1、目 錄一 引言1。二 設計任務與目的2。三總體設計方案與組成2。四 重點電路的設計及具體分析4。五 總體電路圖設計11。六 參考文獻 12。七 摘要12。八 總論 14。九 致謝14。一、 引言數字鐘是采用數字電路實現對.時,分,秒.數字顯示的計時裝置,廣泛用于個人家庭,車站, 碼頭辦公室等公共場所,成為人們日常生活中不可少的必需品,由于數字集成電路的發展和石英晶體振蕩器的廣泛應用,使得數字鐘的精度,運運超過老式鐘表, 鐘表的數字化給人們生產生活帶來了極大的方便，而且大大地擴展了鐘表原先的報時功能。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、自動起閉路燈、定時開關烘箱、通斷動力

2、設備、甚至各種定時電氣的自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數字化為基礎的。因此，研究數字鐘及擴大其應用，有著非常現實的意義。二、設計任務與目的本文介紹的數字時鐘是一種利用數字電路技術實現時、分、秒計時的裝置，與傳統的機械式時鐘相比，它具有更高的準確性和直觀性，性能穩定，使用壽命長，且無機械傳動裝置。此外，它還具有整點報時、定時響鬧功能，因此在人們日常的生活、學習、工作中有廣泛的使用，已經成為了一種不可缺少的必需品。 數字時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邏輯電路。因此，我們此次設計與制作的目的是了解數字時鐘的原理，從而學會制作數字鐘。通過數字時鐘的制作，進一步了解在

3、電子產品制作中用到的中小規模集成電路的作用及實用方法，學習與掌握各種組合邏輯電路與時序邏輯電路的原理與使用方法。三、總體設計方案與組成數字鐘的構成 數字時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1kHz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。 數字鐘組成方框圖 圖由圖可見：本數字鐘電路主要由震蕩器、分頻器、校時電路、時分秒計數器、譯碼顯示器及整點報時電路、定時控制電路構成。它們的工作原理是：由震蕩器產生的高頻脈沖信號作為數字鐘的時間基準，再經過分頻器輸出標準“秒脈

4、沖”送入秒計數器，秒計數器采用60進制計數器，每累計60秒發出一個“分脈沖”信號，該信號作為分計數器的脈沖信號，分計數器也采用60進制計數器，每累計60分鐘發出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到時計數器，時計數器采用24進制計數器。譯碼顯示電路將時、分、秒計數器的輸出狀態送到七段譯碼顯示器，通過六位LED七段顯示器顯示出來。校時電路用來對時、分顯示數字進行調整；整點報時電路則根據計時系統的輸出狀態產生一脈沖信號，然后去觸發音頻發生器實現報時；定時控制電路由指定時刻發出的信號，驅動音響電路。 四、重點電路的設計及具體分析1.時間脈沖產生電路（1）石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器的特點是振蕩頻率準確、

5、電路結構簡單、率易調整。它具有壓電效應，在晶體某一方向加電場，則在與此垂直的方向產生機械振動，有了機械振動，就會在相應的垂直面上產生電場，從而使機械振動和電場互為因果，這種循環過程一直持續到晶體的機械強度限制時，才達到最后穩定，這種壓電諧振的頻率即為晶體振蕩器的固有頻率。用反相器與石英晶體構成的振蕩電路如圖2所示。利用兩非門G1和G2自我反饋，使它們工作在線性狀態，然后利用石英晶體JU來控制振蕩頻率，同時用電容C1來作為兩個非門之間的耦合，兩個非門輸入和輸出之間并聯的電阻R1和R2作為負反饋元件用，由于反饋電阻很小，可以近似認為非門的輸出輸入壓降相等。電容C2是為了防止寄生振蕩。（2）多諧振蕩

6、器555定時器是一種應用極為廣泛的中規模集成電路。該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件舊可以構成單穩、多諧和施密特觸發器。因而廣泛用于信號的產生、交換、控制與檢測。用555定時器構成的多諧振蕩電路如圖3所示。多諧震蕩器的震蕩頻率可由下式估計：f=1/T1/0.7(R1+2R2)C圖3由于石英晶體振蕩器產生的振蕩較多諧振蕩器頻率準確率易調整所以本設計采用石英晶體振蕩器作為時間脈沖產生電路。2分頻器由于石英晶體振蕩器產生的頻率很高，要得到秒脈沖，就需要使用到分頻電路。常取晶振的頻率為32768Hz，經過15級2分頻集成電路，所輸出的脈沖正好可得到1Hz的標準脈沖。3計數器秒脈沖信號經過6級

