数字钟的设计报告

报告是日常生活与学习的常见记录方式，报告有着明确的格式。在实际工作中，我们怎么样正确编写报告呢？以下是小编整理的关于《数字钟的设计报告》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

第一篇：数字钟的设计报告

数字电子技术课程设计报告(数字钟的设计)

数字电子技术课程设计报告

一、设计目的

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。

因此，我们此次设计与制做数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟.而且通过数字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.且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路.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与使用方法.

二、设计要求

(1)设计指标

① 时间以12小时为一个周期; ② 显示时、分、秒;

③ 具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间; ④ 计时过程具有报时功能，当时间到达整点前10秒进行蜂鸣报时; ⑤ 为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。 (2)设计要求

① 画出电路原理图(或仿真电路图); ② 元器件及参数选择; ③ 电路仿真与调试;

④ PCB文件生成与打印输出。

(3)制作要求

自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。

(4)编写设计报告

写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。

三、原理框图

1.数字钟的构成

数字钟实际上是一个对标准频率(1HZ)进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间(如北京时间)一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。

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(a) 数字钟组成框图

2.晶体振荡器电路

晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Hz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。一般输出为方波的数字式晶体振荡器电路通常有两类，一类是用TTL门电路构成;另一类是通过CMOS非门构成的电路，本次设计采用了后一种。如图(b)所示，由CMOS非门U1与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，U2实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电阻R1为非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容C1、C2与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个180度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。

(b) CMOS 晶体振荡器(仿真电路)

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3.时间记数电路

一般采用10进制计数器如74HC290、74HC390等来实现时间计数单元的计数功能。本次设计中选择74HC390。由其内部逻辑框图可知，其为双2-5-10异步计数器，并每一计数器均有一个异步清零端(高电平有效)。

秒个位计数单元为10进制计数器，无需进制转换，只需将QA与CPB(下降沿有效)相连即可。CPA(下降没效)与1HZ秒输入信号相连，Q3可作为向上的进位信号与十位计数单元的CPA相连。

秒十位计数单元为6进制计数器，需要进制转换。将10进制计数器转换为6进制计数器的电路连接方法如图 2.4所示，其中Q2可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的CPA相连。

十进制-六进制转换电路

分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同，只不过分个位计数单元的Q3作为向上的进位信号应与分十位计数单元的CPA相连，分十位计数单元的Q2作为向上的进位信号应与时个位计数单元的CPA相连。

时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同，但是要求，整个时计数单元应为12进制计数器，不是10的整数倍，因此需将个位和十位计数单元合并为一个整体才能进行12进制转换。利用1片74HC390实现12进制计数功能的电路如图(d)所示。

(d)十二进制电路

另外，图(d)所示电路中，尚余-2进制计数单元，正好可作为分频器2HZ输出信号转化为1HZ信号之用。

4.译码驱动及显示单元电路

选择CD4511作为显示译码电路;选择LED数码管作为显示单元电路。由CD4511把输进来的二进制信号翻译成十进制数字，再由数码管显示出来。这里的LED数码管是采用共阴的方法连接的。

计数器实现了对时间的累计并以8421BCD码的形式输送到CD4511芯片，再由451

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芯片把BCD码转变为十进制数码送到数码管中显示出来。

5.校时电路

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。即为用COMS与或非门实现的时或分校时电路，In1端与低位的进位信号相连;In2端与校正信号相连，校正信号可直接取自分频器产生的1HZ或2HZ(不可太高或太低)信号;输出端则与分或时个位计时输入端相连。当开关打向下时，因为校正信号和0相与的输出为0，而开关的另一端接高电平，正常输入信号可以顺利通过与或门，故校时电路处于正常计时状态;当开关打向上时，情况正好与上述相反，这时校时电路处于校时状态。

实际使用时，因为电路开关存在抖动问题，所以一般会接一个RS触发器构成开关消抖动电路，所以整个较时电路就如图(f)。

(f)带有消抖电路的校正电路

6.整点报时电路

电路应在整点前10秒钟内开始整点报时，即当时间在59分50秒到59分59秒期间时，报时电路报时控制信号。

当时间在59分50秒到59分59秒期间时，分十位、分个位和秒十位均保持不变，分别为

5、9和5，因此可将分计数器十位的QC和QA 、个位的QD和QA及秒计数器十位的QC和QA相与，从而产生报时控制信号。

报时电路可选74HC30来构成。74HC30为8输入与非门。

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说明：当时间在59分50秒到59分59秒期间时 分十位、分个 位和秒十位均保持不变，分别为5，9和5;因此，可以将分计数器十位的Qc和QA，个位的QD和QA及秒计数器十位的QC和QA相与，从而产生报时控制信号。IO1分计数器十位的Qc和QAIO2U11VCCIO35VVCCX182345V分计数器个位的QD和QAIO456114V_0.5WIO512秒计数器十位的QC和QAIO674HC30D数字钟设计-整点报时电路部分

四、元器件

1.四连面包板1块(编号A45)

2.镊子1把 3.剪刀1把

4.共阴八段数码管6个 5.网络线2米/人 6.CD4511集成块6块 7.CD4060集成块1块 8.74HC390集成块3块 9.74HC51集成块1块 10.74HC00集成块4块 11.74HC30集成块1块 12.10MΩ电阻5个 13.500Ω电阻14个 14.30p电容2个

15.32.768k时钟晶体1个 16.蜂鸣器10个(每班) 1) 芯片连接图

1)74HC00D

2)CD4511

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3)74HC390D

4)74HC51D

2.面包板的介绍

面包板一块总共由五部分组成，一竖四横，面包板本身就是一种免焊电板。 面包板的样式是：

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面包板的注意事项：

1. 面包板旁一般附有香蕉插座，用来输入电压、信号及接地。 2. 上图中连着的黑线表示插孔是相通的。

3. 拉线时，尽量将线紧贴面包板，把线成直角，避免交叉，也不要跨越元件。 4. 面包板使用久后，有时插孔间连接铜线会发生脱落现象，此时要将此排插孔做记号。并不再使用。

