数字电子钟课程设计说明书.docx

数字电子钟

[摘 要]:随着现代电子技术的飞跃发展，各类智能化产品相应而出，为人类的生活带来了无比便利。其中数字电路是智能化产品的重要组成部分。数字电路具有电路简单、可靠性高、成本低等优点，本设计就以数字电路为核心设计电子钟。数字钟是一个将“ 时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，另外应有校时功能。电路系统由秒信号发生器、时、分、秒计数器，显示器，校时电路组成。

[关键词]:电子钟、计数、秒脉冲

Digital Clock

[Abstract]: With the rapid development of modern electronic technology, the corresponding out all kinds of intelligent products for human life has brought tremendous convenience. Digital circuit which is an important part of intelligent products. Digital circuit has a simple circuit, high reliability, low cost, the design of digital electronic circuit design as the coreclock. A digital clock is the "hour", "minute", "second" display organ in the human visual timing device. Its time period is 24 hours, the full scale of 23:59:59, while the other school should function. By the second signal generator circuit system, hours, minutes, seconds counter, display, timing circuit.

[Keywords]: Digital Clock；Counter；One second pulse

目录

1 前言............................................................. 1
1.1数字电子钟的现状........................................... 1
1.2设计目的................................................... 1
2 设计内容与要求................................................... 2
3 电路工作原理及分析............................................... 3
3.1数字钟的基本逻辑功能框图................................... 3
3.2秒信号发生器............................................... 3
3.3时、分、秒计数器电路....................................... 4
3.4校时电路................................................... 4 4 数字电路的设计................................................... 5
4.1 计数电路的设计............................................. 5
4.2 校时电路的设计............................................. 7
5主要芯片的技术参数............................................... 8
5.1 74LS90芯片................................................ 8
5.2 74LS290芯片............................................... 8
6 心得体会.........................................................10
参考文献.......................................................... 11

1前言

1.1数字电子钟的现状
数字电子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，具有更长使用寿命的优点，因此得到了更广泛的使用，数字电子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

1.2设计目的
此次设计数字电子钟是为了了解数字电子钟的原理，掌握数字钟的设计方法，熟悉集成电路的使用方法。从而学会制作数字电子钟。而且通过数字电子钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法，再通过使用Multisim 9仿真技术，实际运用能力，独立完整地设计具有一定功能的电子电路。且由于数字电子钟包括组合逻辑电路和时序电路，通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理和使用方法。

2设计内容与要求

2.1设计内容
设计一个有“时”，“分”，“秒” （23小时59分59秒）显示且有校时功能的电子钟。

2.2设计要求
（1）时间以24小时为一个周期，显示满刻度为23时59分59秒。
（2）各用2位数码管显示时、分、秒。
（3）具有手动校时、校分功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间。

3电路工作原理及分析

数字电子钟主要由以下几个部分组成：秒信号发生器，时、分、秒计数器，显示器，校时校分电路。

3.1数字钟的基本逻辑功能框图
图1 数字钟的基本逻辑功能框图

3.2秒信号发生器
秒信号由秒脉冲发生器（CLOCK VOLTAGE）产生并发出。秒脉冲发生器如图2所示：
图2 秒脉冲发生器
秒脉冲发生器能为数字电路提供一个稳定的100HZ的方波信号，如图3，可保证数字电子钟的走时准确及稳定

图3 秒脉冲发生器产生的波形

3.3时、分、秒计数器电路
时、分、秒计数器电路由秒个位和秒十位，分个位和分十位及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器，分个位和分十位计数器为60进制计数器，而时个位和时十位为24进制计数器。

3.4校时电路
通过开关，触发器，逻辑门组成的校时电路来校时。校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的

4 数字电路的设计

4.1计数电路的设计
由2个74LS90计数器和4个74LS290计数器组成的时分秒的计数电路。

4.1.1六十进制计数电路
秒计数和分计数单元为60进制计数器，其输出为8421BCD码。采用十进制计数器74LS290来实现时间计数单元的计数功能。由图可知，74LS90为异步清零计数器，有异步清零端12,13脚（高电平有效）。
图4 六十进制计数器

(1) 秒计数器电路的电路图如图4所示
秒个位计数单元为10进制计数器，无需进制转换，当QAQBQCQD从1001变成0000时，U1 向U3 的输入端发出一个脉冲信号，使秒十位进1位。
秒十位计数单元为6进制，当QAQBQCQD变成0110时，通过与QBQC相连的导线，给U3 两个清零端一个信号，把它的两个清零端都变成1，计数器的输出被置零，跳过0110到1111的状态，又从0000开始，如此重复，十位和个位