7、計數器，分別得到“秒”個位、“秒”十位、 “分”個位、“分”十位以及“時”個位、“時”十位的計時。“秒”、“分”、計數器為60進制，小時為24進制。（1）中規模計數器組件介紹 二-五-十進制計數器74LS90內部具有兩個獨立的計數器：一個是模二計數器；另一個為模五計數器；它的功能除計數外，還可以直接置零和直接置9，74LS90功能表見表。74LS90計數時序見表。 74LS90功能表：R0（1）R0（2）R9（1）R9（2）Qd Qc Qb QaHHLXL L L LHHXLL L L LXXHHH L L HXLXL 計數LXLX 計數LXXL 計數XLLX 計數74LS90計數時序：計數二

8、-十進制二-五混合進制輸 出輸 出QdQcQbQaQaQdQcQb000000000100010001200100010300110011401000100501011000601101001701111010810001011910011100 表表2（2）60進制計數：“秒”計數器電路與“分”計數器電都是60進制，它由一級10進制計數器和一級6進制計數器連接構成，如圖4所示，采用兩片中規模集成電路74SL90串接起來構成的“秒”、“分”計數器。圖4IC1是十進制計數器，QD1作為十進制的進位信號，74LS90計數器是十進制異步計數器，用反饋歸零方法實現十進制計數，IC2和與非門組成六進制計

9、數。74LS90是在CP信號的下降沿翻轉計數，QA2和QC2相與0101的下降沿，作為“分”(“時”)計數器的輸入信號。QB2和QC20110高電平1分別送到計數器。清零R01和R02，74LS90內部的R01和R02與非后清零而使數器歸零，完成六進制計數。由此可見IC1和IC2串聯實現了進制。（3）24進制計數：小時計數電路是由IC5和IC6組成的24進制計數，如圖4所示。 圖5當“時”個位IC5計數輸入端CP5來到第10個觸發信號時，IC5計數器復零，進制端QD5向IC6“時”十進制計數器輸出進位信號，當第24個“時”（來自“分”計數器輸出的進位信號）脈沖到達時，IC5計數器的狀態為“01

10、00”，IC6計數器的狀態為“0010”，此時“時”個位計數器的QC3和“時”十位計數器的QB6輸出為“1”。把它們分別送到IC5和IC6計數器的清零端R01和R02，通過7490，內部的R01和R02與非后清零。計數器復零，完成24進制計數。4譯碼器 譯碼是將給定的代碼進行翻譯。計數器采用的碼制不同，譯碼電路也不同。 74LS48驅動器是與8421BCD編碼計數器配合用的七段譯碼驅動器。74LS48配有燈測試LT、動態滅燈輸入RBI、滅燈輸入/動態滅燈輸出BI/RBO，當LT=“0”時，74LS48輸出全“1”。74LS49的使用方法參照該器件功能的介紹。74LS48的輸出端和計數器對應的輸

11、出端、74LS48的輸出端和七段顯示器的對應段相連。5顯示器 當數字鐘的計數器CP脈沖的作用下，按60秒為一分、60分為一個小時，24小時為一天的計數規律計數時，就應將其狀態顯示成清晰的數字符號。這就需要將計數器的狀態進行譯碼并將其顯示出來。本設計采用現在廣泛使用的七段字符顯示器來輸出的數字，這種字符顯示器由七段可發光的線段拼合而成，顯示器有兩種：共陽極或共陰極顯示器。共陽極數碼管的七個發光二極管的陽極接在一起，而七個陰極則是獨立的。共陰極數碼管與共陽極數碼管相反，七個發光二極管的陰極接在一起，而陽極是獨立的。當共陽極數碼管的某一陰極接低電平時，相應的二極管發光，可根據字形使某幾段二極管發光，

12、所以共陽極數碼管需要輸出低電平有效的譯碼器去驅動。共陰極數碼管則需輸出高電平有效的譯碼器去驅動。74LS48譯碼器對應的顯示器是共陰（接地）顯示器。6校時電路校時電路實現對“時”、“分”、“秒”的校準。在電路中設有正常計時和校時位置。“秒”、“分”、“時”的校準開關分別通過RS觸發器控制。五、總體電路圖設計根據設計原理方框圖將各部分電路連接起來則構成了總體電路圖，如圖6所示：六、參考文獻1 曹建樹,曾林春,夏云生. 基于Proteus和Keil接口的虛擬波形發生器仿真J. 北京石油化工學院學報, 2008,(03) . 2 彭小峰,雷李,張里. 基于Proteus和Keil的整合構建單片機虛擬