五、各功能块电路图

数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，可以由许多中小规模集成电路组成，所以可以分成许多独立的电路。

(一) 六进制电路

由74HC390、7400、数码管与4511组成，电路如图一。

U1A3123U2A12Com74HC00D74HC00DU5SEVEN_SEG_COM_KABCDEFGU3AV1 32Hz 5V141INA1INB21CLR31QA1QB1QC1QD5677126U413DADBDCDD5OAOBOCODOE1211109151474HC390D43~ELOF~BIOG~LTVCC5V4511BD将十进制计数器转换为六进制的连接方法

(二) 十进制电路

由74HC390、7400、数码管与4511组成，电路如图二。

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U4A3126U4B4574HC00D74HC00DComU3SEVEN_SEG_COM_KU1AV1 60Hz 5V141INA1INB21CLR31QA1QB1QC1QD5677126U213DADBDCDD5OAOBOCODOE12111091514ABCDEFGVCC5V74HC390D43~ELOF~BIOG~LT4511BD十进制接法测试仿真电路

(三) 六十进制电路

由两个数码管、两4

511、一个74HC390与一个7400芯片组成，电路如图三。

(四) 双六十进制电路

由2个六十进制连接而成，把分个位的输入信号与秒十位的Qc相连，使其产生进位，电路图如图四。

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ComComSEVEN_SEG_COM_KU1B6453U1A12U4SEVEN_SEG_COM_KU7U11BABCDEFG64513DADBDCDD5OAOBOCODOE~ELOF~BI~LTOG1211109151421CLR141INA1INB3U10A12ABCDEFG74HC00D74HC00DU3B15122INA2INB142CLR132QA2QB2QC2QD11109U2712674HC00D74HC00DU8A31QA1QB1QC1QD5677126U913DADBDCDD5OAOBOCODOE12111091514VCC5V74HC390D43U1C891011U1D12134511BD74HC390DComVCCU643~ELOF~BI~LTOG5VSEVEN_SEG_COM_K74HC00D74HC00DABCDEFG84511BDComU15C91011U16DSEVEN_SEG_COM_K1213U14U3A131INA1INB21CLR1QA1QB1QC1QD5677126U513DADBDCDD5OAOBOCODOE1211109151474HC00D74HC00DU12B15122INA2INB142CLR132QA2QB2QC2QD111097126U13DADBDCDD5OAOBOCODOEABCDEFG1312111091514V1 100kHz 5V474HC390D43~ELOF~BI~LTOGVCC74HC390D5V43~ELOF~BI~LTOG4511BD4511BD

(五) 时间计数电路

由1个十二进制电路、2个六十进制电路组成，因上面已有一个双六十电路，只要把它与十二进制电路相连即可，详细电路见图五。

ComComComComComComU1SEVEN_SEG_COM_KU2SEVEN_SEG_COM_KU4SEVEN_SEG_COM_KU3SEVEN_SEG_COM_KU5SEVEN_SEG_COM_KU6SEVEN_SEG_COM_KABCDEFGABCDEFGABCDEFGVCCVCCABCDEFGABCDEFGABCDEFG5V1312111015145VVCCVCC13121110151491312111015145V1312111015131211101514131211101514145V9VCCOG995V99OAOBODOAOBODOAOBODOEOEOCOCOCOFOFOEOGOAOBODOAOBODOAOBODOEOEOCOCOCOFOFOEOGOG~LT~LT~EL~EL~BI~BI~ELDADCDDDADCDDDADC~LT~LT~LTDBDB~EL~EL~EL~BI~BIDADCDDDADCDDDADCDBDB3DBDD~BI5V73DBDD4511BD54511BD75544512612671233544577126126712643U23CU25A74HC00D131110356798U21A74HC00D13111038U20C74HC00D3U19A74HC00D131110974HC00D9356356772QB1QD2QD2QD1QB1QC2QB2QC2QB2QC1QB1QA2QA2QA1QA1QC1QD2QA2QC2QD61QB2INA1CLR2CLR2CLR1INA1INB2INA2INB2INA2INB1INA1INA1INB74HC00D161CLR74HC390D6151INB74HC00D111CLRU26B74HC390D74HC390N1174HC390N74HC390DU20B1574HC00D1262INB74HC00D74HC00D214141541121421242V1 1000Hz 5V时，分，秒计时电路图

(六) 校正电路

由74CH51D、74HC00D与电阻组成，校正电路有分校正和时校正两部分，电路如图六。

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142CLRU13AU16B1QA1QC1QDU24DU22BU14AU17BU20DU15AU18B74HC390N43~BI~LT4511BDOGU7U8OFU10VCC4511BDOGU9U114511BDOFU124511BD101092192125413131254131254

IO1VCC正常输入信号5V校正信号R1IO2U2C9108小时校正电路J110Mohm74HC00D注意：分校时时，不会进位到小时。U11111213910U2DKey = A12R210MohmIO313U2A8123时计数器IO574HC00D1123674HC00D正常输入信号校正信号R3U3A10Mohm12U2B456分计数器IO6IO44574HC00D74HC51D3J274HC00DKey = B分钟校正电路分校正时锁定小时信号输入R410MohmU3B456图中采用基本RS触发器构成开关消抖动电路，其中与非门选用74HC00;对J1和J2，因为校正信号与0相与为0，而开关的另一端接高电平，正常输入信号可以顺利通过与或门，故校时电路处于正常计时状态，当开关打向上时，情况正好与上述相反，这时电路处于校时状态。74HC00D数字钟设计-校时电路部分

