第一篇：智能儀表課程設計 電子鐘

目錄

1.設計任務與要求 1 1.1設計目的 1 1.2設計要求 1 2.方案設計原理及方案論證 2 2.1系統整體設計思路 2 2.2系統方案論證 2 2.2.1 時鐘系統方案選擇 2 2.2.2單片機的選擇 2 2.2.3顯示系統的方案比較 2 2.2.4測溫系統方案選擇 3 2.2.5串口通信方案選擇 3 3.硬件設計 4 3.1硬件總體結構簡介 4 3.2 單片機選擇 4 3.2.1 單片機概述 4 3.2.2 STC89C54單片機的引腳說明 5 3.2.3 STC89C54單片機最小系統 7 3.3顯示模塊的選擇 7 3.3.1 LCD12864概述 8 3.3.2 LCD12864基本參數及引腳功能 8 3.4溫度傳感器的選擇 9 3.5硬件線路設計分析 10 3.5.1 單片機最小系統 10 3.5.2 LCD12864連線圖 10 3.5.3 按鍵連線圖 12 3.5.4 DS18B20及蜂鳴器驅動 12 3.5.5 串口通信模塊 12 3.5.6 直流穩壓模塊 13 4.系統工作流程圖 14 5.電路圖的繪制 15 6.個人心得 16 7.參考文獻 17

1.設計任務與要求 1.1設計目的

1、掌握數字電子鐘的設計方法；

2、掌握常用數字集成電路的功能和使用；

3、掌握小型單片機系統的開發。1.2設計要求 基本功能要求

1、可動態左右、上下顯示“歡迎使用”；

2、在5秒按鈕無操作則以24h（小時）計時方式顯示時、分、秒；

3、使用按鍵開關可實現時分調整；

4、具有鬧鐘功能，聲光提示。擴展功能

1、顯示日期與星期；

2、實時溫度的采集與顯示；

3、可232通訊顯示計算機傳送字符；

4、液晶屏的背光控制。

2.方案設計原理及方案論證 2.1系統整體設計思路

按照系統的設計功能要求，本時鐘溫度系統的設計必須采用單片機軟件系統實現，用單片機的自動控制能力配合溫度傳感器來控制時鐘和溫度的調整顯示，并可實現鬧鐘及串口通信功能，獲得時鐘溫度數據信息，單片機對其進行一系列的處理，最后通過液晶顯示出來。2.2系統方案論證

2.2.1 時鐘系統方案選擇 方案1：

通過單片機內部的定時器/計數器，用軟件實現，直接用單片機的定時器編程以實現時鐘； 方案2：

用專門的時鐘芯片實現時鐘的計時，再把時間數據送入單片機，由單片機控制顯示。為節約成本，我們選用方案1。2.2.2單片機的選擇

實現對于單片機的選擇，如果用8031 系列，由于它沒有內部RAM，系統又需要大量內存存儲數據，因而不可用；51 系列單片機的ROM 為4K，對于我們設計的系統可能有點小；54 系列單片機與51 系列的結構一樣，而ROM 擴大為16K，對我們設計系統提供充足的空間進行功能的擴展。再有51 系列單片機與54 系列的單片機價格差不多。因此，我們選擇54系列的單片機。2.2.3顯示系統的方案比較

方案1：用數碼管或點陣LED 顯示。方案2：用液晶1602 顯示。方案3：用液晶12864 顯示。

時鐘和溫度的顯示可以用數碼管或LED，而且價格便宜。但是數碼管的只能顯示簡單的設計的系統，與我們設計要求也不相符。因為有很多東西需要顯示，還是用顯示功能更好的液晶顯示器比較好，它能顯示更多的數據，用1602 液晶顯示數據有限，1602不能夠顯示指針時鐘，只能夠顯示一些基本的西文字符，顯示數據的可讀性不好，用可以顯示漢字的12864液晶顯示器還可以增加顯示信息的可讀性，用12864的繪圖功能即可繪制出指針時鐘的框架，讓人看起來會很方便。雖然它們在價格上差距很大，但是1602不能夠實現我們的要求，所以我們選擇LCD12864顯示屏。2.2.4測溫系統方案選擇 方案1：