13、實驗室J. 重慶工學院學報(自然科學版), 2007,(04) . 3 唐前輝,丁明亮. Proteus ISIS和Keil在單片機教學中的應用J. 重慶電力高等專科學校學報, 2006,(04) . 4 韓迎輝,楊文新. Proteus軟件在單片機虛擬仿真中的應用J. 常州輕工職業技術學院學報, 2007,(04) . 5 安新艷. Proteus仿真技術在單片機教學中的應用J. 常州信息職業技術學院學報, 2008,(01) . 6 趙亞利,郭烈恩,楊閃閃. 低速走絲線切割機床脈沖基準信號發生器的研究J. 電加工與模具, 2009,(02) . 7 劉金平,葉賽風. PROTEUS在數字電

14、子教學中的幾個仿真應用J. 電腦知識與技術, 2009,(08) . 8 劉金平,黃瓊瓊,朱伯聰. 高職單片機課程教學改革研究J. 電腦知識與技術, 2009,(12) . 9 王靖. Proteus仿真在模擬電子技術課程中的應用J. 電腦知識與技術, 2009,(19) .10 楊校. Proteus在ARM系統設計中的應用J. 單片機與嵌入式系統應用, 2009,(08) .七、摘要本次設計以74ls系列芯片為核心，輔以必要的外圍電路，設計了一個簡易的電子時鐘，他有5v直流電源供電。在硬件方面，除了CPU外，用了四個七段LED數碼管來進行顯示，LED采用的是動態掃描顯示，使用三極管9014

15、進行動。通過LED能夠比較準確顯示時、分、三個簡單的案件實現對時間的調整。軟件方面采用單片機預言編程。整個電子鐘系統能完成時間的顯示，計數起的功能。AbstractThis design 74ls series chip in for the core, with the necessary peripheral circuit, design of a simple electronic clock, he has 5v dc power supply. In hardware, besides CPU outside, spent four to seven segment led dig

16、ital tube that led USES is dynamic scan showed 9014 into action, the use of transistor. Through comparative accurate when led to display, points, three simple case of time adjustment. Realize Software USES the monolithic prophecy programming. The electric clock system can finish time display, counti

17、ng up function. 八、總論經過一周課時的構思、設計，我的數電課程設計數字時鐘最終得以圓滿結束。通過緊張而充實的課程設計，我不僅提高了動手操作能力，并對我以后所要做的畢業設計有了初步的了解。做好一個課程設計或畢業設計不僅要具備扎實的書本知識并會善于應用，還要學會利用網絡資源查閱資料，實在搞不懂的地方要向老師或同學請教，這樣才可能做出一個比較規范的課程設計。另外，通過這次課程設計，我體會到了實際的工作與書本上的知識是有一定距離的，我們還需要進一步的學習。從客觀上對自己在書本中所學的知識有了感性的認識，使自己更加充分地理解了理論與實際的關系，在這次課程設計中，我學會了如何看電路圖,讀電

18、路圖, 如何利用網絡資源, 并對數字電路的應用和開發的設計思想有了更進一步的了解和掌握，使自己的知識體系更加健全，加深了對數字電子技術的了解。從這次設計中，我體會到，如果將我們在大學里所學的知識與更多的實踐結合在一起，用實踐來檢驗真理，使一個本科生具備較強的處理基本事務的能力與比較系統的專業知識，進一步鍛煉自身的動手能力，為將來能在社會上立足打下堅實的基礎。 九、致謝本學位論文是在我的指導老師唐劍鋒老師的親切關懷與細心指導下完成的。從課題的選擇到論文的最終完成，唐劍鋒老師始終都給予了細心的指導和不懈的支持，并且在耐心指導論文之余，唐劍鋒老師仍不忘拓展我們的文化視野，讓我們感受到了文學的美妙與樂趣。特別是唐劍鋒老師借給我的周易美學一書，讓我對周易中神奇瑰麗的殿堂多了一份盼望與神往，雖然與論文不甚相關，卻為我將來步入學術研究的殿堂打開了不可多得的方便法門。值得一提的是，唐劍鋒老師宅心仁厚，閑靜少言，不慕榮利，對學生認真負責，在他的身上，我們可以感受到一個學者的嚴謹和務實，這些都讓我們獲益菲淺，并且將