合起来就是60进制。

(2) 分计数器
分的个位和十位计数单元的状态转换和秒的是一样的，只是它要把进位信号传输给时的个位计数单元，电路图如图4所示

4.1.2二十四进制计数器电路
时计数单元为24进制计数器，其输出为8421BCD码。采用十进制计数器74LS90来实现时间计数单元的计数功能。
时计数器电路的电路图如图5所示
图5 二十四进制计数器
当“时”十位的QAQBQCQD为0000或0001时，“时”的个位计数单元是十进制计数器，当个位的QAQBQCQD到1010时，通过与非门使得个位74LS90上的清零端为０，则计数器的输出直接置零，从0000开始。当十位的QAQBQCQD为0010时，通过与非门使得该74LS90的清零端为０，“时”的十位又重新从

0000开始，此时的个位计数单元变成4进制，即当个位计数单元的QAQBQCQD为0100时，就要又从0000开始计数，这样就实现了“时”24进制的计数。

4.2校时电路的设计
数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断分个位和时个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。如图6所示，当开关J1按下时，直接给分个位计数器一个脉冲信号，使分计数器进1位，同时不影响数字钟的运行。同理，由J2对时计数器进行校对。
图6 校时校分电路

5 主要芯片的技术参数

5.1 74LS90芯片
74LS90芯片结构及引脚分布如图7所示，74LS90计数器是一种中规模的二一五进制计数器。它由四个主从JK触发器和一些附加门电路组成，整个电路可分两部分，其中FA触发器构成一位二进制计数器；FD、FC、FB构成异步五进制计数器，在74LS90计数器电路中，设有专用置“0”端R1、R2和置位（置“9”）端S1、S2。
图7 74LS90芯片

5.2 74LS290芯片
74LS190芯片的管脚分布如图8所示，其中，R9（1）、R9（2）称为置“9”端，R0（1）、R0（2）称为置“0”端；A、B端为计数时钟输入端，QAQBQCQD为输出端，NC表示空脚。74LS290具有以下功能：
置“9”功能：当R9（1）= R9（2）=1时，不论其他输入端状态如何，计数器输出QAQBQCQD=1001，而1001（2进制）=9（10进制），故又称为异步置数功能。
置“0”功能：当R9（1）和 R9（2）不全为1，并且R0（1）=R0（2）=1时，不论其他输入端状态如何，计数器输出QAQBQCQD=0000，故又称为异步清零功能或复位功能。

计数功能：当R9（1）和 R9（2）不全为1，并且R0（1）和R0（2）不全为1时，输入计数脉冲，计数器开始计数。
图8 74LS290芯片

6心得体会

通过这次课程设计,大大提高了我分析问题的能力，同时提高了运用电工领域有关的软件进行电路模拟仿真的能力，将自己在课堂上学到的数电知识得到充分发挥，解决了很多问题，同时学到了很多元件和芯片的各种用途及性能，从中学到了很多书上没有明白的问题
本次的课程设计，是对所学的数电知识的一次综合应用，既考验了我的知识掌握程度，也锻炼了我的动手能力，在设计中，我时常遇到一些问题，经常查资料，请教老师和同学，最终问题一一被解决了，在此过程中，我学到很多新知识，对电工电子课程的学习也更有兴趣了。虽然此次课程设计花费了一番功夫，却让我收获了很多，让我知道了学无止境,永远不能满足现有的知识，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高山峰在等着你。
从拿到题目到具体设计，从理论到实践，可以说得算是苦多于甜，但是通过此次设计不仅可以巩固以前学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过得知识。通过这次课程设计，我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会大众服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考能力。在课程设计的过程中，我遇到了很多问题，可以说困难重重，难免会遇到过各种各样的问题，同时在课程设计的过程中发现自己的不足之处，对以前所学的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。
我希望学校能多给我们一些动手实践操作的机会，多安排些时间，我想我们学到更多实践相关的知识。就我个人觉得，通过这次电工课程设计——数字电子钟，我渐渐地喜欢上做这方面的设计！因为在此过程中，我学到了很多知识，从中得到了很多快乐！
在这次数字电子钟课程设计中，也非常感谢老师的指导和同学的帮助！

参考文献

[1]康华光.电子技术基础[M].北京:高等教育出版社04.
[2]郭锁利.基于Multisim 9的电子系统设计、仿真与综合应用. 人民邮电出版社09
[3].孙人杰.电路数据手册TTL电路.电子工业出版社。1989
[4]康华光. 电子技术基础（模拟部分）[M].北京：高等教育出版社,2002
[5]曹国清. 数字电路与逻辑设计　[M].北京：中国矿业大学出版社,2001
[6]彭介华. 电子技术课程设计指导[M].北京： 高等教育出版社,2003