(七) 晶体振荡电路

由晶体与2个30pF电容、1个4060、一个10兆的电阻组成，芯片3脚输出2Hz的方波信号，电路如图七。

(八) 整点报时电路

由74HC30D和蜂鸣器组成，当时间在59:50到59:59时，蜂鸣报时，电路如图八。

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说明：当时间在59分50秒到59分59秒期间时 分十位、分个 位和秒十位均保持不变，分别为5，9和5;因此，可以将分计数器十位的Qc和QA，个位的QD和QA及秒计数器十位的QC和QA相与，从而产生报时控制信号。IO1分计数器十位的Qc和QAIO2U11VCCIO35VVCCX182345V分计数器个位的QD和QAIO456114V_0.5WIO512秒计数器十位的QC和QAIO674HC30D数字钟设计-整点报时电路部分

六、总接线元件布局简图

整个数字钟由时间计数电路、晶体振荡电路、校正电路、整点报时电路组成。

其中以校正电路代替时间计数电路中的时、分、秒之间的进位，当校时电路处于正常输入信号时，时间计数电路正常计时，但当分校正时，其不会产生向时进位，而分与时的校位是分开的，而校正电路也是一个独立的电路。

电路的信号输入由晶振电路产生，并输入各电路。 简图如图九。

七、芯片连接总图

因仿真与实际元件上的差异，所以在原有的简图的基础上，又按实际布局画了这张按实际芯片布局的接线图，如图十。

八、总结

1. 实验过程中遇到的问题及解决方法

① 面包板测试

测试面包板各触点是否接通。

② 七段显示器与七段译码器的测量

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把显示器与CD4511相连，第一次接时，数码管完全没有显示数字，检查后发现是数码管未接地而造成的，接地后发现还是无法正确显示数字，用万用表检测后，发现是因芯片引脚有些接触不良而造成的，所以确认芯片是否接触良好是非常重要的一件事。

③ 时间计数电路的连接与测试

六进制、十进制都没有什么大的问题，只是芯片引脚的老问题，只要重新插过芯片就可以解决了。但在六十进制时，按图接线后发现，显示器上的数字总是100进制的，而不是六十进制，检测后发现无论是线路的连通还是芯片的接触都没有问题。最后，在重对连线时发现是线路接错引脚造成的，改过之后，显示就正常了。

④ 校正电路

因上面程因引脚接错而造成错误，所以校正电路是完全按照仿真图所连的，在测试时，开始进行时校时时，没有出现问题，但当进行到分校时时，发现计数电路的秒电路开始乱跳出错。因此，电路一定是有地方出错了，在反复对照后，发现是因为在接入校正电路时忘了把秒十位和分个位之间的连线拿掉而造成的，因此，在接线时一定要注意把不要的多余的线拿掉。

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第二篇：数字钟课程设计报告

摘要

数字电子钟是一种用数字显示秒﹑分﹑时的记时装置，与传统的机械时钟相比，它一般具有走时准确﹑显示直观﹑无机械传动装置等优点，因而得到了广泛的应用。 数字电子钟的设计方法有许多种,例如,可用中小规模集成电路组成电子钟;也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟;还可以利用单片机来实现电子钟等等。本课程设计采用的是中小规模集成电路法， 时钟信号发生器采用32768Hz的CMOS石英谐振器制作，产生1Hz时钟脉冲;用74LS290设计两个六十进制的计数器对“分”、“秒”信号计数，二十四进制计数器对“时”信号计数、再通过“时”、“分”校正电路进行时间的校正，实现数字电子钟的功能。

关键词

数字电子钟;中小规模集成芯片;计数器;数字电子技术

设计的目的

(1) 加强对电子制作的认识，充分掌握和理解设计个部分的工作原理、设计过程、选择芯片器件、电路的焊接与调试等多项知识。(2)把理论知识与实践相结合，充分发挥个人与团队协作能力，并在实践中锻炼。(3)提高利用已学知识分析和解决问题的能力。(4)提高实践动手能力

设计用到的仪器和零件

计数器(3片CD4

518、CD4081)、显示译码器(6片CD4511)、6片共阴极数码管、二极管、电阻、电容、晶振(32.768kHz)、集成计数器(CD4060、CD4013)、开关、接线座、PCB板等元件。

数字钟的结构及基本工作原理

结构

数字电子时钟实际上是一个对标准频率(1Hz)进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与某一个标准时间(如东八时区时间)一致，故需要在电路上加上一个对“时”、“分”进行校正的校时电路，同时为了提高计时的准确性，信号发生器产生的标准的1Hz时间信号必须做到准确稳定，通常使用石英晶体振荡器电路构成数字电子时钟中的信号发生器电路的主元件。

(1) 晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Hz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。

(2) 分频器电路将32768Hz的高频方波信号经3276次分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器。

(3) 时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器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，而根据设计要求，时个位和时十位计数器为12进制计数器。

(4) 译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。

(5) 数码管通常有发光二极管(LED)数码管和液晶(LCD)数码管，本设计提供的为LED数码管。

工作原理

(1) 秒脉冲产生电路— CD4060

14位二进制串行计数器 CD4060。CD4060 是由一振荡器和 14 级二进制串行计数位组成。振荡器的结构可以是 RC 或晶振电路。CR 为高电平时，计数器清零且振荡器停止工作。所有的计数器均为主-从触发器，在 CP1 (和 CP0 )的下降沿，计数器以二进制进行计数。在时钟脉冲线上使用斯密特触发器对时钟的上升和下降时间无限制。利用CD4060组成32.768 kHz振荡器，再经过内部分频器14分频从其第3脚输出2Hz(32.768 kHz /214 = 2 Hz)的脉冲信号。焊接完毕后，通电测试 LED指示灯闪烁，1秒钟闪烁 2次。说明该电路正常工作

