数电 简易数字计时时钟电路设计
闽南师范大学物理与信息工程院
课程设计报告课题:简易数字计时电路设计
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2013年11 月3 日
摘要：本课设是以并联谐振方式经过二分频产生一个秒脉冲，依次通过十分频、六分频、十分频三个电路产生一个时间能达到九分五十九秒的时钟。具有报警、清零、启动计时、暂停计时及继续计时等功能。在电源上也是采用简单实用的稳压电源。该电路节省成本，电路原理清晰，稍作修改可以用来当做闹钟、计时等。
关键词：计时报警 74LS161 CD4060 CD4011 74LS48
目录
1.设计任务 (4)
1.1 设计目的 (4)
1.2 设计要求 (4)
2.设计方案 (5)
2.1 设计总框图 (5)
2.1.1 设计思路 (5)
2.2 直流稳压电源 (5)
2.3 秒脉冲信号发生器电路 (6)
2.4 分频电路 (7)
2.5 显示及其驱动电路 (8)
2.6 即时时间设置电路 (8)
2.7 报警选频电路 (10)
2.8 蜂鸣器驱动电路 (10)
3.系统测试 (11)
3.1 电路的检查 (11)
3.2 电路板的调试及其问题 (11)
3.3 数据测量 (12)
4.结论 (14)
5.参考资料 (14)
6.附录 (14)
6.1 元器件清单 (14)
6.2 仪器设备清单 (15)
6.3 原理图 (15)
6.4 PCB图 (16)
6.5 实物图 (17)
1.设计任务
1.1设计目的
1.熟悉中、小规模数字集成电路的使用方法。
2.熟悉常用分频、计数、译码、显示等电路。
3.掌握数字电路设计、组装、调试方法。
1.2设计要求
1.具有“分”“秒”显示的计时电路（9分59秒）。
2.具有随时计时清零的功能。
3.秒信号产生、系统电源设计。
4.具有调整“分”“秒”的功能。
5.计时将满时具有声音提示功能：
9分51秒、53秒、55秒、57秒、59秒输出前4响低音，后1响高音鸣叫。步长为1秒，最后1响结束时正好为整点。（低音500Hz左右，高音1000Hz左右）。
7.用中小规模集成电路实现，画出系统框图、各单元逻辑电路图。
6.铺铜板板的大小(10cm * 10cm)。
2. 设计方案
2.1 设计总框图
图2.1简易数字计时电路设计总框图
2.1.1 设计思路
该系统包含有秒脉冲信号发生模块、分频模块、即时时间设置模块、报警选频模块、蜂鸣器驱动模块、显示及其驱动模块、电源模块。由LM7805构成的交流转直流的直流稳压电源为系统供电。秒脉冲及报警的频率产生选用CD4060构成的多分频模块，可以产生2HZ、512HZ、1024HZ等频率。秒脉冲依次送入由CD4011与76LS161构成的2、10、6、10分频器，经过74LS48驱动数码管计时。为实现简单的启动和停止控制，用自锁开关把晶振与电路分开。闭合时晶振工作。因为晶振的脉冲频率大大于按键抖动频率，所以设计在这个地方可以不用考虑由于按键抖动引起的多余计数脉冲发生。为实现时间设置功能，采用积分电路与斯密特反相器构成的按键去抖电路。清零模块选用上电及手动两种方式。报警模块采用由IN4148构成的四输入或门和CD4011组成的控制选频电路，加上光耦及S9013构成的驱动电路来控制无源蜂鸣器变频鸣叫。通过以上各个模块的组装和调试系统很好的实现了设计的需求。
2.2 直流稳压电源电路
直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，经过变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。发光二极管可用于观察电源是否供电正常。电源原理图如图2.2所示：
四个环节的工作原理如下：
(1)电源变压器：降压变压器，它将电网220V 、50HZ 交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。该电源设计输入交流电9V 输出5V 稳压。
(2)整流滤波电路：整流电路将交流电压变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。本设计采用全波整流。
整流二极管的选取：选用1N4007（反向耐压1000V ，正向最大电流1A ）二极管，每个整流二极管平均电流等于0.5倍负载电流；每个整流二极管反向耐压等于1.4U2（有效值）。符合电源设计要求。
(3)滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压各滤波电容C 满足RL-C ＝（3~5）T/2，或中T 为输入交流信号周期，RL 为整流滤波电路的等效负载电阻。
滤波电容的选择：C1、C5是滤波电容，要求C5的容量小于C1的容量，以免掉电时C5通过LM7805向C1充放电，考虑到性价比，C1取470uF/25V 、C5取220 uF/25V 。
(4)稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。此设计采用固定式三端稳压器LM7805符合要求。
C2104
+5V R16K1
L1LE D
1
2
3
V
V GND IN
OUT T17805
D3
1N4007
D4
1N4007
D1
1N4007D2
1N4007
C1104
E1
E_470U F/25V
E2
E_220U F/16V
+8~
-8~123456
S1SIP-6
图2.2直流稳压电源
2.3 秒脉冲信号发生器电路
方案一：采用石英晶体振荡器、CD4060及74LS161构成秒脉冲信号发生器。
为了提高秒信号准确性和稳定性，利用石英晶体来构成振荡电路。由于石英晶体的选频特性很好，只有在某一频率点的信号可以通过它，振荡信号的频率和振荡电路中的R 、C 元件的数值无关。因此，这种振荡电路可以输出准确极高的信号。然后再利用二分频电路，将其输出的信号转变为秒脉冲信号。
方案二：用555构成多谢振荡器。
由555定时器和外接元件电阻电容构成多谐振荡器，电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路不用外加触发信号。通过对电容的充放电原理，使电路产生振荡。外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，555定时器配以少量的元件既可以获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出。
两种方案比较：方案一中的振荡电路输出的是准确度极高的信号，然后再利用分频电路，将其输出信号转变为秒信号，石英晶体振荡器有频率精确、振荡稳定、温度系数小等特点，而且本系统需要的不仅仅是秒脉冲信号还需要512HZ 和1024HZ 的频率信号可以满足电子时钟的准确性要求。而方案二中如果需要多种频率的信号就需要多加一些外电路相对来说比较复杂，计数稳定性容易受干扰。因此该系统优先选用方案一。
秒脉冲发生器是数字时钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字时钟的质量，通常用晶振振荡器发出的脉冲进行整形、分频获得1HZ 的秒脉冲。
工作原理：该系统采用32768HZ 晶振和两个15PF 瓷片电容组成的起振电路。接入CD4060BM 模块中通过15次二分频后可以获得2HZ 的脉冲输出，接入由74LS161构成的二分频电路就可以得到秒脉冲信号。同时可以从CD4060BM 输出端四脚得到512HZ 和输出端五脚1024HZ 的频率，两种触发信号提供给报警模块。如下图2.3。
2.4 分频电路
74LS161原理：这种同步可预置四位二进计数器是由四个D 型触发器和若干个门电路构成，内部有超前进位，具有计数、置数、禁止、直接（异步）清零等功能。对所有触发器同
图2.3秒脉冲发生信号电路
C 315P
C 415P
R 215M
2H Z/S
512H Z 1024H Z Q 121Q 132Q 14
3
Q 64
Q 55
Q 76Q 4
7V SS 8
C OU T 9C OU T 10
C IN
11
R ST 12Q 913Q 814Q 1015V CC
16U 1
C D4060A 132768HZ
1
S2SIP-1
+5V
Z 1
Z2