用熱敏電阻等測溫元件測出電壓，再轉換成對應的溫度。需要比較多的外部元件（A/D 轉換）支持，且硬件電路復雜，制作成本相對較高。方案2：

用溫度傳感器DS18B20 直接測溫。DS18B20 溫度傳感器是美國DALLAS 半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，它能直接讀出被測溫度，并且可根據實際要求通過簡單的編程實現9~12 位的數字值讀數方式。經比較，我們選擇方案2。2.2.5串口通信方案選擇

方案1：RS485，傳輸距離遠，抗干擾能力強，但只普遍用于工業現場，在普遍民用中很少使用。

方案2：RS232，傳輸范圍有限，比較容易受干擾，但普遍民用計算機都設有該接口，所以相對普及且易操作。

經過比較選擇方案2以能滿足該實驗要求。

3.硬件設計

3.1硬件總體結構簡介

帶秒表、時鐘計時器，萬年歷的顯示屏設計設計硬件結構圖如下所示：

圖1-1系統總體硬件連接圖

此系統包括單片機主控模塊、溫度檢測模塊、12864顯示模塊、按鈕設置模塊、串口通信模塊、穩壓模塊、蜂鳴器模塊共7大部分。3.2 單片機選擇 3.2.1 單片機概述

單片微型計算機簡稱單片機，又稱微控制器，嵌入式微控制器等，屬于第四代電子計算機。它把中央處理器、存儲器、輸入/輸出接口電路以及定時器葉數器集成在一塊芯片上，從而具有體積小、功耗低、價格低廉、抗干擾能力強且可靠性高等特點，因此，適合應用于工業過程控制、智能儀器儀表和測控系統的前端裝置。正是由于這一原因，國際上逐漸采用微控制器(MCU)代替單片微型計算機(SCM)這一名稱。“微控制器”更能反映單片機的本質，但是由于單片機這個名稱已經為國內大多數人所接受，所以仍沿用“單片機”這一名稱。

1、單片機的主要特點有:(1)具有優異的性能價格比。

(2)集成度高、體積小、可靠性高。(3)控制功能強。(4)低電壓，低功耗。

2、單片機的主要應用領域:(1)工業控制(2)儀器儀表(3)電信技術

(4)辦公自動化和計算機外部設備(5)汽車和節能(6)制導和導航(7)商用產品(8)家用電器

因此，在本課題設計的溫濕度測控系統中，采用單片機來實現。在單片機選用方面，由于STC89系列單片機與MCS-51系列單片機兼容，所以，本系統中選用STC89C54單片機。3.2.2 STC89C54單片機的引腳說明

圖1-2 STC89C54單片機引腳圖 芯片引腳如圖1-2所示： VCC : 電源。GND: 地。

P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。

P1口： 是一個具有內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅動4 個TTL 邏輯電平。P2口：P2口是一個具有內部上拉電阻的8 位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅動4個TTL 邏輯電平。

P3口：P3口是一個具有內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅動4 個TTL 邏輯電平。

RST: 復位輸入。晶振工作時，RST腳持續2個機器周期高電平將使單片機復位?？撮T狗計時完成后，RST 腳輸出96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認狀態下，復位高電平有效。

ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。

PSEN:外部程序存儲器選通信號（PSEN）是外部程序存儲器選通信號。EA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。

XTAL1:振蕩器反相放大器和內部時鐘發生電路的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。

程序存儲器：如果EA引腳接地，程序讀取只從外部存儲器開始。對于89C54，如果EA 接VCC，程序讀寫先從內部存儲器（地址為0000H～1FFFH）開始，接著從外部尋址，尋址地址為：2000H~FFFFH。數據存儲器：STC89C52 有256 字節片內數據存儲器。高128 字節與特殊功能寄存器重疊。定時器2：定時器2是一個16位定時/計數器，它既可以做定時器，又可以做事件計數器。3.2.3 STC89C54單片機最小系統