(2) 分脉冲产生电路— CD4518 CD4518，是一种同步加计数器，在一个封装中含有两个可互换二 / 十进制计数器，

其功能引脚分别为1～7和9～15。该计数器是单路系列脉冲输入(1 脚或 2 脚;9 脚或 10脚)，4路BCD码信号输出(3脚～6脚;{11}脚～{14}脚)。此外还必须掌握其控制功能，否则无法工作CD4518有两个时钟输入端CP和EN，若用时钟上升沿触发，信号由CP输入，此时EN端应接高电平“1”, 若用时钟下降沿触发，信号由EN端输入，此时CP端应接低电平“0”,不仅如此，清零(又称复位)端CR也应保持低电平“0”，只有满足了这些条件时，电路才会处于计数状态，若不满足则不工作。值得注意，因输出是二/十进制的BCD码，所以输入端的计数脉冲到第十个时，电路自动复位0000状态。另外，CD4518无进位功能的引脚，但电路在第十个脉冲作用下，会自动复位，同时第6脚或第14 脚将输出下降沿的脉冲，利用该脉冲和EN端功能，就可作为计数的电路进位脉冲和进位功能端供多位数显用。 (3) 小时脉冲产生电路— CD4518 与分脉冲产生电路的结构工作原理相同，只是为24进制。

(4) 与门电路— CD4081 CD4081为14脚封装，四2输入与门。在数字钟电路中的作用：将CD4518置为60进制、24进制计数器。

(5) 2分频电路— CD4013 CD4013 是双 D 触发器芯片，为14脚封装，在数字电路中常用来进行锁存数据，组成分频电路等。CD4013 在数字钟电路中的作用：将 CD4060 产生的2Hz 脉冲2分频(2进制计数器)，输出 1Hz 的秒脉冲。 (6) 译码显示电路— CD4511 CD4511 是一片 CMOS BCD —锁存 / 7 段译码 / 驱动器，用于驱动共阴极LED数码管显示器的BCD码—七段数码管译码器。具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路，能提供较大的拉电流。共阴 LED 数码管是指 7 段 LED 的阴极是连在一起的，在应用中应接地。限流电阻要根据电源电压来选取，电源电压5V时，可使用300Ω左右的限流电阻。 (7) 秒、分、时校准电路—开关S

3、S

2、S1 分、时校准电路：利用开关手动输入脉冲，S

2、S1每按下一次，相应的时、分的数字加一。秒校准电路：正常计时工作时，S3闭合;进行秒校准时，S3断开，暂停秒计时，等标准时间一到，立即闭合S3，恢复正常走时。

课程设计电路的组装与调试

组装

(1)核对元器件清单：是否有缺件;

(2)检查印制电路板：是否有断线、短路等; (3)焊接电阻：摆放整齐一致，黄色环在下边;(4)焊接二极管：1N4148，注意极性; (5)焊接跨线：剪下二极管引脚，焊J1~J6; (6)焊接集成电路座：注意缺口位置与图一致; (7)焊接无极性电容、晶振：注意C的字在正面; (8)焊接数码管：注意小数点在右下方; (9)焊接发光二极管：LED，注意极性; (10)焊接开关、电解电容、接线座。 (1)判断二极管1N4148，LED的极性;

(2)判断电阻阻值：读色环、用万用表测量; (3)安装集成芯片12片：芯片型号不要装错， 缺口位置与图/座一致，缺口左下方为1脚; (4)安装数码管：注意小数点在右下方;

(5)安装电容：正负极性，无极性C的字放在正面 (6)最后检查焊接质量：焊点有无虚焊、瑕疵。

调试

(1)安装完成后通电，观察各个模块的工作情况; (2)若数码管不亮，检查地线通否，3脚接地否; (3)若整个电路不工作，分模块检查，各个部分 的接线、安装、功能是否正常;(一般方法) (4)芯片工作是否正常：首先检查电源，„„; (5)秒、分、时校准部分：测试是否功能正常。

总结与心得

通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。在设计中用的芯片可能与平时常见的不一样，但原理一样，同时我还理解到，同样功能可以由不同的芯片实现，需遵行简单，经济的原则，从而最大程度符合目标设计。课程设计是一次难得的锻炼机会，让我们能够充分利用所学过的理论知识还有自己的想象的能力，另外还让我们学习查找资料的方法，以及自己处理分析电路，设计电路的能力。这些对我来说都是一个很好的提高。我趁着做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。另外还学习到了一些仿真软件，比如Proteus等学习软件，给设计提供了很大的便利。

同时，这次课设还让我明白，困难是成功的台阶，只有一级级走上去才能有所收获。工科院校的学生应当这样多参与实践，多去运用自己所学的知识，为将来工作打下基础。

第三篇：毕业设计报告：数字钟设计与制作

《数字电子技术》课程设计报告

毕业设计报告：数字电子技术

题

目：

数字钟的设计与制作

专

业：电子

班

级：电子01(4)

学

号：01221187 姓

名：马小军

时

间：2004年5月28日— 2004年6月17日

电子信息学院

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《数字电子技术》课程设计报告

一、设计目的

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。

因此，我们此次设计与制做数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟.而且通过数字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.且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路.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与使用方法.

二、设计要求

(1)设计指标

① 时间以12小时为一个周期; ② 显示时、分、秒;

③ 具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间; ④ 计时过程具有报时功能，当时间到达整点前10秒进行蜂鸣报时; ⑤ 为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。 (2)设计要求

① 画出电路原理图(或仿真电路图); ② 元器件及参数选择; ③ 电路仿真与调试;

④ PCB文件生成与打印输出。

(3)制作要求

自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。

(4)编写设计报告

写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。

三、原理框图

1.数字钟的构成

数字钟实际上是一个对标准频率(1HZ)进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间(如北京时间)一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。

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《数字电子技术》课程设计报告

(a) 数字钟组成框图

2.晶体振荡器电路

晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Hz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。一般输出为方波的数字式晶体振荡器电路通常有两类，一类是用TTL门电路构成;另一类是通过CMOS非门构成的电路，本次设计采用了后一种。如图(b)所示，由CMOS非门U1与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，U2实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电阻R1为非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容C1、C2与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个180度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。

(b) CMOS 晶体振荡器(仿真电路)

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《数字电子技术》课程设计报告

3.时间记数电路

一般采用10进制计数器如74HC290、74HC390等来实现时间计数单元的计数功能。本次设计中选择74HC390。由其内部逻辑框图可知，其为双2-5-10异步计数器，并每一计数器均有一个异步清零端(高电平有效)。

