数电课程设计报告-多功能数字钟电路设计与制作

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1、《多功能数字钟电路设计与制作》课程设计报告班级：建筑设施智能技术二班姓名：*****学号：********指导教师：*****2010年11月19日16目录一、内容摘要……………………………………………3二、设计内容及要求……………………………………3三、总设计原理…………………………………………3四、单元电路的设计……………………………………61、基于NE555的秒方波发生器的设计……………52、基于74LS160的1260进制计数器的设计……73、校时电路的设计…………………………………9五、设计总电路图………………………………………10六、主要仪器及其使用方法

2、……………………………10七、设计过程中的问题及解决方案……………………10八、心得体会……………………………………………12九、附录…………………………………………………1316多功能数字钟的电路设计与制作一、内容摘要：数字钟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，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。它可以实现数字电子时钟功能、仿电台整点报时功能、定时功能这三项基本功能。二、设计内容及要求：①基本功能：以数字形式显示时、分、秒

3、的时间，小时计数器的计时要求为“12翻1”，并要求能手动快校时、快校分或慢校时、慢校分。②扩展功能：定时控制，其时间自定；仿广播电台正点报时—自动报正点时数。三、总设计原理：时显示器分显示器秒显示器时译码器分译码器秒译码器时计数器分计数器秒计数器校时电路振荡器分频器定时控制仿电台报时整点报时主体部分扩展部分（1）数字电子计时器组成原理图1数字电子计时器的结构框图（2）用74LS160实现12进制计数器CLKD0D1D2D3CLKETEPQ0Q1Q2Q3CLD’RD’74LS160D0D1D2D3CLKETEPQ0Q1Q2Q3CLD’RD’74LS160111图2用整体

4、置零法构成的12进制计数器16（3）校时电路当刚接通电源或时钟走时出现误差时，都需要进行时间的校准。校时是数字钟应具有的基本功能，一般电子钟都有时、分、秒校时功能。为使电路简单，这里只进行分和小时的校准。校时可采用快校时和慢校时两种方式。校时脉冲采用秒脉冲，则为快校时；如果校时脉冲由单次脉冲产生器提供则为慢校时。图3中C1、C2用于消除抖动。至时个位计数器至分个位计数器分十位进位脉冲秒十位进位脉冲3.3KW3.3KWC2S2C1S1C1=C2=0.01mF+5V校时脉冲图3校时电路164、时基电路图4由555定时器构成的多谐振荡器5、定时控制电路数字钟在指定的时刻发出

5、信号，或驱动音响电路“闹时”，或对某装置进行控制，都要求时间准确，即信号的开始时刻与持续时间必须满足规定的要求。例如，要求上午7点59分发出闹时信号，持续时间为1分钟。7时59分对应数字钟的时计数器的状态为（Q3Q2Q1Q0）H1=0111，分十位计数器的状态为（Q3Q2Q1Q0）M2=0101，分个位计数器的状态为（Q3Q2Q1Q0）M1=1001。若将上述计数器输出为“1”的所有输出端经过与门电路去控制音响电路‘可以使音响电路正好在7点59分响，且持续时间1分钟停响。所以闹时控制信号Y的表达式为：Y=（Q2Q1Q0）H1（Q2Q0）M2（Q3Q0）M1如果用与非门

6、和集电极开路门电路实现，上式可改写为：+5VQ0◇◇Q2Q0分十位Q3Q0分个位1KY时十位Q1Q2图5定时控制电路6、仿电台正点报时电路仿电台正点报时电路的功能要求是：每当数字钟计时快要到正点时发出声响，通常按照4低音1高音的顺序发出声响，以最后一声高音结束的时刻为正点时刻。16设4声低音（约500Hz）分别发生在59分51秒、53秒、55秒及57秒，最后一声高音（约1kHz）发生在59分59秒，它们的持续时间为1秒。根据以上设定可得到电台正点报时时的分十位状态Q2M2Q0M2=11（0101），分个位的状态为Q3M1Q0M1=11（1001），秒十位状态为Q2S2

7、Q0S2=11（0101），秒个位的状态为Q0S1=1（1、3、5、7、9）。而发低音还是高音只与秒个位有关，根据设定可列表如表1所示：由表中的状态可总结出如下结论：秒个位的第三位Q3S1可用来作为鸣低音或高音的控制信号，即Q3s1=0时，输入500Hz的低频信号至音响电路Q3S1=1时，输入1kHz的高频信号至音响电路。表1正点报时状态功能表CP（秒）Q3S1Q2S1Q1S1Q0S1功能CP(秒)Q3S1Q2S1Q1S1Q0S1功能500000560110停510001鸣低音570111鸣低音520010停581000停530011鸣低音59100