时加上时钟，使得当计数使能输入和内部门发出指令时输出变化彼此协调一致而实现同步工作。这种工作方式消除了非同步（脉冲时钟）计数器中常有的输出计数尖峰。缓冲时钟输入将在时钟输入上升沿触发四个触发器。这种计数器是可全编程的，即输出可预置到任何电平。当预置是同步时，在置数输入上将建立一低电平，禁止计数，并在下一个时钟之后不管使能输入是何电平，输出都与建立数据一致。清除是异步的（直接清零），不管时钟输入、置数输入、使能输入为何电平，清除输入端的低电平把所有四个触发器的输出直接置为低电平。有了超前进位电路后，无须另加门，即可级联出n 位同步应用的计数器。此高电平溢出进位脉冲可用来使能其后的各个串联级。使能ENP 和ENT 输入的跳变不受时钟输入的影响。电路有全独立的时钟电路。改变工作模式的控制输入（使能ENP 、ENT 或清零）纵使发生变化，直到时钟发生为止，都没有什么影响。计数器的功能（不管使能、不使能、置数或计数）完全由稳态建立时间和保持时间所要求的条件来决定。
分频电路原理：系统采用由74LS161和CD4011构成的异步置数多级分频电路。把U5（74LS161）接成二、六、十分频形式接法如下图。给U5输入2HZ 频率可以得到输出1HZ 频率。U5输出端（15脚）接下一级U4构成的十分频电路中信号输入端（2脚），可以从U4的9脚得到一个经过十分频后的信号a 。信号a 接入下一级U3构成六分频电路中信号输入端（2脚），可以从U3的9脚得到一个经过六分频后的信号b 。信号b 接入下一级U2构成十分频电路中信号输入端（2脚）。如下图2.4。
2.5 显示及其驱动电路
7段数码管管脚顺序及译码驱动集成电路74LS48。7段数码管管脚顺序及译码驱动集成电路74LS48，这里介绍一下7段数码管见下图 7段数码管又分共阴和共阳两种显示方式。如果把7段数码管的每一段都等效成发光二极管的正负两
个极，那共阴就是把abcdefg 这7个发光二极管的负极连接在一起并接地；它们的7个正极接到7段译码驱动电路74LS48的相对应的驱动端上（abcdefg ）。无论共阴共阳7段显示电路，都需要加限流电阻，否则通电后就把7段译码管烧坏了！限流电阻的选取是：5V 电源电压减去发光二极管的工作电压除上10mA 到15mA 得数即为限流电阻的值。发光二极管的工作电压一般在1.8V--2.2V ，为计算方便，通常选2V 即可！发光二极管的工作电流选取在10-20mA ，电流选小了，7段数码管不太亮，选大了工作时间长了发光管易烧坏！如图2.5。
2H Z /S +5V
+5V
+5V
+5V
+5V
+5V
+5V
+5V 1A
1B
1C
1D
2D
2C
2B
2A
3D
3C
3B
3A
K E Y 2
K E Y 1
1H Z /S
K E Y 3
C
B
A
D
C 15C LK
2Q 0
14
EP 7ET
10Q 1
13
Q 2
12
Q 3
11
R D
1LD
9
D 3
6
D 2
5
D 1
4
D 03
G N D
8
V C C
16
U 274161C 15
C LK
2Q 0
14
EP 7ET
10
Q 1
13
Q 2
12
Q 3
11
R D
1LD
9
D 3
6
D 2
5
D 1
4
D 03
G N D
8
V C C
16
U 374161C 15
C LK
2Q 0
14
EP 7ET
10
Q 1
13
Q 2
12
Q 3
11
R D
1
LD
9
D 3
6
D 2
5
D 1
4
D 03
G N D
8
V C C
16
U 474161
C 15C LK 2Q 0
14
EP 7ET
10
Q 1
13
Q 2
12
Q 3
11
R D 1
LD 9D 3
6
D 2
5
D 1
4
D 03
G N D
8
V C C
16
U 574161
2
3
1U 6A C D4011
9
10
8U 6C C D4011
1311
12
U 6D C D4011
1
S3SIP-1
1
S4SIP-11
S5SIP-1
K E Y 4
K E Y 4
K E Y 4
图2.4分频电路
+5V
+5V +5V 1D
1C
1B
1A
2D
2C
2B
2A
3D
3C
3B
3A
R I
4
VCC
16d R B I
5
GND 8
e f g b a
L T
3
D
6
C
2
B
1
A 7
c R I
4
VCC
16d R B I
5GND
8
e f g b a
L T
3
D
6
C
2
B
1
A 7
c R I
4
VCC
16
d R B I
5GND 8
e f g b a
L T
3
D
6
C
2
B
1
A 7
c
2.6 即时时间设置电路
时间设置模块主要思想是通过复位按键每按一次，会给一个脉冲送进脉冲信号输入端。
该系统采用积分电路和施密特反相器来构成三位时间设置模块。
按键防抖电路控制电路原理（如下图2.6）所示利用RC 积分电路来达成杂波的滤除与波形修整的电路。在K1 断开的瞬间由于接触弹跳的关系，会使A 点电压呈现高速的断续现象，再K1 闭合时亦然，详（如图2.6.1），然而由于电容两端电压需由电压经电阻慢慢充电才会上升，使得B 点电位缓步上升情形：S1闭合时亦然，电容电压经R 放电，使B 点电压缓缓下降。此一变化，经74LS14斯密特反相器修整后，可得一标准负脉波输出，如波形图C 点所示。
C5104
+5V
KE Y1C6104
KE Y2C7104
KE Y3K1KE Y K2KE Y
K3KE Y
R320k KE Y4
K4KE Y
D124148
D134148
2
1U12A 74LS14
E3
E_10UF/50V
R32
470
R33
470R34470
R35470
R36470
R374708
9
U12D 74LS14
4
3
U12B 74LS14
2.7 报警选频电路
该电路是由六个IN4148和两个下拉电阻构成的两个3输入或门。通过采集各级分频电路
输出端的信号相或而得到的两个开关端口。
工作原理：当分位和秒十位计满而且秒个位遇到奇数（除9）时，A 、B 两点输入为低电平，C 、D 两点输入为高电平经过与非后得到低电平。因此BJ1输出为低电平。此时蜂鸣器选频为512HZ 鸣叫，且鸣叫的间隔为一秒。当分位和秒十位计满而且秒个位为9时，A 、B 、C 三点输入为低电平时相或得BJ2输出为低电平。此时蜂鸣器选频为1024HZ 鸣叫，鸣叫的间隔为一秒，鸣叫结束，从9分59秒置数为0分00秒继续计时。电路图如下2.8。
2.6.1按键去抖波形
B C D
A
BJ16
45U6B CD4011
R66k2
A
D5
4148
D64148D74148
2.8 蜂鸣器驱动电路
工作原理： R8、R9电阻取值为470对输入信号进行限流，避免电流过大使TLP521光耦烧坏。如果BJ1为低电平时512HZ 输入有效。U7光耦输出端控制S9013开关。同理BJ2低电平时，U8光耦输出端控制S9013以1024HZ 频率开关。R10为偏置电阻提供S9013基极的偏置电压，使其进入饱和区。
3.系统测试 3.1电路的检查
（1）未上电前，用万用表欧姆档最大档测量系统的内阻，无短路断路现象。检查是否有不安全跳线。
（2）先使用学生电源提供工作电压，从零开始加电压观察学生电源输出电流的变化如果发现不正常则应该立即关掉电源检查电路。如若没有则继续加电压到稳定工作电压观察一段时间，电路板是否有冒烟、烧断、烧焦、跳火、发热等不正常现象。如有发现，一定要先断电，再查线路。如果电路稳定再检查没插芯片的插槽电源和地是否正常。正常的情况下关掉电源按号入座插入芯片。电源开启也从零加到稳定工作电压后，检查芯片是否发热，冒烟等不正常现象，观察数码管是否显示正常。
（3）检查所有芯片的电源脚和接地脚是否正确。用万用表表笔检测各芯片的工作电压是否正常。
3.2电路板的调试及其问题
+5V
T29013
R10470
512HZ
1024HZ R8
470
12
43U7TL P521
BJ1
12
4
3
U8TL P521
BJ2
R9470
F1
FMQ6.8
图2.8蜂鸣器驱动电路
调试步骤：
（1）首先在电路板正常工作情况下，检查数码管是否每个位每个段都正常显示，这个只需要把数码显示的驱动芯片先拔掉，然后分别在插槽上找到各个位的abcdefgh输出口，给2V电压看看各个位的数码管的各个段的灯是否正常显示。
（2）插上驱动芯片74LS48观察数码管各个位是否正常计时。
（3）复位按键按下数码管显示是否是000。
（4）启动/停止键闭合，数码显示的计时是否停止。键断开，数码管显示的计时是否开启。而且停止与开启都不会改变显示的值。
（5）三个按键分、秒十位、秒个位时间设置在计时的同时，按一次键那一位是否会加一。暂停计时，按一次键那一位是否会加一。观察数码显示按键按下是否会影响其他位的计数。计数溢出后是否会进位。
（6）当时间计时到9分51秒、9分53秒、9分54秒、9分55秒、9分57秒蜂鸣器是否会以512HZ鸣叫，且鸣叫间隔一秒。当时间计时到9分59秒蜂鸣器是否会以1024HZ鸣叫，且鸣叫间隔一秒。
调试问题：
此次设计的电路在画好原理图和PCB后检查原理一切正常，但是板做出来后出现了挺多问题。以下是遇到的问题：