秒个位计数单元为10进制计数器，无需进制转换，只需将QA与CPB(下降沿有效)相连即可。CPA(下降没效)与1HZ秒输入信号相连，Q3可作为向上的进位信号与十位计数单元的CPA相连。

秒十位计数单元为6进制计数器，需要进制转换。将10进制计数器转换为6进制计数器的电路连接方法如图 2.4所示，其中Q2可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的CPA相连。

十进制-六进制转换电路

分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同，只不过分个位计数单元的Q3作为向上的进位信号应与分十位计数单元的CPA相连，分十位计数单元的Q2作为向上的进位信号应与时个位计数单元的CPA相连。

时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同，但是要求，整个时计数单元应为12进制计数器，不是10的整数倍，因此需将个位和十位计数单元合并为一个整体才能进行12进制转换。利用1片74HC390实现12进制计数功能的电路如图(d)所示。

(d)十二进制电路

另外，图(d)所示电路中，尚余-2进制计数单元，正好可作为分频器2HZ输出信号转化为1HZ信号之用。

4.译码驱动及显示单元电路

选择CD4511作为显示译码电路;选择LED数码管作为显示单元电路。由CD4511把输进来的二进制信号翻译成十进制数字，再由数码管显示出来。这里的LED数码管是采用共阴的方法连接的。

计数器实现了对时间的累计并以8421BCD码的形式输送到CD4511芯片，再由451

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《数字电子技术》课程设计报告

芯片把BCD码转变为十进制数码送到数码管中显示出来。

5.校时电路

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。即为用COMS与或非门实现的时或分校时电路，In1端与低位的进位信号相连;In2端与校正信号相连，校正信号可直接取自分频器产生的1HZ或2HZ(不可太高或太低)信号;输出端则与分或时个位计时输入端相连。当开关打向下时，因为校正信号和0相与的输出为0，而开关的另一端接高电平，正常输入信号可以顺利通过与或门，故校时电路处于正常计时状态;当开关打向上时，情况正好与上述相反，这时校时电路处于校时状态。

实际使用时，因为电路开关存在抖动问题，所以一般会接一个RS触发器构成开关消抖动电路，所以整个较时电路就如图(f)。

(f)带有消抖电路的校正电路

6.整点报时电路

电路应在整点前10秒钟内开始整点报时，即当时间在59分50秒到59分59秒期间时，报时电路报时控制信号。

当时间在59分50秒到59分59秒期间时，分十位、分个位和秒十位均保持不变，分别为

5、9和5，因此可将分计数器十位的QC和QA 、个位的QD和QA及秒计数器十位的QC和QA相与，从而产生报时控制信号。

报时电路可选74HC30来构成。74HC30为8输入与非门。

错误!嵌入对象无效。

四、元器件

1.四连面包板1块(编号A45) 2.镊子1把 3.剪刀1把

4.共阴八段数码管6个 5.网络线2米/人 6.CD4511集成块6块

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《数字电子技术》课程设计报告

7.CD4060集成块1块 8.74HC390集成块3块 9.74HC51集成块1块 10.74HC00集成块4块 11.74HC30集成块1块 12.10MΩ电阻5个 13.500Ω电阻14个 14.30p电容2个

15.32.768k时钟晶体1个 16.蜂鸣器10个(每班) 1) 芯片连接图

1)74HC00D

2)CD4511

3)74HC390D

4)74HC51D

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《数字电子技术》课程设计报告

2.面包板的介绍

面包板一块总共由五部分组成，一竖四横，面包板本身就是一种免焊电板。 面包板的样式是：

面包板的注意事项：

1. 面包板旁一般附有香蕉插座，用来输入电压、信号及接地。 2. 上图中连着的黑线表示插孔是相通的。

3. 拉线时，尽量将线紧贴面包板，把线成直角，避免交叉，也不要跨越元件。 4. 面包板使用久后，有时插孔间连接铜线会发生脱落现象，此时要将此排插孔做记号。并不再使用。

五、各功能块电路图

数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，可以由许多中小规模集成电路组成，所以可以分成许多独立的电路。

(一) 六进制电路

由74HC390、7400、数码管与4511组成，电路如图一。 错误!嵌入对象无效。

(二) 十进制电路

由74HC390、7400、数码管与4511组成，电路如图二。 错误!嵌入对象无效。

(三) 六十进制电路

由两个数码管、两4

511、一个74HC390与一个7400芯片组成，电路如图三。

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《数字电子技术》课程设计报告

(四) 双六十进制电路

由2个六十进制连接而成，把分个位的输入信号与秒十位的Qc相连，使其产生进位，电路图如图四。

错误!嵌入对象无效。

(五) 时间计数电路

由1个十二进制电路、2个六十进制电路组成，因上面已有一个双六十电路，只要把它与十二进制电路相连即可，详细电路见图五。 错误!嵌入对象无效。

(六) 校正电路

由74CH51D、74HC00D与电阻组成，校正电路有分校正和时校正两部分，电路如图六。 错误!嵌入对象无效。

(七) 晶体振荡电路

由晶体与2个30pF电容、1个4060、一个10兆的电阻组成，芯片3脚输出2Hz的方波信号，电路如图七。

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《数字电子技术》课程设计报告

(八) 整点报时电路

由74HC30D和蜂鸣器组成，当时间在59:50到59:59时，蜂鸣报时，电路如图八。 错误!嵌入对象无效。

六、总接线元件布局简图

整个数字钟由时间计数电路、晶体振荡电路、校正电路、整点报时电路组成。

其中以校正电路代替时间计数电路中的时、分、秒之间的进位，当校时电路处于正常输入信号时，时间计数电路正常计时，但当分校正时，其不会产生向时进位，而分与时的校位是分开的，而校正电路也是一个独立的电路。

