送給各自的顯示譯碼器74LS48，在數送給各自的數碼管，顯示出時、分、秒的計時。電路如圖9所示為計數、譯碼顯示電路。

圖9譯碼顯示電路

圖10 74LS48引腳圖

這里采用74LS48作為顯示譯碼器，A0~A3接74LS160的QA~QD端3、4、5引腳都接高電平，9~15端接七段數碼管。七段數碼管引腳圖如下圖11（共陰極）

圖11 七段數碼管引腳圖

譯碼顯示電路在仿真中的連接情況如圖12

圖12

3.3.5定時電路設計

每當數字時鐘計時與所設定的時間相同時開始發出5s的響聲，響聲是從第1s開始到第6s,響聲的頻率一樣，即所發出的聲音是一樣的沒有變化。定時電路即邏輯見下圖13。

圖13定時響5s真值表

由卡諾圖可以計算出定時響5s的邏輯，其邏輯電路連接見下圖14

VCC100R4100Ω101C4100nF103C3100nF8VCC47625RSTDISTHRTRICONGND1OUT3U35U37BUZZER200 Hz 100ΩR5LM555CN0

圖14 響5s邏輯電路連接 4.軟件仿真

4.1仿真電路圖

GNDGNDCKCKCKCKCKCKU24ABCDEFGABCDEFGU25ABCDEFGU13ABCDEFGU15ABCDEFGU6ABCDEFGU******14474849505***109***9606162******09101112***1109***3242526***14OAOBOCODOEOFOG***14OAOBOCODOEOFOG~LT~RBI~BI/RBO~LT~RBI~BI/RBO~LT~RBI~BI/RBO~LT~RBI~BI/RBO~LT~RBI~BI/RBOABCDABCDABCDABCD7126354ABCD71263547126ABCDU1274LS48NU1474LS48N***12653547255U16B7474LS08D64756314***U3B7874LS08D16171887~LOAD~CLR***11537U21B74LS03N14***3121115QAQBQCQDQAQBQCQDQAQBQCQDRCORCORCOQAQBQCQD14***31211~LOAD~CLR~LOAD~CLR~LOAD~CLRQAQBQCQDRCOQAQBQCQDCLKCLKCLKENPENTENPENTENPENTENPENTCLKU20B2774LS08DU17AABCDABCDABCD710710710ABCD54RCO74LS160N710~LOAD~CLR~LOAD~CLR***45691234569121U274LS160NCLK15U18U1974LS160NU107374LS160NRCOU974LS160N354~LT~RBI~BI/RBOU2274LS48NU2374LS48NU574LS48NOAOBOCODOEOFOGU774LS48NOAOBOCODOEOFOGOAOBOCODOEOFOGOAOBOCODOEOFOGU174LS160NCLK2ENPENT300710VCC9VU26A9VVCC274LS21N710VCCU11BABCD34569123456U4BVCC674LS00D74LS00D09VVCC78J23J1U27ALTBAEQBAGTBB0A0B1A1765OALTBOAEQBOAGTBB2A2B3A***11574LS21D3877I2BIPOLAR_CURRENT092U28ALTBAEQBAGTB***1588Key = SpaceVCC29I1BIPOLAR_CURRENT0U34ALTBAEQBAGTBB0A0B1A1765OALTBOAEQBOAGTBB2A2B3A***115Key = Space8584U29OR***OALTBOAEQBOAGTBB0A0B1A1B2A2B3A380VCCU33ALTBAEQBAGTB***1596U32ALTBAEQBAGTB***15U31ALTBAEQBAGTB***15VCCR2100Ω04RSTDISTHRTRICON9V7485N7485N8VCCOUTU3038689765OALTBOAEQBOAGTBB0A0B1A1B2A2B3A39495765OALTBOAEQBOAGTBB0A0B1A1B2A2B3A3999798765OALTBOAEQBOAGTBB0A0B1A1B2A2B3A3LED279LED1VCCR1100Ω9V71R3100Ω7906257485N937485NVCC7485N7485NC1100nF0VCC91GND1C21nFLM555CN9VVCCVCC9VR4100Ω101C4100nF10274LS04DC3100nF10347691280ABCDVCCENPENTU35100U378VCCRSTDISTHRTRICONGND1OUT3BUZZER200 Hz 100ΩR519U36B25LM555CN0