1、由32768HZ晶振和15PF瓷片电容构成的起振电路，输出脉冲不正常，导致经过CD4060输出来2HZ、512HZ、1024HZ等频率不正常。因为可以看到脉冲波形，所以先判断晶振可以正常使用，于是改变15PF瓷片电容，为30PF瓷片电容。起振正常CD4060出来的频率也正常输出了。
2、启动/暂停自锁开关设置位置。因为自锁开关也会出现开关时的抖动现象，一开始把它接在CD4060电源端，目的是断开时可以使CD4060不工作，也就是停止计时，但是问题出现了。在按键闭合和断开时由于按键抖动的原因计时脉冲数会增多，导致计时不正常。为体现课设的简易性，便修改电路把自锁开关接在晶振与CD4060之间。因为抖动的脉冲频率小小于晶振的振荡频率所以在闭合和断开时不会引起计时不正常。也可以加入用RC积分电路和施密特反相器构成的去抖电路依旧接在电源端使其正常使用。
3、在调试去抖电路时要合理搭配电阻电容，要不然按键有时候会不正常。
4、电源模块LM7805发热不多，因此去掉LM7805的散热片，让其贴板来促进散热。
3.3数据测量
图3.3.2 2HZ脉冲信号波形
图3.3.3 512HZ脉冲信号波形
图3.3.4 1024HZ秒脉冲信号波形
根据图3.3.1秒脉冲信号波形可知因为清零电路，所以当信号为低电平时不会为零点。波形没有变形，频率1.000HZ，周期1.000S，峰峰值为3.76V，占空比为50.00%。综上该秒脉冲信号基本满足系统需求。
图3.3.2 2HZ脉冲信号波形
图3.3.2，图3.3.3，图3.3.4分别是CD4060输出端的不同频率方波。分别为2HZ ，512HZ,1024HZ 。由
图3.3.4 1024HZ 脉冲波形
图 3.3.3 512HZ 脉冲波形
图3.3.3 512HZ 脉冲波形
于振荡电路会收到外界影响所以其波形，频率，占空比会有所偏差。不过基本上可以满足设计要求。设计中报警模块所需的两种不同频率的脉冲信号，可以用510HZ和1020HZ来实现。
4.结论
通过上述分析讲解以及实际现象的验证，本系统基本实现了基础部分和发挥部分的功能要求，并达到各项参数指标，且在此基础上添加软启动，可以不用停止计时就可以进行时间设置。本系统设计基本达到预期目标。由于是自己设计的整体框架，所以会出现些不正常的现象，不过最后还是通过自己努力查查资料问问学长学姐解决掉这些问题。自己学到了很多东西。
5.参考资料
[1]童诗白华成英模拟电子技术基础(第三版)[M] 北京高等教育出版社 2005年
[2]清华大学电子学研组编，阎石主编：《数字电子技术基础》（第五版）[M]北京：高等教育出版社，2006
[3]张华林周小方电子设计竞赛实训教程[M] 北京北京航空航天大学出版社2007年
6.附录
6.1元器件清单
序号器件名称型号数量序号器件名称型号数量
1 芯片CD4060 1
6 瓷片电容
104 6 CD4011 1 30 2 74LS14 1 7 六脚自锁开关 2 74LS161 4 8 按钮开关 1 74LS48 3 9 蜂鸣器无源 1
2 二极管发光二级管 1 10 晶振32.768KHz 1 IN4007 4 11 共阴数码管
3 IN4148 8 12 稳压管LM7805 1
3 电解电容
10UF/16V 1
13 电阻470 11
220VF/25V 1 640 21
470UF/25V 1 6K2 3
4 光耦TLP521 2 20K 1
5 三极管S9013 1 15M 1
6.2 仪器设备清单
名称 型号 数量 备注 电源 无 1 自用变压器
万用表 GDM-8135 1 示波器
DS2102
1
6.3 原理图
C 2104
+5V C 315P
C 415P
R 215M
2H Z/S
并联谐振每120个脉冲=1秒
2H Z S +5V
+5V
+5V
+5V
+5V
+5V
+5V
+5V
+5V
+5V
+5V
+5V 显示及其驱动模块
1D
1C 1B
1A
2D
2C
2B
2A
3D
3C
3B
3A
1A
1B
1C
1D
2D
2C
2B
2A
3D
3C
3B
3A
K E Y 2
K E Y 1
512H Z 1024H Z T29013
R 10470
512H Z
1024H Z
R 8
470
1H Z S
K E Y 3
R 16K 1R 11640R 12640R 13640R 14640R 15640R 16640R 17
640
蜂鸣器驱动电路
即时时间设置模块
1
243
U 7
TL P521
B J11
243
U 8
TL P521
B J2
R 9
470
C
B
A
D
B
C
D
A
B J1B J2报警选频模块电源模块
分频模块
R 18640R 19640R 20640R 21640R 22640R 23640R 24
640
R 25640R 26640R 27640R 28640R 29640R 30640R 31640
Q 121Q 132Q 14
3
Q 64
Q 55
Q 76Q 47V SS 8C OU T 9C OU T 10
C IN 11
R ST 12Q 913Q 814Q 1015V CC 16
U 1
C D4060
C 15C LK
2Q 0
14
EP 7ET
10
Q 1
13
Q 2
12
Q 3
11
R D
1LD
9
D 3
6
D 2
5
D 1
4
D 03
G N D
8
V C C
16
U 274161C 15
C LK
2Q 0
14
EP 7ET
10
Q 1
13
Q 2
12
Q 3
11
R D
1LD
9
D 3
6
D 2
5
D 1
4
D 03
G N D
8
V C C
16
U 374161C 15
C LK
2Q 0
14
EP 7ET
10
Q 1
13
Q 2
12
Q 3
11
R D
1
LD
9
D 3
6
D 2
5
D 1
4
D 03
G N D
8
V C C
16
U 474161
C 15C LK 2Q 0
14
EP 7ET
10
Q 1
13
Q 2
12
Q 3
11
R D 1
LD 9D 3
6
D 2
5
D 1
4
D 03
G N D
8
V C C
16
U 574161
2
3
1
U 6A C D4011
6
45
U 6B C D4011
9
10
8U 6C C D4011
R I
4
V CC
16d 10
R B I
5G ND 8
e 9
f 15
g 14b 12a
13
L T
3
D
6
C
2
B
1
A 7
c 11U 974LS48R I
4
V CC
16d 10
R B I
5G ND 8
e 9
f 15
g 14b 12a
13
L T
3
D
6
C
2
B
1
A 7
c 11U 1074LS48R I
4V CC
16
d 10
R B I
5G ND 8
e 9
f 15
g 14b 12a
13
L T
3
D
6
C
2
B
1
A 7c 11U 1174LS48A 132768HZ
L1LE D
a
b
f c
g d e dp
a
7
b 6
c 4
d 2
e 1
f 9
g 10
d p
5c o m
3
c o m 8LE D1LE D8N a
b
f c
g d e
dp
a
7
b 6
c 4
d 2
e 1
f 9
g 10
d p
5c o m
3
c o m 8LE D2LE D8N
a
b
f
c g
d e
dp
a
7
b 6
c 4
d 2
e 1
f 9
g 10
d p
5c o m
3
c o m 8LE D3LE D8N
1
2
3
V
V
G ND IN
O UT T17805
R 66k 2
R 76k 2
13
11
12
U 6D C D4011
B
C
A
D 54148D 64148D 74148
D 84148D 94148D 104148
D 3
1N 4007D 4
1N 4007
D 11N 4007D 21N 4007C 1104
E1
E_470U F/25V
E2
E_220U F/16V
+8~
-8~
1
S2SIP-1
1
S3SIP-11
S4SIP-11
S5SIP-1
分位
秒十位秒个位F1FMQ 6.8
123456
S1SIP-6
C 5104
+5V
K EY 1C 6104K EY 2C 7104K EY 3K 1K EY
K 2K EY
K 3K EY
4
561
23K 5
K EY -6
Z1Z2R 320k K EY 4
K 4K EY D 124148
D 134148
2
1
U 12A 74LS14
E3
E_10U F/50V
K E Y 4
K E Y 4
K E Y 4
+5V
Z 1
Z2
R 32470
R 33470
R 34470