电路的信号输入由晶振电路产生，并输入各电路。 简图如图九。

七、芯片连接总图

因仿真与实际元件上的差异，所以在原有的简图的基础上，又按实际布局画了这张按实际芯片布局的接线图，如图十。

八、总结

1. 实验过程中遇到的问题及解决方法

① 面包板测试

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《数字电子技术》课程设计报告

测试面包板各触点是否接通。

② 七段显示器与七段译码器的测量

把显示器与CD4511相连，第一次接时，数码管完全没有显示数字，检查后发现是数码管未接地而造成的，接地后发现还是无法正确显示数字，用万用表检测后，发现是因芯片引脚有些接触不良而造成的，所以确认芯片是否接触良好是非常重要的一件事。

③ 时间计数电路的连接与测试

六进制、十进制都没有什么大的问题，只是芯片引脚的老问题，只要重新插过芯片就可以解决了。但在六十进制时，按图接线后发现，显示器上的数字总是100进制的，而不是六十进制，检测后发现无论是线路的连通还是芯片的接触都没有问题。最后，在重对连线时发现是线路接错引脚造成的，改过之后，显示就正常了。

④ 校正电路

因上面程因引脚接错而造成错误，所以校正电路是完全按照仿真图所连的，在测试时，开始进行时校时时，没有出现问题，但当进行到分校时时，发现计数电路的秒电路开始乱跳出错。因此，电路一定是有地方出错了，在反复对照后，发现是因为在接入校正电路时忘了把秒十位和分个位之间的连线拿掉而造成的，因此，在接线时一定要注意把不要的多余的线拿掉。

2. 设计体会

通过这次对数字钟的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于数字钟的原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真仿真成功之后才实际接线的。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。 通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。

3. 对设计的建议

我希望老师在我们动手制作之前应先告诉我们一些关于所做电路的资料、原理，以及如何检测电路的方法，还有关于检测芯片的方法。这样会有助于我们进一步的进入状况，完成设计

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第四篇：数电课程设计报告——数字钟

数字电子技术课程设计报告

设计题目： 数字钟 班级学号：092022226

二〇一一年十二月

数字钟的设计

数字钟是采用数字电路实现“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的使用，使得数字钟的精度、稳定度远远超过了机械钟表。钟表的数字化在提高报时精度的同时，也大大扩展了它的功能，诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、定时启闭路灯等。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

一、 设计目的

1.掌握数字钟的设计方法。 2. 熟悉集成电路的使用方法。

二、 设计任务与要求

时钟显示功能，能够以十进制显示“时”、“分”、“秒”。其中时为24进制，分秒为60进制。

三、 设计思路、芯片选择及单元电路功能简介 1. 设计思路：

数字钟的设计可以分为4个单元电路来设计，分别为1Hz脉冲产生电路、数码管显示电路、60进制计数器电路、24进制计数器电路这四个单元电路。 2. 芯片的选择：

BCD——七段译码器74LS47

十进制可逆计数器74192

555定时器

集成与门芯片74LS11 3. 单元电路功能简介： ①、1Hz脉冲产生电路：

该单元电路是用由555定时器构成的多谐振荡器来产生的1HZ方波的电路，其中考虑

2 到电路的“延时”效应，该电路产生的方波的频率并不是标准的1HZ方波，而是频率稍大于1Hz的方波。它是为整个电路提供时钟源的，它的输出脉冲提供给秒单元电路的低位计数芯片。

②、数码管显示电路：

该单元电路是用来显示一位数字的电路，它由一块数码管和一块数码管驱动芯片组成，它的输入信号由计数器提供。

3 ③、60进制计数器电路：

该单元电路由两片74LS192可逆计数器芯片、一个三输入与非门和一个非门构成的60进制计数器电路，它是为秒显示和分显示电路提供驱动信号的单元电路

④、24进制计数器电路：

该单元电路是由两片74LS192可逆计数器芯片和一个与门构成的24进制计数器电路，它的低位脉冲信号由分钟计数器单元电路的进位信号提供，它为小时显示电路提供驱动信号。

四、 总电路图

五、 仿真效果

本次课程设计使用proteus软件进行仿真，在进行仿真时应注意以下几点： 1.在接通电源之前，应保持开关SW1断开且SW2闭合，如下图所示：

2.接通电源后应先断开开关SW2，保持开关SW1断开状态不变，如下图所示：

5 3.在做完第二步之后，应保持开关SW2断开状态不变，闭合开关SW1，如下图所示：

在执行完以上三步之后，就是仿真的正确结果了，如下图所示：

6 否则，将会产生以下错误的仿真效果：

六、 总结

通过这次课程设计，我对数字电子技术的理论知识的理解更加深刻，对时序电路的设计步骤也更加熟悉，熟悉了仿真软件proteus的应用。在本次设计中，我还发现了一点问题，就是理论和实际并不是完全符合的。比如对于74LS192可逆计数器芯片来说，他本是十进制计数器，若用它构成六进制计数器，按照理论知识，只需要将它的输出端Q1和Q2端通过一个与门后反馈到清零端CR即可。但在实际应用中，按照理论上的接法并不能实现六进制，而是需要将他的Q0端取反后再与Q1和Q2相与反馈到清零端CR，才能实现六进制计数。另外，秒钟单元电路向分钟单元电路提供脉冲的进位信号不能直接加到分钟单元电路的脉冲端口上，而是需要经过一个非门后再加到分钟单元电路的脉冲输入端上。同时，还要给这部分进位电路并联一个开关(详见总电路图)，且在接通电源之前应保持该开关的闭合状态，接通电源后应先断开该开关，然后再接通脉冲单元电路，否则将不能保证整个电路的零状态。

此外，本次课程设计比较仓促，只是完成了设计的基本功能，其拓展功能没有精力去深究，等到以后有时间再逐步完善该电路的拓展功能。由于时间短暂和本人能力有限，本电路的设计可能存在一定问题和缺陷，如有发现希望老师能够给予批评指正。