圖1-3 晶振電路

圖1-4 復位電路

如圖1-

3、圖1-4所示，復位電路和時鐘電路是維持單片機最小系統運行的基本模塊。單片機最小系統是在以51單片機為基礎上擴展，使其能更方便地運用于測試系統中，不僅具有控制方便、組態簡單和靈活性大等優點，而且可以大幅度提高被測試的技術指標，從而能夠大大提高產品的質量和數量。單片機以其功能強、體積小、可靠性高、造價低和開發周期短等優點，稱為在實時檢測和自動控制領域中廣泛應用的器件，在工業生產中稱為必不可少的器件，尤其是在日常生活中發揮的作用也越來越大。3.3顯示模塊的選擇 3.3.1 LCD12864概述

帶中文字庫的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64, 內置8192個16*16 點漢字，和128個16*8 點ASCII 字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面。可以顯示8×4 行16×16 點陣的漢字，也可完成圖形顯示。低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結構或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。圖形液晶模塊。

圖1-5 LCD1602實物圖

3.3.2 LCD12864基本參數及引腳功能 引腳功能如表1-1所示： 編號 符號 方向 引腳說明 1 VSS模塊的電源正端 3 V0背光源正極（LED+5V）20 LED_K-背光源正極（LED+5V）表1-1 LCD12864引腳功能 3.4溫度傳感器的選擇

傳感器是能夠感受規定的被測量并按一定規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置的總稱。通常被測量是非電物理量, 輸出信號一般為電量。

溫度實現只能通過外部的溫度傳感器來實現。經上網查閱資料及市場考察，DS18B20 體積小，只有3 只腳，電路接法簡單。它能夠直接讀出被測溫度。內部含有寄存器為我們設計實現上下限報警功能提供保障。用戶可定義的非易失性溫度報警設置；報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件；精度為0.5°C，也符合我們設計的要求。DS18B20 也是我們通常使用的型號，因此溫度傳感器用DS18B20。引腳說明見表1-2。典型應用電路如圖1-6所示。

表1-2 DS18B20引腳說明 引腳號 名稱 引腳說明 1 GND 電源地 DQ 數字信號輸入/輸出端 3 VDD 外接供電電源輸入端

DS18B20 有兩種接法：一是單線接法即只接DQ。這種方法應用它內部的寄生電源，因此在QT 上要用一個MOSFET 把I/O 線只接拉到電源上。二是從vdd 腳加上電源。方法一適合于遠距離溫度監控，不需要本地電源。而我們只是設計測溫系統，選擇方法二就行了，還有MOSFET 極容易燒壞，我們不用它。Vdd 接5V 電源，vss 接地，DQ 與P3.7 相連。因為DS18B20 的工作電流約為1MA，因此Qt 端還要加上拉電阻為其提供電流。若用5V 電源，則R=5/1MA=5k。R 取4.7K。

3.5硬件線路設計分析 3.5.1 單片機最小系統

CPU 為STC89 系列增強型8 位單片機，頻率高達80MHz，可工作于6Clock，32 I/O，3 定時器，內置 WDT、EEPROM。支持ISP，ESD。晶振采用12M/11.0592M（可更換）。3.5.2 LCD12864連線圖

第1 腳：VSS 為地電源 第 2 腳：VCC 接5V 正電源

第 3 腳：V0 為液晶顯示器對比度調整端,接正電源時對比度最弱,接地電源時對比度最高,對

比度過高時會產生重影,使用時可以通過一個10K 的電位器調整對比度。

第 4 腳：RS 為寄存器選擇,高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。

第 5 腳：RW 為讀寫信號線,高電平時進行讀操作,低電平時進行寫操作。當RS 和RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址,當RS 為低電平RW為高電平時可以讀忙信號,當RS為高電平RW 為低電平時可以寫入數據。