R 35470R 36470
R 3747089
U 12D 74LS14
43
U 12B 74LS14
6.5 实物图
数电数字电子时钟设计
数字电子时钟设计 姓名何旭光 学号313107010106 年级2131 专业自动化 系（院）信息工程 指导教师蒋龙云 2015年7月7日
课程设计任务书 设计题目： 数字电子时钟课程设计 功能描述： （1）显示天、时、分、秒。 （2）可以24小时制 （3）可以显示30天 （4）具有正点报时功能。 设计目的： 数字电子钟是一种用数字电路技术实现天、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。目前，数字钟的功能越来越强，并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。本设计采用74LS160、带有译码器的数码管和适当的门电路构成,可实现对天、时、分、秒等时间信息的采集和较时功能地实现。设计一个数字计时器，可以完成00：00:00:00到29:23:59:59的计时功能，并在控制电路的作用下具有初始化功能。能进行正常的天时分秒计时功能。分另由八个个数码管实现天时分秒的计时。同时实现报时。通过proteus 软件平台，设计含天、小时、分钟、秒钟显示功能的数字时钟。
目录 一、前言 (4) 二、设计任务 (5) 1.设计思路 (5) 2 .设计方案 (5) 2.1 时间脉冲产生电路 (6) 2.2 计数电路 (7) 2.2.1 秒位计数电路 (7) 2.2.2 分位计数电路 (8) 2.2.3 时位计数电路 (8) 2.2.4 天位计数电路 (9) 2.3 译码显示电路 (10) 2.4 报时电路 (11) 2.5 初始化电路 (12) 三、完整电路 (13) 四、调试 (15) 五、心得体会 (15) 附录Ⅰ：元器件明细表 (16) 附录Ⅱ：参考文献 (17)
数字电路课程设计数字时钟
数字电路课程设计 数字时钟
《数字时钟》技术报告 概要 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。一个基本的数字钟电路主要由秒信号发生器、“时、分、秒、”计数器、译码器及显示器组成。由于采用纯数字硬件设计制作，与传统的机械表相比，它具有走时准，显示直观，无机械传动装置等特点。 本设计中的数字时钟采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”的显示和调整。经过采用各种集成数字芯片搭建电路来实现相应的功能。具体用到了555震荡器，74LS90及与非，异或等门集成芯片等。该电路具有计时和校时的功能。 在对整个模块进行分析和画出总体电路图后，对各模块进行仿真并记录仿真所观察到的结果。 实验证明该设计电路基本上能够符合设计要求！ 一、系统结构。 （1）功能。 此数字钟能显示“时、分、秒”的功能，它的计时周期是24 小时，最大能显示23时59分59秒，并能对时间进行调整和校对，相对于机械式的手表其更为准确。
（2）系统框图。 系统方框图1 （3）系统组成。 1.秒发生器：由555芯片和RC组成的多谐振荡器，其555上3的输出频率由接入的电阻与电容决定。 2.校时模块：由74LS03中的4个与非门和相应的开关和电阻构成。 3.计数器：由74LS90中的与非门、JK触发器、或门构成相应芯片串接得到二十四、六十进制的计数器，再由74LS90与74LS08相
连接而得到秒、分、时的进分别进位。 4.译码器：选用BCD锁存译码器4511，接受74LS90来的信号，转换为7段的二进制数。 5.显示模块：由7段数码管来起到显示作用，经过接受CD4511的信号。本次选用的是共阴型的CD4511。 二、各部分电路原理。 三、秒发生器：555电路内部（图2-1）由运放和RS触发器共同组成，其工作原理由8处接VCC，C1处当Uco=2/3Vcc>u11时运放输出为1，同理C2也一样。最终如图3接口就输出矩形波，而形成的秒脉冲。 图2-1 内部结构图
数字电子时钟设计
电子技术课程设计 数字电子时钟的设计 摘要： 设计一个周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，具有校时功能和报时功能的电子钟。本系统的设计电路由时钟译码显示电路模块、脉冲逻辑电路模块、时钟脉冲模块、整电报时模块、校时模
块等部分组成。计数器采用异步双十进制计数器74LS90，发生器使用石英振荡器，分频器4060CD及双D触发器74LS74D，整电报时电路用门电路及扬声器构成。 一、设计的任务与要求 电子技术课程设计的主要任务是通过解决一，两个实际问题，巩固和加深在“模拟电子技术基础”和“数字电子技术基础”课程中所学的理论知识和实验技能，基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。电子技术课程设计的主要内容包括理论设计、仿真实验、安装与调试及写出设计总结报告。衡量课程设计完成好坏的标准是：理论设计正确无误；产品工作稳定可靠，能达到所需要的性能指标。 本次课程设计的题目是“多功能数字电子钟电路设计”。要求学生运用数字电路，模拟电路等课程所学知识完成一个实际电子器件设计。 二、设计目的 1、让学生掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统 的设计、安装、测试方法； 2、进一步巩固所学的理论知识，提高运用所学知识分析和解决实 际问题的能力； 3、提高电路布局﹑布线及检查和排除故障的能力； 4、培养书写综合实验报告的能力。
三、原理方框图如下 1、图中晶体振荡电路由石英32.768KHZ及集成芯。 2、图中分频器4060BD芯片及D触发器构成分频器。 3、计数器由二——五——十73LS90芯片构成。 4、图中DCD_HEX显示器用七段数码显示器且本身带有译码器。 5、图中校时电路和报时电路用门电路构成。 四、单元电路的设计和元器件的选择 1、十进制计数电路的设计 74LS90集成芯片是二—五—十进制计数器，所以将INB与QA 相连；R0（1）、R0（2）、R9(1)、R9（2）接地（低电平）；INA
基于数字电路基础设计电子时钟电路
基于数字电路基础设计电子时钟电路 姓名：丁维学号：20098149 班级：09电子一班指导教师：付老师 一、设计目的 1.熟悉集成电路的引脚安排。 2. 掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。 3. 了解数字钟的组成及工作原理。 4. 熟悉数字钟的设计与制作。 数字钟是一种用数字电子技术实现时，分，秒计时的装置，具有较高的准确性和直观 性等各方面的优势，而得到广泛的应用。此次设计数字电子钟是为了了解数字钟的原理，在 设计数字电子钟的过程中，用数字电子技术的理论和制作实践相结合，进一步加深数字电子 技术课程知识的理解和应用，同时学会使用Multisim电子设计软件。 二、设计要求 1.显示时，分，秒，其中分和秒用60进制，时针用24进制 2.能够进行校时，可以对数字钟进行调时间 3.能够正点报时（用555产生断续音频信号）； 三、设计方案比较 方案一、采用中小规模集成电路实现 采用集成逻辑电路设计具有能实现，时、分、秒计时功能和定点报时功能，计时模块采用时钟信号触发，不需要程序控制。 方案二：EDA技术实现 采用EDA作为主控制器外围电路进行电压，时钟控制、键盘和LED控制。但此方案逻辑电路复杂，外围设备多，灵活性较低，不利于扩展 方案三、单片机编程实现
此方案采用单片机编程来设计和控制。 综上，根据自身的知识和方案比较，采用方案一，因为方案一简便灵活，扩展性好，同时符合此次数子电子知识设计的要求。 四、设计过程和说明 1.数字电子钟计时和显示功能的实现 （1）采用两片十进制计数器74LS160N扩展连接，设计60进制的计数器，显示0到59，在59时采用置数的方法，将两片74LS160N同时置数至0，以循环显示0到59。（图）
数字钟电路pcb设计
￥ 摘要 本设计针对数字钟PCB板设计较为复杂的问题，利用国内知名度较高、应用最广泛的电路辅助设计软件protel99se进行了电路板的设计。本设计介绍了各部分电路的构成及准确完成了数字钟PCB电路板的设计。本设计数字钟原理图分析入手，说明了在平台中完成原理图设计，电气检测，网络表生成，PCB设计的基本操作程序。数字钟的主要电路是由电源电路、显示电路、校时电路、晶体振荡电路组成。PCB是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。PCB的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。优秀的版图设计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。 关键词：数字钟；PCB；原理图；芯片 — 【