4.2仿真過程

按下仿真開始開關，觀測時鐘是否正常計時。鍵盤上的A和B分別控制著校時和校分，按下A開始校時，再次按下，校時停止；按下B開始校分，再次按下，校分停止。讓鐘表計時到整點，觀測整點指示燈是否點亮。

4.3仿真結果

按下仿真開關后，數字鐘可以正常計時，從左至右依次是“時”十位，“時”個位，“分”十位，“分”個位，“秒”十位，“秒”個位。

按下校時開關和校分開關后，可以正常校時和校分。

時鐘計時到23點59分59秒后，會全部清零，重新開始新的一天。

5.結論

通過這次對數字鐘的設計與制作，對電子技術有了一些初步了解，但那都是一些理論的東西。通過這次數字電子鐘的課程設計，我們才把學到的知識與實踐相結合。從而對我們學的知識有了更進一步的理解，使我們進一步加深了對所學知識的記憶。

在此次的數字鐘設計過程中，我更進一步地熟悉了芯片的結構及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。也鍛煉了自己獨立思考問題的能力和通過查看相關資料來解決問題的習慣。雖然這只是一次簡單的課程設計，但通過這次課程設計我們了解了課程設計的一般步驟，和設計中應注意的問題，同時我們也掌握了做設計的基本流程，為我們以后進行更復雜的設計奠定了堅實的基礎。

6.使用儀器設備清單

1.555定時器 2.74LS160 3.74LS161 4.6段譯碼顯示器 5.脈沖發生器 6.74LS48 7.74LS20 8.74LS04 9.74LS08 10.單刀雙擲開關

7.參考文獻

1.馬學文，李景宏.電子技術實驗教程.北京：科學出版社.2013 2.李景宏，王永軍編著.數字邏輯與數字系統.北京：電子工業出版社，2012 3.高吉祥，易凡編著.電子技術基礎實驗與課程設計.北京：電子工業出版社，2002 4.王義軍.數字電子技術基礎.北京：中國電力出版社，2007 5.黃培根，任清褒.Multisim7&電路分析基礎實驗.浙江：浙江大學出版社,2002 6.賈更新.電子技術基礎實驗，設計與仿真.鄭州：鄭州大學出版社，2006 7.趙淑范.電子技術實驗與課程設計.北京：清華大學出版社,2006

8.收獲、體會和建議

十多天的數字電子課程設計馬上就要畫上圓滿的句號，在這期間的收獲很多，高興過沮喪過，當電路終于能夠符合設計指標和要求的時候，心情無比的舒暢。但是mutisim本身的一個缺陷使得無法在仿真的時候使用晶振加上4060產生1赫茲的方波，但是在現實的情況下，這樣是完全能夠產生的。所以在做仿真的時候就用了555多諧振蕩電路來代替，以檢驗其他功能模塊是否符合設計的要求。在這次課設期間是我更加熟練的掌握了仿真軟件multisim的一些用法，原來沒有發現的功能在這次做課設的時候學會了，我想這是一大收獲。另外這次課設也讓我更加了解一些元器件的功能如74ls160,74ls40以及一些門電路邏輯功能的算法。

設計本身并不是有很重要的意義，而是同學們對待問題時的態度和處理事情的能力。至于設計的成績無須看的太過于重要，而是設計的過程，設計的思想和設計電路中的每一個環節，電路中各個部分的功能是如何實現的。各個芯片能夠完成什么樣的功能，使用芯片時應該注意那些要點。同一個電路可以用那些芯片實現，各個芯片實現同一個功能的區別。另外，我們設計要從市場需求出發，既要有強大的功能，又要在價格方面比同等檔次的便宜。

第四篇：數字電子鐘課程設計

目錄

一． 引言???????????????????????2

二． 課程設計目的???????????????????2

三． 設計所需要的器材?????????????????2

四． 課程設計原理???????????????????2

五． 課程設計各個部分模塊的介紹????????????2

1.振蕩器????????????????????????????2.2.分頻器????????????????????????????3.3.計數器???????? ????????????????????3.4．譯碼器????????????????????????????3