第 6 腳：E 端為使能端,當E 端由高電平跳變成低電平時,液晶模塊執行命令。第 7～14 腳：D0～D7 為8 位雙向數據線。

第15腳：PSB 并/串行接口選擇：H-并行；L-串行。

第19腳：背光源正極（LED+5V）由P24腳接三極管放大后驅動背光，可實現由單片機管腳控制背光亮滅。

第20腳：背光源負極（LED-0V）。

3.5.3 按鍵連線圖

5個獨立按鍵接P10~P14口，并由LED燈指示。實現時鐘的增、減、確認、返回和鬧鐘設置等功能。

3.5.4 DS18B20及蜂鳴器驅動

DS18B20數據腳通過接上拉電阻接入單片機P3.7腳，蜂鳴器由P2.0控制并通過三極管放大驅動。

3.5.5 串口通信模塊

RS232 接口是制定用于串行通訊的標準。該標準規定采用一個25 個腳的 DB25 連接器，對連接器的每個引腳的信號內容加以規定，還對各種信號的電平加以規定。DB25 的串口一般只用到的管腳只有2（RXD）、3（TXD）、7（GND）這三個，隨著設備的不斷改進，現在DB25 針很少看到了，代替他的是DB9 的接口，DB9 所用到的管腳比DB25 有所變化，是2（RXD）、3（TXD）、5（GND）這三個。因此現在都把RS232 接口叫做DB9。3.5.6 直流穩壓模塊

直流電源通過插座接入，由開關控制其開關，通過穩壓二極管穩壓到9伏，再通過7805穩壓到5伏輸出，并有LED燈指示。

4.系統工作流程圖

5.電路圖的繪制

電路圖通常是在系統框圖、單元電路設計、參數計算和器件選擇的基礎上繪制的，它是電路組裝、調試和維修的依據。繪制電路圖時，注意以下幾點：（1）元器件布局合理、排列均勻、圖面清晰、便于閱讀。

（2）注意信號流向。一般從輸入端或信號源開始，由左至右或上至下按信號的流向依次畫出各單元電路，而反饋通路的信號流向則與此相反。（3）圖形符號標準，適當標注。

（4）連線應為直線，盡量少交叉和折彎。

6.個人心得

通過這次課程設計使我對課堂上的理論知識有了進一步的了解，并增強了對單片機領域的興趣。同時也發現自對數電知識和電子設計軟件掌握得不夠。

這次設計仿真我們用到了仿真軟件Proteus7.7和編譯軟件keil4.0，從軟件的安裝到使用，從網上查閱資料學到了很多課堂之外的專業知識。這次的設計最主要是單片機的應用，從控制到接口。這個技術是一個多學科的綜合，要做到靈活應用需要自我學習各種輔助技術的應用。其次感受最深的是設計是一小步，實現成實物才是一大步。在仿真時，驅動液晶屏沒有用電流放大電路，到制作實物時因為電流很小液晶屏無法顯示，我們只能增加電流放大電路。設計中每一步都要細心認真，一個小的失誤，都會導致后面的環節發生錯誤。在制作過程中雖然后來有設計上的疏忽但是我們每一步都細心焊接，一步一檢查，一次成功。此次課程設計，學到了很多課內學不到的東西，比如獨立思考解決問題的能力，出現差錯的隨機應變，和與人合作的團隊精神，都讓我受益非淺，今后的制作應該更輕松，自己也能扛的起并高質量的完成項目。

這次設計中我明顯體會到自己知識的匱乏，思考問題不全面，這激勵我學好基礎知識的同時要拓展知識面，增強自己的綜合能力，從而使自己成為一個高綜合素質人才從而更好地適應社會。