目录 前言 (1) 第一章@ 第二章绪论 (2) 数字钟的研究背景和意义 (2) 数字钟的发展和趋势 (2) 第二章系统电路的绘制 (3) 电路组成方框图 (3) 电路原理图制作 (3) 原理图环境设置 (4) 绘制原理图 (5) $ 电气规则检查及网络表输出 (7) 原理图分析 (10) 晶体振荡器 (10) 分频器 (11) 计数器电路 (12) 显示和译码电路 (12) 电源电路 (13) 第三章电路板PCB设计 (14) , PCB设计规范 (14) PCB设计流程 (17) 输出光绘文件 (21) PCB制件作 (23)
心得体会 (25) 参考文献 (26) 附图 (27) 附表 (28) "
前言 PCB（Printed Circuit Board），中文名称为印制线路板，简称印制板，是电子工业的重要部件之一。几乎每种电子设备，小到电子手表、计算器，大到计算机，通讯电子设备，军用武器系统，只要有集成电路等电子元器件，为了它们之间的电气互连，都要使用印制板。在较大型的电子产品研究过程中，最基本的成功因素是该产品的印制板的设计、文件编制和制造。印制板的设计和制造质量直接影响到整个产品的质量和成本，甚至导致商业竞争的成败。 Protel系列电子设计软件是在EDA行业中，特别是在PCB设计领域具有多年发展历史的设计界软件，由于其功能强大，操作简单实用，近年来成为国内发展最快。 Protel 99已不是单纯的PCB（印制电路板）设计工具，而是由多个模块组成的系统工具，分别是SCH（原理图）设计、SCH（原理图）仿真、PCB（印制电路板）设计、Auto Router（自动布线器）和FPGA设计等，覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。该软件将项目管理方式、原理图和PCB图的双向同步技术、多通道设计、拓朴自动布线以及电路仿真等技术结合在一起，为电路设计提供了强大的支持。 随着计算机事业的发展，在信息化时代，电路设计中的很多工作都可以用计算机来完成。这样就大大减轻了设计人员的体力劳动强度，并且保证了设计的规范性准确性。而Protel99SE技术已越来越为人们所关注,人们利用protel99SE绘制各种原理图，进而制作出各种各样的科技产品已经成为当今世界的一个不可或缺的组成部分，所以说Protel99SE技术已越来越显得重要。
(完整版)数字电路课程设计--数字时钟
《数字时钟》技术报告 概要 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。一个基本的数字钟电路主要由秒信号发生器、“时、分、秒、”计数器、译码器及显示器组成。由于采用纯数字硬件设计制作，与传统的机械表相比，它具有走时准，显示直观，无机械传动装置等特点。 本设计中的数字时钟采用数字电路实现对“时” 、“分”、“秒” 的显示和调整。通过采用各种集成数字芯片搭建电路来实现相应的功能。具体用到了555 震荡器，74LS90 及与非，异或等门集成芯片等。该电路具有计时和校时的功能。 在对整个模块进行分析和画出总体电路图后，对各模块进行仿真并记录仿真所观察到的结果。 实验证明该设计电路基本上能够符合设计要求！ 一、系统结构。 （1）功能。此数字钟能显示“时、分、秒”的功能，它的计时周期是24 小时，最大能显示23 时59 分59 秒，并能对时间进行调整和校对，相对于机械式的手表其更为准确。 2）系统框图
系统方框图 1 （3）系统组成。 1.秒发生器：由555 芯片和RC 组成的多谐振荡器，其555 上3 的输出频率由接入的电阻与电容决定。 2.校时模块：由74LS03 中的4 个与非门和相应的开关和电阻构成。 3.计数器：由74LS90 中的与非门、JK 触发器、或门构成相应芯片串接得到二十四、六十进制的计数器，再由74LS90 与74LS08 相连接而得到秒、分、时的进分别进位。 4.译码器：选用BCD 锁存译码器4511，接受74LS90 来的信号，转换为7 段的二进制数。
5.显示模块：由7 段数码管来起到显示作用，通过接受CD4511 的信号。本次选用的是共阴型的CD4511 。 二、各部分电路原理。 1.秒发生器：555 电路内部（图2-1）由运放和RS 触发器共同组成，其工作原理由8处接VCC ，C1 处当 Uco=2/3Vcc>u11 时运放输出为1，同理C2 也一样。最终如图3 接口就输出矩形波，而形成的秒脉冲。 图 2-2 555 功能表 2.校时模块：校时模块主要由74LS03中的4个与非门构成（图2-3），由其功能图看得出只要有一个输入端由H 到L 或者从L 到H 都会使输出端发生高低变化。因此通过开关的拨动产生高低信号从而对时、分处的计数器起到调数作用。
数字电路电子时钟课程设计
数字电路电子时钟课程设计 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 方案论证：方案一数字电子钟由信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码 器及显示器、校时电路、整点报时电路等组成。秒信号产生器是整个系统的时 基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用555构成的振荡器加分频器来实现。 优点：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，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 方案二秒、分计数器为60进制计数器，小时计数器为24进制计数器。 实现这两种模数的计数器采用中规模集成计数器74LS90构成。 优点：简单易懂，比较好调试。 1 设计原理数字电子钟由信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路等组成。秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用555构成的振荡器加分频器来实现。将标 准秒脉冲信号送入“秒计数器”，该计数器采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被 送到“时计数器”。“时计数器”采用24进制计数器，可以实现一天24h的累计。译码显示电路将“时、分、秒”计数器的输出状态经七段显示译码器译码，通 过六位LED显示器显示出来。整点报时电路是根据计时系统的输出状态产生一
数电课程设计报告数字钟的设计
数电课程设计报告数字钟的设计
数电课程设计报告 第一章设计背景与要求 设计要求 第二章系统概述 2.1设计思想与方案选择 2.2各功能块的组成 2.3工作原理 第三章单元电路设计与分析 3.1各单元电路的选择 3.2设计及工作原理分析 第四章电路的组构与调试 4.1遇到的主要问题 4.2现象记录及原因分析 4.3解决措施及效果 4.4功能的测试方法，步骤，记录的数据 第五章结束语 5.1对设计题目的结论性意见及进一步改进的意向说明5.2总结设计的收获与体会 附图（电路总图及各个模块详图） 参考文献
第一章设计背景与要求 一．设计背景与要求 在公共场所，例如车站、码头，准确的时间显得特别重要，否则很有可能给外出办事即旅行袋来麻烦。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度和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟是一种典型的数字电路，包括了组合逻辑电路和时序电路。 设计一个简易数字钟，具有整点报时和校时功能。 （1）以四位LED数码管显示时、分，时为二十四进制。 （2）时、分显示数字之间以小数点间隔，小数点以1Hz频率、50%占空比的亮、灭规律表示秒计时。 （3）整点报时采用蜂鸣器实现。每当整点前控制蜂鸣器以低频鸣响4次，响1s、停1s，直到整点前一秒以高频响1s，整点时结束。 （4）才用两个按键分别控制“校时”或“校分”。按下校时键时，是显示值以0~23循环变化；按下“校分”键时，分显示值以0~59循环变化，但时显示值不能变化。 二．设计要求 电子技术是一门实践性很强的课程，加强工程训练，特别是技能的培养，对于培养学生的素质和能力具有十分重要的作用。在电子信息类本科教学中，课程设计是一个重要的实践环节，它包括选
数字时钟设计(完全数字电路)