5.顯示器????????????????????????????4

6.正點報時的擴展電路??????????????????????4

六．設計總結??????????????????????4

七．心得體會??????????????????????4

八．各部分電路圖???????????????????5—8

九．總電路圖?????????????????????.9

一．引言

當今時代，電子技術迅猛發展，各種各樣的電子產品也相繼出現，數字電子鐘也應運而生。數字電子鐘能夠將時間以數字的形式直觀地展現出來，讓人們更加清楚地掌握時間，因此備受人們的青睞。數字鐘是采用數字電路來實現的，以“時”、“分”、“秒”的形式直觀地顯示時間。它已成為人們日常生活必不可少的一部分，廣泛地應用在各家各戶以及車站等公共場所，數字鐘的廣泛應用，有著非常現實的意義，由于數字集成電路的發展,使得數字電子鐘的精度,遠遠超過老式鐘表, 而且具有較好報時功能。本設計采用各種集成電路，進行了一個具有正點報時功能的數字電子鐘的設計。由于本人能力有限，設計中如有不足之處，還請老師批評指正。

二．課程設計目的1.獨立完成一個數字電子鐘的設計；

2.了解和掌握用數字集成電路來設計數字鐘的基本原理和方法；

3.掌握N進制計數器的設計與并了解一些常用的電子芯片的功能；

4.進一步鞏固所學到的理論知識，并應用所學知識分析和解決實際問題；

三．設計所需要的器材

1.555定時器一個

2.電阻：2K、10K、5.1K、0.3K各一個；1K電阻42個

3.電容：0.1ūF、0.01ūF各一個

4.芯片：74LS90（三個）、74LS161(兩個)CD4518一個、CD4511（六個）

5.共陰極七段顯示器（六個）

6.喇叭1個

四．課程設計原理

數字鐘是由振蕩器、分頻器、計數器、譯碼器、顯示器以及具有正點報時功能的擴展電路所構成的。

欲設計一個數字電子鐘，首先應該有一個脈沖源（能夠自動的產生穩定的標準時間脈沖信號），即為振蕩器；但是一般脈沖源所產生的脈沖信號的頻率較高，所以，就需要使用分頻器對其進行分頻，從而得到適合用來計時的秒脈沖信號，即頻率為1Hz的秒脈沖信號；經過分頻器輸出的秒脈沖信號，再進入計數器當中進行計數，又由于在計數時，北京時間規定60秒為一分鐘，60分鐘為一小時，24小時為一天，因此就需要兩個60進制的計數器和一個24進制的計數器；計數器計數完畢后再經過譯碼器進行譯碼；最后在顯示器中將累計結果以“時”、“分”、“秒”的形式顯示出來。能夠正點報時的擴展電路完成了對整時的提示，使人們能夠更清楚地掌握時間。圖1為數字鐘的邏輯框圖。

五．課程設計各個部分模塊的介紹

1.振蕩器

振蕩器的精確度和穩定性對電子鐘的質量影響最大，石英晶體振蕩器具有震

蕩頻率準確、頻率容易調整且電路結構較簡單的優點。但一般來講，如果振蕩器的頻率和其計時精度越高，則其耗電量越大。555定時器是一種將模擬功能與邏輯功能巧妙地結合在一起的中規模集成電路，功能靈活，所以本設計采用由集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器。555定時器由電阻分壓器、比較器、基本RS觸發器、雙極型三極管T和輸出緩沖器組成，其外部有八個引腳，第8腳為電源端，第1腳為接地端，第3腳為輸出端，第4腳為直接復位端，第5腳為控制電壓輸入端，第6腳為復位控制端，第2腳為置位控制端，第7腳為放電端。圖2為由集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器的電路圖，圖3為555定時器的引腳圖。R為可調電阻，調節R1時可以得到相應頻率的信號輸出。

2.分頻器

由于振蕩器所產生的信號頻率很高，因此需要由分頻器來實現對信號頻率的調整，從而得到頻率為1Hz的脈沖信號，本設計采用3片中規模集成電路計數器74LS90來實現，從而得到設計所需要的秒脈沖信號，其電路圖如圖4所示。

3.計數器

“秒”和“分”計數器應當采用60進制計數器，而“時”計數器應當采用24進制計數器。秒脈沖信號經過六級計數器以后，分別得到“秒”的個位、十位，“分”的個位、十位，“時”的個位、十位的計時。

60進制計數：“秒”和“分”的計數都需要60進制，本設計根據《電子技術》課本中提到的知識，采用兩片74LS161組成256進制計數器后再用反饋歸零法來組成60進制計數，其中，“秒”十位是六進制，“秒”個位是十進制其電路圖如圖5所示。74LS161芯片的引腳排列圖和邏輯功能示意圖如圖6所示。圖中C是輸入計數脈沖，CR非是清零端，LD非是置數端，CTp和CTt是計數工作狀態控制端，D0～D3是并行數據輸入端，CO是進位信號輸出端，Q0～Q3是計數器狀態輸出端。