7.參考文獻

[1] 周潤景，張麗娜，基于PROTEUS的電路及單片機系統設計與仿真，北京航空航天大學出版社

[2] 萬福君，潘松峰，劉芳，MCS-51單片機原理、系統設計與應用，清華大學出版社

第二篇：電子鐘課程設計

paequ 8002h

pbequ 8004h

pccequ 8001h

ORG0000HLJMP STARTORG 001BHLJMP INT

START:MOV R0,#71HMOV R1,#06H

CLEAR:MOV @R0,#00HINC R0

DEC R1

DJNZ R1,CLEARMOV 6DH,#00MOV 6CH,#00MOV 7DH,#00ACALL MIAOMOV 7EH,#00ACALL FENMOV 7FH,#00ACALL XIAOSHIINI8255:MOV DPTR ,#8003HMOV A,#81H

MOVX @DPTR,AINIT1:MOV TMOD ,#20HMOV TL1, #06HMOV TH1,#06HSETB TR1SETB ET1SETB EA

LOOP1: LCALL DISPLAYLCALL YMYJZLOOP1MOV R1,#70H

LCALL DDCJNE A ,#0FH,LOOP1CLRTR1

LOOP2:LCALL DIR

LCALL YMYJZLOOP2;清零;8255初始化;T1初始化;判斷有無鍵按下;判斷到底哪個鍵按下;判斷有無鍵按下

LCALL DD;判斷到底哪個鍵按下，并寫進存儲單元CJNE R1,#77H,LOOP;最后一位有沒有輸入完

SETBTR1

LCALL ZH

LJMPLOOP1

LOOP:LJMPLOOP2

INT:PUSH ACC;中斷子程序

PUSH PSW

INC 6DH

MOV A,6DH

JNZ BJ

INC 6CH

BJ:MOV A,#0A0H

CJNE A,6DH,RETURN

MOV A,#0FH

CJNE A,6CH,RETURN

MOV 6DH,#00H

MOV 6CH,#00H

MOV A,#01H

ADD A,7DH

MOV 7DH,A

ACALL MIAO

MOV A,7DH

CJNE A,#60,RETURN

MOV 7DH,#0

ACALLMIAO

INC7EH

ACALL FEN

MOV A,7EH

CJNE A,#60,RETURN

MOV7EH,#00H

ACALL FEN

INC 7FH

ACALL XIAOSHI

MOV A,7FH

CJNE A,#24,RETURN

MOV 7FH,#00H

ACALL XIAOSHI

RETURN: POP PSW

POP ACC

RETI

MIAO: MOV A,7DH

DIV AB

MOV 75H, A

MOV 76H,B

RET

FEN:MOV A,7EH

MOV B,#10

DIV AB

MOV 73H,A

MOV 74H,B

RET

XIAOSHI: MOV A,7FH

MOV B,#10

DIV AB

MOV 71H,A

MOV 72H,B

RET

ZH:;輸入值轉換并送入相應存儲單元

MOVA, 75H

MOVB,#10

MULAB

ADD A,76H

MOV7DH,A

MOVA, 73H

MOVB,#10

MULAB

ADD A,74H

MOV 7EH,A

MOVA, 71H

MOVB,#10

MULAB

ADD A,72H

MOV 7FH,A

RET

DISPLAY: MOVA,7DH;顯示子程序

MOVB,#10

DIVAB

MOV75H,A

MOV76H,B

MOVA,7EH

DIVAB

MOV73H,A

MOV74H,B

MOVA,7FH

MOVB,#10

DIVAB

MOV71H,A

MOV72H,B

DIR:MOV R0,#76H

MOV R2,#01H

CLR C

DIR1:MOV A,R2

MOV DPTR,#pa

MOVX @DPTR,A

MOV A,@R0

MOV DPTR,#TAB

MOVC A,@A+DPTR

MOV DPTR, #pb

MOVX @DPTR,A

ACALL DELAY

DEC R0

MOV A,R2