七、 元器件清单

1. 七段数码管：6块 2. 74LS192可逆计数器：6片 3. 555定时器：1片

4. 74LS47 BCD——七段译码器：6片 5. 74LS11三—3输入与门：1片 6. 非门：3块 7. 2输入与门：1块 8. 开关：2个

9. 电阻：10M 1个，46.25M 1个 10. 电容：0.01uF

2个

参考书

⑴《现代电子学及应用》，童诗白、徐振英编，高等教育出版社，1994年

⑵《电子系统设计》，何小艇等编，浙江大学出版社，2000年

⑶《集成电子基础教程》，郑家龙、王小海、章安元编，高教出版社，2002年5月

⑷《电子技术课程设计指导》 彭介华编，高等教育出版社，1997年10月

⑸《数字电子技术》童诗白编著高等教育出版社

2001年

第五篇：多功能数字钟课程设计报告

课题名称 姓名 学号 院、系、部 专业 指导教师

电子技术课程设计报告书

2016年6月12日

一、设计任务及要求：

用中小规模集成芯片设计并制作多功能数字钟，具体要求如下：

1、准确及时，以数字形式显示时(00～23)、分(00～59)、秒(00～59)的时间。

2、具有校时功能。 指导教师签名：

2016

二、指导教师评语：

指导教师签名：

2016

三、成绩

指导教师签名：

2016年6月年6月年6月日

日

日

多功能数字钟课程设计报告

1 设计目的

一、设计原理与技术方法：

包括：电路工作原理分析与原理图、元器件选择与参数计算、电路调试方法与结果说明; 软件设计说明书与流程图、软件源程序代码、软件调试方法与运行结果说明。

1、电路工作原理分析与原理图

数字钟实际上是一个对标准频率(1Hz)进行计数的计数电路。由于标准的1Hz 时间信号必须做到准确稳定，所以通常使用输出频率稳定的石英晶体振荡器电路构成数字钟的振源。又由于计数的起始时间不可能与标准时间(如北京时间)一致，故需要在电路上加一个校时电路。因此一个具有计时、校时、报时、显示等基本功能的数字钟主要由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器、校时电路、报时电路等七部分组成。石英晶体振荡器产生的信号经过分频器得到秒脉冲后，秒脉冲送入计数器计数，计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器译码，并通过显示器显示时间。由以上分析可得到原理框图如下图

图1 实验原理框图

2、元器件选择与参数计算

(1)晶体振荡电路：产生秒脉冲既可以采用555脉冲发生电路也可以采用晶振脉冲发生电路。若由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器作为时间标准信号源，可使555与RC组成多谐振荡器，产生频率 f=1kHz的方波信号，再通过分频则可得到秒脉冲信号。晶体振荡器电路则可以给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Hz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。 相比二者的稳定性，晶振电路比555电路能够产生更加稳定的脉冲，数字电路中的时钟是由振荡器产生的，振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精度决定了数字钟计时的准确程度，所以最后决定采用晶振脉冲发生电路。石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易调整，它是电子钟的核心，用它产生标准频率信号，再由分频器分成秒时间脉冲。

所以秒脉冲晶体振荡选用32768Hz的晶振，该元件专为数字钟电路而设计，其频率较低，有利于减少分频器级数。从有关手册中，可查得C

1、C2均为20pF。当要求频率准确度和稳定度更高时，还可接入校正电容并采取温度补偿措施。由于CMOS电路的输入阻抗极高，因此反馈电阻R1可选为20MΩ。

(2)分频器电路：分频器电路将32768Hz的高频方波信号经32768(152)次分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器。该电路可通过CD4060与双D触发器74LS74共同实现。

(3)时间计数器电路：时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器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，而根据设计要求，时个位和时十位计数器为24进制计数器。计数器可以使用十进制的74LS160。

(4)译码驱动电路：译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。译码器可以使用CD4511。

(5)校时电路：可以通过基本的门器件、电阻与开关实现。由设计的电路图可选择与非门74LS00。 (6)整点报时电路：一般时钟都应具备整点报时电路功能,即在时间出现整点前数秒内,数字钟会自动报时,以示提醒.其作用方式是发出连续的或有节奏的音频声波。

3、电路调试方法与结果说明 (1)电路调试方法 ①数码管的调试：可以用万用表的负极接数码管的3或8脚，正极依次接数码管剩余的管脚所接电阻的另一端，并将万用表调至测发光二极管档位，从而测试数码管的显示是否正确。 ②“时”“分”“秒”电路的调试：将“时”“分”“秒”电路连接完成后，可以用函数信号发生器产生的1Hz方波信号分别作为“时”、“分”、“秒”的个位74LS160的计数脉冲，从而测试“时”是否为24进制，“分”和“秒”是否为60进制。 ③校时电路的调试：先将电路外接用函数信号发生器产生的2Hz方波信号，再分别通过校时、校分电路开关的断开、闭合以及开关闭合后电路的工作情况判断电路的校时、校分功能是否正确。

④秒脉冲产生电路的调试：将电路产生的秒时间脉冲接入示波器，观察并计算电路是否产生1Hz方波信号。 (2)结果说明

①数码管的调试：当正极依次接

1、

2、

4、

5、

7、

9、10管脚时，数码管依次是G、F、A、B、C、D、E亮。 ②“时”“分”“秒”电路的调试：“时”为24进制(从“00”到“23”)，“分”和“秒”都为60进制(从“00”到“59”)。

③校时电路的调试：开关断开时电路处于正常工作状态，开关闭合时电路处于校时、校分状态。

④秒脉冲产生电路的调试：电路产生1Hz方波信号。

4、软件设计说明书与流程图 (1)秒脉冲产生电路

晶体振荡器是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。晶体XTAL的频率选为32768HZ。该元件专为数字钟电路而设计，其频率较低，有利于减少分频器级数。从有关手册中，可查得C