数字时钟设计 姓名 学号 专业电子信息技术 指导教师 成绩 日期
基于555的数字时钟显示 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，通过555定时器改装的多谐震荡器发出的脉冲频率具有一定的准确性。在这次设计中对分频器、计数器、、译码器和显示器进行研究编译，并完成了各种器件的编译工作，实现数字钟的功能。有准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间和校时功能。秒和校时功能都有一个共同特点就是它们都要用到振荡电路提供的1Hz脉冲信号。在计时出现误差时电路还可以进行校时和校分，为了使电路简单所设计的电路不具备校秒的功能。并且要用数码管显示时、分、秒，各位均为两位显示。 1引言 随着科技的快速发展，数字电子钟在实际生活中的应用越来越广泛，小到普通的电子表，大到航天器等高科技电子产品中的计时设备。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，另外应有整点报时附加功能。因此，一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”计数器、报时电路和振荡器组成。作为电子技术的一名学生掌握并能够独立自主设计一个数字电子钟是必要和必须的，既可以加深对课本上理论知识的理解又能锻炼自己的思考和解决问题的能力。于是，经过查阅许多相关书籍和浏览许多网络未找到目录项。资源，我做了这款简单数字电子钟的设计。 2 方案论证 2.1 原理设计和功能描述 2.1.1 数字计时器的设计思想 要想构成数字钟，首先应选择一个脉冲源——能自动地产生稳定的标准时间脉冲信号。而脉冲源产生的脉冲信号地频率较高，因此，需要进行分频，使得高频脉冲信号变成适合于计时的低频脉冲信号，即“秒脉冲信号”（频率为1Hz）。经过分频器输出的秒脉冲信号到计数器中进行计数。由于计时的规律是：60秒=1分，60分=1小时，24小时=1天，就需要分别设计60进制，12进制计数器，并发出驱动信号。各计数器输出信号经译码器、驱动器到数字显示器，是“时”、“分”、“秒”得以数字显示出来。 2.1.2 数字电子钟总体框架图
数字电子时钟逻辑电路设计
《数字逻辑》 课程设计报告 设计题目：数字电子钟 组员：黄土标黄维超蔡荣达孙清玉 指导老师：麦山 日期：2013/12/27 摘要数字电子钟是一种用数字显示秒、分、时的计时装置，本次数字时钟电路设计采用GAL系列芯片来分别实现时、分、秒的24进制和60进制的循环电路，并支 持手动清零和校正的功能。 关键词数字电子钟；计数器；GAL 4040芯片；M74LS125AF三态门 1设计任务及其工作原理 1.1设计任务 设计一台能显示时，分，秒的数字电子钟。 技术要求: (1)秒、分为00?59六十进制计数器
⑵时为00?23二十四进制计数器 （3）可手动校正：能分别进行秒、分、时的校正。只要将开关置于手动位置，可分别对秒、分、时进行手动脉冲输入调整或连续脉冲输入校正。并且可以手动按下脉冲进行清零。 1.2 工作原理 本数字电子钟的设计是根据时、分、秒各个部分的的功能的不同，分别用 GAL16V8D设计成六十进制计数器和用GAL22V10秒的个位，设计成十进制计数器，十位设计成六进制进制计数器（计数从00到59时清零并向前进位）。分部分的设计与秒部分的设计完全相同；时的个位，设计成二进制计数器，十位设计为四进制计数器，当时钟计数到23时59分59秒时，使计数器的小时部分清零，进而实现整体循环计时的功能。 2 电路的组成 2.1计数器部分：利用GAL16V8［和GAL22V1（芯片分别组成二十四进制计数器和六 十进制计数器，它们采用同步连接，利用外接标准脉冲信号进行计数。 2.2显示部分：将三片GAL芯片对应的引脚分别接到实验箱上的七段共阴数码显示管上，根据脉冲的个数显示时间。 3.3 分频器：由于实验箱上提供的时钟脉冲的时间间隔太小，所以使用GAL16V8D 和GAL16V8D 4040芯片和M74LS125AF三态门芯片设计一个分频器，使连续输出脉 冲信号时间间隔为0.5s
数电课程设计 数字电子钟
数字电子技术课程设计 数字电子钟 指导老师： 小组成员：
目录 摘要 (3) 第一节系统概述 (4) 第二节单元电路设计与分析 (6) 第三节电路的总体设计与调试 (11) 第四节设计总结 (13) 附录部分芯片功能参数表 (14) 参考文献 (17)
摘要 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。一个基本的数字钟电路主要由秒信号发生器、“时、分、秒、”计数器、译码器及显示器组成。由于采用纯数字硬件设计制作，与传统的机械表相比，它具有走时准，显示直观，无机械传动装置等特点。 本设计中的数字时钟采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”的显示和调整。通过采用各种集成数字芯片搭建电路来实现相应的功能。具体用到了555震荡器，74LS90及与非，异或等门集成芯片等。该电路具有计时的功能。 在对整个模块进行分析和画出总体电路图后，对各模块进行仿真并记录仿真所观察到的结果。 实验证明该设计电路基本上能够符合设计要求！ 关键词振荡器、计数器、译码显示器、Multisim
第一节系统概述 数字电子钟是由多块数字集成电路构成的，其中有振荡器，分频器，校时电路，计数器，译码器和显示器六部分组成。振荡器和分频器组成标准秒信号发生器，不同进制的计数器产生计数，译码器和显示器进行显示，通过校时电路实现对时，分的校准。 1.1实验目的 1).掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、安装、测试方法； 2).进一步巩固所学的理论知识，提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力； 3).提高电路布局﹑布线及检查和排除故障的能力； 4).培养书写综合实验报告的能力。 1.2 主要内容 熟悉Multisim10.0仿真软件的应用；设计一个具有显示、校时、整点报时和定时功能的数字时钟,.能独立完成整个系统的设计；用Multisim10.0仿真实现数字时钟的功能。 1.3 系统设计思路与总体方案 数字时钟基本原理的逻辑框图如下所示：
数电 简易数字计时时钟电路设计
闽南师范大学物理与信息工程院 课程设计报告课题:简易数字计时电路设计 姓名： 学号： 系别： 专业： 年级： 指导教师： 2013年11 月3 日
摘要：本课设是以并联谐振方式经过二分频产生一个秒脉冲，依次通过十分频、六分频、十分频三个电路产生一个时间能达到九分五十九秒的时钟。具有报警、清零、启动计时、暂停计时及继续计时等功能。在电源上也是采用简单实用的稳压电源。该电路节省成本，电路原理清晰，稍作修改可以用来当做闹钟、计时等。 关键词：计时报警 74LS161 CD4060 CD4011 74LS48
目录 1.设计任务 (4) 1.1 设计目的 (4) 1.2 设计要求 (4) 2.设计方案 (5) 2.1 设计总框图 (5) 2.1.1 设计思路 (5) 2.2 直流稳压电源 (5) 2.3 秒脉冲信号发生器电路 (6) 2.4 分频电路 (7) 2.5 显示及其驱动电路 (8) 2.6 即时时间设置电路 (8) 2.7 报警选频电路 (10) 2.8 蜂鸣器驱动电路 (10) 3.系统测试 (11) 3.1 电路的检查 (11) 3.2 电路板的调试及其问题 (11) 3.3 数据测量 (12) 4.结论 (14) 5.参考资料 (14) 6.附录 (14) 6.1 元器件清单 (14) 6.2 仪器设备清单 (15) 6.3 原理图 (15) 6.4 PCB图 (16) 6.5 实物图 (17)
1.设计任务 1.1设计目的 1.熟悉中、小规模数字集成电路的使用方法。 2.熟悉常用分频、计数、译码、显示等电路。 3.掌握数字电路设计、组装、调试方法。 1.2设计要求 1.具有“分”“秒”显示的计时电路（9分59秒）。 2.具有随时计时清零的功能。 3.秒信号产生、系统电源设计。 4.具有调整“分”“秒”的功能。 5.计时将满时具有声音提示功能： 9分51秒、53秒、55秒、57秒、59秒输出前4响低音，后1响高音鸣叫。步长为1秒，最后1响结束时正好为整点。（低音500Hz左右，高音1000Hz左右）。 7.用中小规模集成电路实现，画出系统框图、各单元逻辑电路图。 6.铺铜板板的大小(10cm * 10cm)。 2. 设计方案 2.1 设计总框图 图2.1简易数字计时电路设计总框图
数字电子钟设计说明..