24進制計數：“時”的計數是24進制計數，本設計采用CD4518來實現24進制計數，CD4518是一個同步加法計數器，在一個封裝中含有兩個可互換二/十進制計數器，其功能引腳分別為1～7和9～{15}.該CD4518計數器是單路系列脈沖輸入（1腳或2腳；9腳或10腳），4路BCD碼信號輸出（3腳～6腳；{11}腳～{14}腳）。完成24進制計數的電路圖如圖7所示，CD4518的引腳圖如圖8所示。

4．譯碼器

我們在新校區做電子試驗時，在“譯碼器及其應用”實驗中曾用到芯片CD4511，對其較為熟悉，因此本設計采用數字顯示譯碼器CD4511，來實現計數器傳來的信號的譯碼功能。譯碼是編碼的逆過程，即，將給定的代碼進行翻譯的過程。當計數器所采用的碼制不同時，譯碼電路也會隨之不同。CD4511內接有

上拉電阻，故只需在輸入端與數碼管筆段之間傳入限流電阻即可工作。其特點為：具有BCD轉換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流。可直接驅動LED顯示器。CD4511的引腳圖如圖9所示。

5顯示器

本設計用七段發光二極管來顯示譯碼器所輸出的數字，顯示器有共陽極顯示器和共陰極顯示器兩種，而74LS48譯碼器所對應的顯示器是共陰極（接地）顯示器。LED7段顯示器的外形圖及二極管的連接方式如圖10所示。

6.正點報時的擴展電路

該正點報時的功能為：最外端對其安裝一個喇叭，每當正點到來時，按4次低音和一次高音的順序發出間斷聲響，最后一聲高音結束的時刻正好是正點。設聲響為一秒鐘，則相鄰聲響時刻為2秒，則低音發聲時刻分別為59分51秒、53秒、55秒、57秒，高音發聲時刻為59分59秒，由此可定出每次聲響的時刻。部分門電路控制音響，輸入有時、分的各相應位的控制組合。設高低音頻率分別為512Hz和1024Hz。其電路圖如圖11所示。

六．設計總結

本數字電子鐘的設計是由振蕩器、分頻器、計數器、譯碼器、顯示器和正點報時電路所組成。但本設計電路的缺點是：沒有設計校時電路，即據該方案進行生產得到的產品并無校時功能；且其只能正點報時，而不能報整時數。該設計方案的優點是：采用北京時間計時，直接將時間以數字形式表現出來、精確度較高、走時穩定、使用方便、且它具有正點報時功能。本設計采用有集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器組成，由它得到高頻信號；再將此信號傳至由3片中規模集成電路計數器74LS90相串聯得到的分頻器中，從而得到我們計時所需要的秒信號（頻率為1Hz的秒信號）；之后再將該信號傳至計數器，計數器計數的準確性直接影響數字表的準確，且計數器部分是我們《電子技術》課程學習的重點，計數器包括兩部分，即24進制計數和60進制計數，本設計24進制計數采用CD4518來實現，60進制采用我們《電子技術》課本上學到的方法：采用兩片74LS161組成256進制計數器后再用反饋歸零法來組成60進制計數器；經過準確計數后，再將信號傳至譯碼器，由于我們在新校區做電子試驗時，在“譯碼器及其應用”試驗中曾用到芯片CD4511，故本設計采用顯示譯碼器CD4511,來進行對來自計數器信號的譯碼（需要在輸入端與數碼管筆段之間串入限流電阻）；最后將時間以數字形式體現在顯示器上，顯示器由七段發光二極管采用共陰極接法組成；本設計還有一個能夠正點報時的擴展電路，它的功能是每當正點到來時，按4次低音和一次高音的順序發出間斷聲響，它由組合邏輯電路組成。其總電路圖如圖12所示。

七．心得體會

通過這次對數字電子鐘的課程設計，我覺著最大的收獲就是增強了自己獨立收集資料的能力，鍛煉了自己獨立思考、獨立解決問題的能力。雖然我們至此已經完成了本學期對電子技術課程（模電部分和數電部分）的學習，但在本次課設的實際應用當中仍然遇到了很多未曾想到的問題。實際操作是我們的目的，而理論知識是我們實際操作的基礎，這使我更加體會到了理論聯系實際的重要性，同時也增加了自己解決實際問題的能力，對獨立設計電路的過程、對各個分塊電路的工作原理和功能的實現過程都有了更加清楚的了解。同時對所學到的理論知識有了更近一部的理解（尤其是計數器部分）。