1、C2均为20pF。当要求频率准确度和稳定度更高时，还可接入校正电容并采取温度补偿措施。由于CMOS电路的输入阻抗极高，因此反馈电阻R1可选为22MΩ。较高的反馈电阻有利于提高振荡频率的稳定性。通常，数字钟的晶体振荡器输出频率较高，为了得到1Hz的秒信号输入，需要对振荡器的输出信号进行分频。通常实现分频器的电路是计数器电路，一般采用多级2进制计数器来实现。

本实验中采用CD4060来构成分频电路。管脚图见图2。CD4060在数字集成电路中可实现的分频次数最高，而且CD4060还包含振荡电路所需的非门，使用更为方便。CD4060计数为14级2进制计数器，可以将32768Hz的信号分频为2Hz，再经过74LS74即可获得1Hz的方波信号。原理电路图如图3所示，图4为仿真电路图。

图2 D4060管脚图

图3 CD4060秒脉冲振荡发生器

图 4 产生1Hz时间脉冲的电路图

(2)时间计数器电路 ①“秒”“分”电路

根据题目要求，“秒”和“分”都是60进制的，而且是从“00”到“59”，可以使用十进制的74LS160来实现这个功能。首先将两片74LS160通过串行进位方式接成百进制计数器，即分别将“秒”和“分”个位的进位输出信号经非门作为“秒”和“分”十位的计数输入脉冲。当计数器从全0状态开始计数，计入59个脉冲时，经与非门译码产生低电平信号立刻将两片74LS160同时置零，于是便得到了60进制的计数器。74160的逻辑功能示意图、引脚图及功能表如下所示。

图5 a ) 74160逻辑功能示意图

b ) 74160引脚图

图6 74160逻辑功能表 ②“时”电路 根据题目要求，“时”是24进制的，而且是从“00”到“23”，可以使用十进制的74LS160来实现这个功能。首先将两片74LS160通过串行进位方式接成百进制计数器，当计数器从全0状态开始计数，计入23个脉冲时，经与非门译码产生低电平信号立刻将两片74LS160同时置零，于是便得到了24进制的计数器。 (3)译码驱动电路

计数器实现了对时间的累计以8421BCD码形式输出，选用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流，选用CD4511作为显示译码电路，选用LED数码管作为显示单元电路。由于CD4511是输出高电平有效，所以选用七段共阴极LED数码管。若将“秒”、“分”、“时”计数器的每位输出分别接到相应七段译码器的输入端，便可进行不同数字的显示。“秒”用数码管显示如图7所示。

图7 “秒”的译码及驱动显示电路图 (4)校时电路

数字种启动后,每当数字钟显示与实际时间不符合,需要根据标准时间进行校时。通常，校正时间的方法是：首先截断正常的计数通路，然后再进行人工触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端，校正好后，再转入正常计时状态即可。校“秒”时，采用等待校时。校“分”、“时”的原理比较简单，采用加速校时。 对校时电路的要求是 : 1.在小时校正时不影响分和秒的正常计数 。 2.在分校正时不影响秒和小时的正常计数 。 当开关断开时，因为校正信号和0相与的输出为0，而开关的另一端接高电平，正常输入信号可以顺利通过与或门，故校时电路处于正常计时状态;当开关闭合时，情况正好与上述相反，这时校时电路处于校时状态。与非门可选74LS00，非门则可用与非门2个输入端并接来代替从而节省芯片。校时电路图见图8。

8 校时电路图 (5)整点报时电路

一般时钟都应具备整点报时电路功能，即在时间出现整点前数秒内，数字钟会自动报时，以示提醒。其作用方式是发出连续的或有节奏的音频声波。当时间在59分50秒到59分59秒期间时，分十位、分个位和秒十位均保持不变，分别为

5、9和5，因此可将分计数器十位的QC和QA 、个位的QD和QA及秒计数器十位的QC 和QA相与。电路在整点前6秒钟内开始整点报时，即当时间在59分54秒到59分59秒期间时，报时电路产生报时控制信号，控制小喇叭产生低音;当时间为00分00秒时，报时电路产生报时控制信号，控制小喇叭产生高音。

5、软件调试方法与运行结果说明 (1)软件调试方法

由于仿真时晶振不能正常工作，所以通过外接1KHz方波信号来调试电路。 “时”“分”“秒”电路的调试：“时”为24进制(从“00”到“23”)，“分”和“秒”都为60进制(从“00”到“59”)。校时电路的调试：可以通过校时、校分电路的开关来校对时间，并判断电路的“时”“分”“秒”的进制是否正确。开关断开时电路处于正常工作状态，开关闭合时电路处于校时、校分状态。 (2)运行结果说明

数码管的各部分可以正确显示，电路的“时”为24进制(从“00”到“23”)，“分”和“秒”都为60进制(从“00”到“59”)。开关断开时电路处于正常工作状态，开关闭合时电路处于校时、校分状态，通过控制开关及输入信号可以达到校时功能。

三、设计体会与建议 1.设计体会

我觉得此次的数字钟设计实验，电路原理相对来比较简单，但电路图比较复杂，所用芯片比较多，相应的连线也多，这就给焊接电路增加了较大的难度。不过通过此次实验，使我更进一步地熟悉了芯片的结构，掌握了实验中所用各芯片的工作原理和其具体的使用方法，同时还接触到了一些新认识的芯片，增长了见识。 这次课程设计是一次难得的锻炼机会，让我们能够充分运用所学过的理论知识和自己动手实际操作的能力，另外还让我们学习查找资料的方法，以及自己设计电路、焊接电路、分析解决电路存在的问题的能力。这对于我来说是很好的提高，填补了平日理论学习后实践方面的空白。 参考文献

[1] 阎石. 数字电子技术基础[M]. 北京：高等教育出版社，2001年

[2] 杨素行. 模拟电子技术基础简明教程[M]. 北京：高等教育出版社，2005年 [3]康华光. 电子技术基础[M]. 北京：高等教育出版社，1999年 [4]彭华林等编. 数字电子技术[M]. 长沙：湖南大学出版社，2004年 [5]金唯香等编. 电子测试技术[M]. 长沙：湖南大学出版社，2004年