数字电子钟课程设计 一、设计任务与要求 (1)设计一个能显示时、分、秒的数字电子钟，显示时间从00: 00: 00到23: 59: 59; (2)设计的电路包括产生时钟信号，时、分、秒的计时电路和显示电路(3)电 路能实现校正 (5)整点报时 二、单元电路设计与参数计算 1. 振荡器 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。它还具有压电效应，在晶体某一方向加一电场，则在与此垂直的方向产生机械振动，有 了机械振动，就会在相应的垂直面上产生电场，从而机械振动和电场互为因果，这种循环过程一直持续到晶体的机械强度限止时，才达到最后稳定。这用压电谐振的频率即为晶体振荡器的固有频率。 2. 分频器 由于振荡器产生的频率很高，要得到秒脉冲需要分频，本实验采用一片74LS90 和两片74LS160实现，得到需要的秒脉冲信号。
3. 计数器 秒脉冲信号经过计数器，分别得到“秒”个位、十位、“分”个位、十位以及 “时”个位、十位的计时。“秒” “分”计数器为六十进制，小时为二十四进制。 （1）六十进制计数 由分频器来的秒脉冲信号，首先送到“秒”计数器进行累加计数，秒计数器应完 成一分钟之内秒数目的累加，并达到 60秒时产生一个进位信号。本作品选用一 片74LS161和一片74LS160采取同步置数的方式组成六十进制的计数器。 （2）二十四进制计数 “24翻1”小时计数器按照“ 00— 01—02,, 22—23— 00—01”规律计数。与生 活中计数规律相同。二十四进制计数同样选用74LS161和74LS160计数芯片。但 清零方式采用的是异步清零方式。 MMgM 加 EHagij Z 1 进位信号 脉冲
数电课程设计数字电子时钟样本
数字逻辑课程设计说明书 题目: 多功能数字钟 专业: 计算机科学与技术 班级: 姓名: 学号: 完成日期: -9 一、设计题目与要求
设计题目: 多功能数字钟 设计要求: 1.准确计时, 以数字形式显示时、分、秒的时间。 2.小时的计时能够为”12翻1”或”23翻0”的形式。 3.能够进行时、分、秒时间的校正。 二、设计原理及其框图 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。图 1 所示为数字钟的一般构成框图。 图1 数字电子时钟方案框图
⑴多谐振荡器电路 多谐振荡器电路给数字钟提供一个频率1Hz 的信号, 可保证数字钟的走时准确及稳定。 ⑵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。 ⑶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, 而且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。 ⑷数码管 数码管一般有发光二极管( LED) 数码管和液晶( LCD) 数码管。本设计提供的为LED数码管。 2.数字钟的工作原理 ⑴多谐振荡器电路 555 定时器与电阻R1、 R2, 电容C1、 C2 构成一个多谐振荡器, 利用电容的充放电来调节输出V0, 产生矩形脉冲波作为时钟信号, 因为是数字钟, 因此应选择的电阻电容值使频率为1HZ。 ⑵时间计数单元 六片74LS90 芯片构成计数电路, 按时间进制从右到左构成从低位向高位的进位电路, 并经过译码显示。在六位LED 七段显示起
电子时钟设计报告
电子时钟设计报告Last revision on 21 December 2020
电子时钟设计报告 1 设计任务与要求 设计任务 用STM32设计一个数字电子钟，采用LCD12864来显示并修改，时间或闹铃。 设计要求 1）显示功能：可显示时间等基本功能。 2）具有闹铃功能。 3）按键改变时间。 4）按键改变闹铃。 5）温度的显示。 2 方案设计与论证 整个系统用stm32单片机作为中央控制器，由单片机执行采集内部RTC 值，时钟信号通过单片机I/O口传给TFT彩屏，单片机模块控制驱动模块驱动显示模块，通过显示模块来实现信号的输出。系统设有按键模块用于对时间进行调整及扩展多个小键盘。
显示电路 方案一：TFT彩屏。显示质量高，没有电磁辐射，可视面积大，应用范围广，画面效果好，数字式接口，“身材”匀称小巧，功耗小。 方案二：数码管动态显示。动态显示，即各位数码管轮流点亮，对于显示器各位数码管，每隔一段延时时间循环点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但须保证扫描速度足够快，人的视觉暂留功能才可察觉不到字符闪烁。显示器的亮度与导通电流、点亮时间及间隔时间的比例有关。调整参数可以实现较高稳定度的显示。动态显示节省了I/O 口，降低了能耗。 从节省单片机芯片I/O口和降低能耗角度出发，本数字电子钟数码管显示选择设计采用方案一，既TFT彩屏显示。 电源电路 本数字电子钟设计所需电源电压为直流、电压值大小5V的电压源直接用mini USB通过电脑USB接口供电。 按键电路 本数字电子钟设计所需按键用于进行显示时间的调整与设置扩展的小键盘。 单片机芯片4个I/O口可与按键直接相连，通过编程，单片机芯片即可控制按键接口电平的高低，即按键的开与关，以达到用按键进行显示时间的调整与设置扩展的小键盘的设计要求。
电子时钟课程设计_数电课程设计数字电子时钟的实现
电子时钟课程设计_数电课程设计数字电子 时钟的实现 课程设计报告设计题目：数字电子时钟的设计与实现班级： 学号： 姓名： 指导教师： 设计时间： 摘要钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，大大的扩展了原先钟表的报时。诸如，定时报警、按时自动打铃、时间程序自动控制等，这些，都是以钟表数字化为基础的。功能数字钟是一种用数字电路实现时、分、秒、计时的装置，与机械时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。从原理上讲，数字钟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，此次设计与制作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使用方法。通过此次课程设计可以进一步学习与各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。通过仿真过程也进一步学会了Multisim 7的使用方法与注意事项。
本次所要设计的数字电子表可以满足使用者的一些特殊要求，输 出方式灵活，如可以随意设置时、分、秒的输出，定点报时。由于集 成电路技术的发展，，使数字电子钟具有体积小、耗电省、计时准确、 性能稳定、维护方便等优点。 关键词：数字钟，组合逻辑电路，时序电路，集成电路目 录摘要 (1) 第1章概述 (3) 第2章课程设计任务及要求 (4) 2.1设计任务 (4) 2.2设计要求 (4) 第3章系统设计 (6) 3.1方案论证 (6) 3.2系统设计 (6) 3.2.1 结构框图及说明 (6) 3.2.2 系统原理图及工作原理 (7) 3.3单元电路设计 (8) 3.3.1 单元电路工作原理 (8) 3.3.2 元件参数选择···································14 第 4章软件仿真 (15) 4.1仿真电路图 (15) 4.2仿真过程 (16)
大连理工大学数字电路课程设计报告_多功能数字时钟设计说明
理工大学本科实验报告 题目：多功能数字时钟设计 课程名称：数字电路与系统课程设计学院（系）：信息与通信工程学院 专业：电子信息工程 班级： 学生： 学号： 完成日期： 2014年7月16日