此外，通過這次的課程設計，使得我對word等應用軟件的應用能力有了更進一步的提高，為以后的工作和日常生活中的應用打下了結實的基礎。

八．各部分電路圖如下：

第五篇：數字電子鐘課程設計

課程設計名稱： 電子技術課程設計

題 目： 數字電子鐘課程設計

專 業：班 級：姓 名：學 號：

電氣工程及其自動化 電氣10-5 曹慶春 1

1001150103

目錄

1.綜述……………………………………………………………………1 2.電路組成………………………………………………………………2 2.1電路原理組成………………………………………………………2 2.2振蕩電路……………………………………………………………3 2.3分頻電路……………………………………………………………4 2.4計數電路……………………………………………………………5 2.4.1二十四進制的實現………………………………………………5 2.4.2六十進制的實現…………………………………………………5 2.5譯碼與顯示電路……………………………………………………6 2.6校時電路……………………………………………………………7 2.7報時電路……………………………………………………………8 3.整體電路圖…………………………………………………………10 4.結論…………………………………………………………………13 5.心得體會……………………………………………………………14 6.參考文獻……………………………………………………………15

1.綜述

數字電子鐘主要分為數碼顯示器，60進制和24進制計數器，頻率振蕩器和校時報時這幾個部分。數字電子鐘要完成顯示需要6個數碼管，七段的數碼管需要譯碼器械才能顯示，然后要實現時、分、秒的計時器需要60進制計數器和24進制計數器，60進制、24進制可以采用74LS160計數器構成。秒信號可以由555定時器產生脈沖并分頻為1Hz。

2.1電路的組成原理

數字鐘它的計時周期為24小時，顯示滿刻度為23時59分59秒。因此，一個基本的數字鐘電路主要由譯碼顯示器、“時”，“分”，“秒”，校時電路、報時電路和振蕩器、分頻器組成。秒信號是整個系統的基信號，它直接決定計時系統的精度，本設計采用555振蕩器加分頻器來實現。將標準秒信號送入“秒計數器”，“秒計數器”采用60進制計數器，圖示為數字電子鐘鐘的一般構成框圖。

圖2.1 數字電子鐘的結構圖

2.2振蕩電路

數字電路中的時鐘是由振蕩器產生的，振蕩器是數字鐘的核心。振蕩器的穩定度及頻率的精度決定了數字鐘計時的準確程度，振蕩器的頻率越高，計時精度越高。

本設計采用555構成的自激多諧振蕩器通過調節電阻值產生1000Hz的高頻信號。由

f?11T??R1?2R2?Cln2，設C?0.01uF,可得R1?5.1k?,R2?70k?.從而產生f?1000Hz的信號。

2.3分頻電路

要精確輸出1Hz脈沖，對電容和電阻的數值精度要求很高，所以輸出脈沖不夠準確也不夠穩定。用555直接產生1Hz的信號不準確，所以用其先產生f?1000Hz的高頻信號，在經過1000分頻的分頻電路產生1Hz的秒脈沖，這樣做可以保證秒信號的準確性與穩定性。分頻器是三個用十進制計數器74LS90串聯而成的分頻器，分頻原理是在74LS90的輸出端子中，從低位輸入10個脈沖才從高位輸出1個脈沖，這樣一片74LS90就可以起分頻作用，三個74LS90串聯就構成了千分頻電路，輸出的便是1Hz的信號，從而可以實現秒脈沖的產生。

圖2.3 千分頻器

分頻電路產生的1Hz秒脈沖：

圖2.4 分頻過后的秒脈沖

2.4計數電路

數字鐘的計數電路是用兩個六十進制計數電路和一個二十四進制計數電路實現的。數字鐘的計數電路可以用反饋清零法。當技術器正常計數時，反饋門不起作用，只有當進位脈沖來到時，反饋信號將計數電路清零，實現相應的循環計數。用74LS160實現六十進制與二十四進制的計數電路。