RL A

MOV R2,A

CJNE R0,#70H,DIR1

RET

TAB:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,40H

YMY:MOV DPTR,#pa;判斷有無鍵按下子程序

MOV A,#00H

MOVX @DPTR ,A

INC DPTR

mov DPTR,#pcc

MOVX A,@DPTR

CPL A

ANL A,#0FH

RET

DD:MOV R2,#0DFH;判斷到底哪個鍵按下并送入相應單元子程序MOV R5,#4

MOV R4,#00H

LK4:MOV DPTR,#pa

MOV A,R2

MOVX @DPTR,A

INC DPTR

mov DPTR,#pcc

MOVX A,@DPTR

JB ACC.0,LINE1

MOV A,#00H

AJMP LKP

LINE1:JB ACC.1,LINE2

MOV A,#04H

AJMP LKP

LINE2:JB ACC.2,LINE3

MOV A,#08H

AJMP LKP

LINE3:JB ACC.3,NEXT

MOV A,#0CH

LKP:ADD A,R4

ACALL KEYIN

PUSH ACC

LK3:ACALL YMY

JNZ LK3

POP ACC

RET

NEXT:INC R4

MOV A,R2

RR A

MOV R2,A

DJNZ R5,LK4

KEND:RET

KEYIN:

MOVDPTR,#KEYTAB

MOVCA,@A+DPTR

MOV@R1,A

INCR1

RET

DELAY: MOV R7,#02H

DE:MOV R6,#0FFH

DJNZ R6, $

DJNZ R7,DE

RET

KEYTAB: DB 00H,0FH,0EH,0DH

DB 01H,02H,03H,0CH

DB 04H,05H,06H,0BH

DB 07H,08H,09H,0AH

END

;本程序用到的8255是這樣接的：PA口接位選信號，也是列信號，;PB口接七段數碼管，PC口只用到其低四位，接行信號。

;通過改變8255的初始化，接法不固定。

;運行時，F鍵可設置時間值（先停后設置）

第三篇：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

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?？芍苯域寗覮ED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：單片機課程設計電子鐘

課程設計任務書

（指導教師填寫）

課程設計名稱電子技術課程設計學生姓名專業班級設計題目數字鐘

一、課程設計的任務和目的任務：設計一臺能顯示“時”、“分”、“秒”的數字鐘，周期為24小時；具有校時、正點報時功能。

目的：培養學生綜合運用所學知識的能力，綜合設計能力，培養動手能力及分析問題、解決問題的能力。

二、設計內容、技術條件和要求

1.數字鐘可顯示“時”、“分”、“秒”，且“時”、“分”、“秒”分別用兩個數碼管顯示，計滿23小時60分鐘60秒，則全部清零。

2.具有校時功能，時、分校時用1HZ的信號進行，而秒較時用2HZ時鐘信號進行。

3.整點能自動報時。要求報時聲響為四低一高，最后一響為整點，前四聲用500HZ信號讓喇叭發聲，最后一聲用1000HZ信號。

4.根據上述要求，畫出電路總框圖，簡述各部分工作原理。

5.進行各部分電路的設計，要求有分析過程、原理圖表示。

6.對原理圖進行仿真。

7.在實驗箱上組裝、調試。

8．撰寫設計總結報告。

三、時間進度安排

第一周：理論設計。

周一上午布置設計任務，講解設計要求，安排答疑、實驗時間；

周三、周四下午課程設計答疑，其他時間學生查資料，做初步理論設計;

周五交設計初稿，由指導教師審查；

第二周：仿真和安裝調試、撰寫設計總結報告

周一、二學生進實驗室做仿真實驗，并根據實驗情況修正設計圖;

周三至周五做插接線實驗，最后根據實驗情況總結、撰寫設計說明書。

四、主要參考文獻

1．各種版本的數字電子技術基礎教材

2.各種版本的電子技術課程設計指導書

3.集成電路手冊

指導教師簽字：年月日