2.4.1時計數器：用兩片74LS160串行進位實現二十四進制

圖2.5 二十四進制計數器

2.4.2分、秒計數器：用四片74LS160串行進位分別實現兩片六十進制

圖2.6 六十進制計數器

2.5譯碼與顯示電路

譯碼與顯示電路如圖，譯碼是編碼的相反過程，譯碼器是將輸入的二進制代碼翻譯成相應的輸出信號。常用的集成譯碼器有二進制譯碼器、二—十進制譯碼器和BCD—7段譯碼器。

本設計用74LS47D作為譯碼器與七段數碼管相連接。譯碼與顯示電路連接原理圖：

圖2.7 譯碼與七段數碼管接線圖

秒計數數碼顯示：

圖2.8 秒計數顯示圖

2.6校時電路

校時電路如圖瑣事，用到的元器件有三個單刀雙擲開關S1，在設計中使用1、2、3腳。腳1接從分頻器出來的1Hz標準脈沖，腳2接正常的進位脈沖，腳3接輸入時鐘信號CLK。當正常工作時將開關打到2，進行正常的計數，即校時時不影響正常計數。

圖2.9 單刀雙擲開關圖

下圖示為分校時電路：

圖2.10 分校時電路

2.7報時電路

2.7.1蜂鳴器工作原理圖：

給高電平工作通過調節蜂鳴器的頻率與電壓來實現蜂鳴器的聲音的大小與品質。

圖2.11 蜂鳴器接線圖

2.7.2報時電路圖

電路應在整點前5秒開始報時，即在59分55秒到59分59秒期間時，報時電路控制信號。

當時間在59分50秒到59分59秒期間時，分十位、分個位和秒十位保持不變，分別為5、9、5，因此可將計數器十位的Qc和Qa，個位的Qd和Qa及秒計數器十位的Qa和Qc相與，從而產生報時控制信號。

由于與門容易產生競爭冒險現象，故采用與非門和非門串接。電路如下圖所示：

圖2.12 報時電路示意圖

由于使用的是TTL門電路，所以允許懸空。

圖2.13 報時電路實際接線圖

3.整體電路圖 3.1 進位脈沖

圖3.1 進位脈沖

圖3.2整體電路圖

圖3.3 秒計數與報時電路整體電路圖

圖3.4 秒計數與報時電路整體電路圖

圖3.5 分計數整體電路圖

結論

數字電子鐘的實現方法很多，根據我所學的知識，選擇恰當的計數器和振蕩電路來控制其信號的穩定性。數字電子鐘電路的振蕩電路，分頻電路，計數器電路，譯碼與數碼管顯示電路，校時電路，報時電路都是息息相關的。其中每一個部分都得做到準確性來保證數字電子鐘的精確性。本設計采用555多諧振蕩產生1000Hz信號，在經過分頻器產生1Hz的秒信號，其實采用石英晶振振蕩電路，這樣產生的信號更加的穩定與精確。

課程設計體會

這學期期末我們做了數字電子技術課程設計，我設計的是數字電子鐘。個人覺得這是一次將理論應用與實踐的活動，在設計過程中不僅鍛煉了我們積極思考的好習慣，而且培養了我們一絲不茍的作風，嚴謹求實的態度，踏踏實實的精神。

由于擁有模擬電子技術基礎和數字電子技術基礎的理論知識，加之這次的課程設計，使我對以往的一些知識有了更深入的理解。

我在設計過程中認真的翻閱大量的書籍，去網上搜尋資料，在看了很多思路之后形成了一套我自己的思路。所謂博覽群書，而后了然于胸。一旦形成了自己的思路，在設計過程中可以說是得心應手，泉思涌動。當然在設計過程中，我學會了Multism這個軟件進行仿真，感覺用的挺好的，仿真是數字電子鐘運行的良好。我感覺這增強了我以后設計的信心，我也喜歡上了設計，很好的培養了我對設計的興趣，啟蒙了我。I will remember it forever！

參考文獻及資料

【1】Multism9在電工電子技術中的應用/董玉冰主編.—北京：清華大學出版社，2008.11 【2】數字電子技術基礎/閻石主編；清華大學電子學教研組編.—5版.—北京：高等教育出版社，2006.5 【3】模擬電子技術基礎/童詩白，華成英主編；清華大學電子教學教研組編.—4版.—北京：高等教育出版社，2006.5 【4】數字電子技術實驗與實踐/吳慎山主編.—北京：電子工業出版社，2011.4 【5】Multism7電路設計及仿真應用/熊偉等主編.—北京：清華大學出版社，2005.7 【6】數字電子技術基礎/范文兵主編.—北京：清華大學出版社，2007.12 【7】數字邏輯電路實驗/候傳教等編.—北京：電子工業出版社，2009.7 【8】數字電子技術基礎實驗教程/張秀娟，薛慶軍主編.—北京：北京航空航天大學出版社，2007.10