2014 年 7 月 16 日 题目：多功能数字时钟设计 1 设计要求 1) 具有“时”、“分”、“秒”及“模式”的十进制数字显示功能； 2) 具有手动校时、校分功能，并能快速调节、一键复位（复位时间12时00分00秒）； 3) 具有整点报时功能，从00分00秒起，亮灯十秒钟； 4) 具有秒表功能（精确至百分之一秒），具有开关键，可暂停、可一键清零； 5) 具有闹钟功能，手动设置时间，并可快速调节，具有开关键，可一键复位（复位时间12时00分00秒），闹钟时间到亮灯十秒钟进行提醒； 6) 具有倒计时功能（精确至百分之一秒），可手动设置倒计时时间，若无输入，系统默认60秒倒计时，且具有开关键，计时时间到亮灯十秒钟进行提醒，可一键复位（复位时间默认60秒）。 2 设计分析及系统方案设计 2.1 模式选择模块：按键一进行模式选择，并利用数码管显示出当前模式。模式一：时钟显示功能；模式二：时钟调节功能；模式三：闹钟功能；模式四：秒表功能；模式五：倒计时功能。 2.2 数字钟的基本功能部分：包括时、分、秒的显示，手动调时，以及整点报时部分。基本模块是由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器等几部分组成。利用DE2硬件中提供的50MHZ晶振，经过分频得到周期为1s的时钟脉冲。将该信号送入计数器进行计算，并把累加结果以“时”“分”“秒”的形式通过译码器由数码管显示出来。 具有复位按键1，在时钟模式下按下复位键后对时钟进行复位，复位时间12时00分00秒。 进入手动调时功能时，通过按键调节时间，每按下依次按键2，时钟时针加一，按下按键2一秒未松手，时钟时针每秒钟加十；按键1对分针进行控制，原理与时针相同并通过译码器由七位数码管显示。 从00分00秒开始，数字钟进入整点报时功能（本设计中以一个LED灯代替蜂鸣器，进行报时），亮灯10秒钟进行提示。 2.3多功能数字钟的秒表功能部分：计时围从00分00.00秒至59分59.99秒。可由复位键0异步清零，并由开关1控制计时开始与停止。 将DE2硬件中的50MHZ晶振经过分频获得周期为0.01秒的时钟脉冲，将信号送入计数器进行计算，并把累计结果通过译码器由七位数码管显示 2.4多功能数字钟的闹钟功能部分：进入闹钟功能模式后，通过按键2（设定小时）和按键1（设定分钟）设定闹钟时间，当按下按键一秒未松手时，可进行快速设定时间。当时钟进入闹钟设定的时间（判断时钟的时信号时针，分针分别与闹钟设定的时信号时针、分针是否相等），则以LED灯连续亮10秒钟进行提示，并由开关0控制闹钟的开和关。 2.5 多功能数字钟的倒计时功能部分：可通过按键3（设定分针）和按键2（设定秒针）
多功能数字钟电路设计
多功能数字钟电路设计 一、数字电子钟设计摘要 (2) 二、数字电子钟方案框图 (2) 三、单元电路设计及相关元器件的选择 (3) 1.6进制计数器电路的设计 (3) 2.10进制计数器电路的设计 (4) 3.60进制计数器电路的设计 (4) 4.时间计数器电路的设计 (5) 5.校正电路的设计 (6) 6.时钟电路的设计 (7) 7.整点报时电路设计 (8) 8. 译码驱动及单元显示电路 (9) 四、系统电路总图及原理 (9) 五、经验体会 (10) 六、参考文献 (10) 附录A:系统电路原理图 附录B:元器件清单
一、数字电子钟设计摘要 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。 此次设计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、数字电子钟方案框图 图1 数字电子钟方案框图
三、单元电路设计和元器件的选择 1. 6进制计数器电路的设计 现要设计一个6进制的计数器，采用一片中规模集成电路74LS90N芯片，先接成十进制，再转换成6进制，利用“反馈清零”的方法即可实现6进制计数，如图2所示。 图2
2. 10进制电路设计 图3 3. 60 进数器电路的设计 “秒”计数器与“分”计数器都是六十进制，它由一级十进制计数器和一级六进制计数器连接而成，如图4所示，采用两片中规模集成电路74LS90N串接起来构成“秒”“分”计数器。
数字电子时钟课程设计
数字电子技术基础课程设计报告 班级：姓名: 学号： 一、设计目的 1掌握专业基础知识的综合能力。 2完成设计电路的原理设计、故障排除。 3逐步建立电子系统的研发、设计能力，为毕业设计打好基础。 4让学生掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、安装、测试方法。 5进一步巩固所学的理论知识，提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力。 6培养书写综合实验报告的能力。 二、设计仪器 1 LM555CH 2 74LS161N 74LS160N 74LS290 3 74LS00 74LS08 4 电源电阻电容二极管接地等 三数字电子钟的基本功能及用途 现在数字钟已成为人们日常生活中：必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性
能稳定、集成电路有体积小、功耗小、功能多、携带方便等优点，，因此在许多电子设备中被广泛使用。 电子钟是人们日常生活中常用的计时工具，而数字式电子钟又有其体积小、重量轻、走时准确、结构简单、耗电量少等优点而在生活中被广泛应用，因此本次设计就用数字集成电路和一些简单的逻辑门电路来设计一个数字式电子钟，使其完成时间及星期的显示功能。 多功能数字钟采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。具有时间显示、走时准确、显示直观、精度、稳定等优点。电路装置十分小巧,安装使用也方便。同时在日期中，它以其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜爱。 四设计原理及方框图 数字钟实际上是一个对标准频率进行计数的计数电路，标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。由图可见：本数字钟电路主要由震荡器、、时分秒计数器、译码显示器构成。它们的工作原理是：由震荡器产生的高频脉冲信号作为数字钟的时间基准，送入秒计数
数电课设大作业数字钟
大连理工大学本科实验报告 题目：数字钟 课程名称：数字电路课程设计 学院（系）：电信 专业：电气 班级：1201 学生姓名： 学号： 完成日期：2014.11.23 成绩： 2014 年11 月23 日 课程设计得分表 一、数字钟课程设计要求： 1、设计一个具有‘时’、‘分’、‘秒’的十进制数字显示（小时从00～23）计时器。 2、整点报时。两种方法任选其一： ⑴发出仿中央人民广播电台的整点报时信号，即从59分50秒起，每隔2秒钟发出一次低音“嘟”的信号，连续5次，最后一次要求高音“嘀”的信号，此信号结束即达到整点。“嘟”是500Hz左右的频率输出，“嘀”是1000Hz左右的频率输出 ⑵通过LED闪烁实现，闪烁频率及花型可自己设计并在这里说明。 3、手动校时、校分、校秒。 4、定时与闹钟功能，能在设定的时间发出闹铃声。 5、设计一个秒表，显示1%秒到60秒、手动停止。 6、设计一个倒计时，显示小时、分钟、秒。 7、其他创新。 第1题25分，其他每题5分 二、课程设计考试（40分，每题分）： 考试题目： 1、实体名□
2、计数器□ 3、异步清零□ 4、进位输出□ 5、仿真图□ 6、数码管输出□ 7、分频□ 8、元件例化□ 9、引脚分配□ 10、下载□
题目：数字钟 （1.大连理工大学电信学院，辽宁大连，116023； 2. 大连理工大学电工电子实验中心，辽宁大连，116023；） 1.设计要求 一、电子表部分： （1）由晶振电路产生1HZ的校准秒信号。? （2）设计一个具有‘时’、‘分’、‘秒’的十进制数字显示（小时从00～23）计时器具有手动校时、校分,校秒和清零的功能。? （3）整点报时功能,通过LED闪烁实现，此实验LED灯亮一秒。 二、秒表部分： （1）有晶振产生100HZ的校准0.01秒信号。 （2）设计一个有“时”、“分”、“秒”、“0.1秒”、“0.01秒”（23小时59分59秒99）显示功能 （3）具有开始计时暂停计时功能和清零功能 三、具有电子表和秒表状态切换。 四、划出框图和逻辑电路图，写出设计。 2. 设计分析及系统方案设计 1设计主要分为数字钟和秒表计时两个部分并选择用二选一数据选择器来实现两种功能切换。 2由于时钟用的是cyclone2开发板上提供的50MHz晶振的频率，所以数字时钟和秒表计时都用到分频器分频分别得到1Hz和100Hz的时钟频率。 3数字时钟部分包括分频部分即分频器；计时部分，包含模六计数器、模十计数器；选位调节部分，分别对时钟分钟和小时部分进行调节，用二选一数据选择器实现；数字显示部分，用到6个4-16译码器，和6个数码显示管；整点报时部分，其中报时用LED灯闪烁代替；含有清零端开关。 4 秒表计时包含分频器；计时器包含模六计数器，模十计数器，模三计数器；数字显示器包含有8个4-16译码器，8个数码显示管；计时启停开关，清零开关。 3.系统以及模块硬件电路设计 输入：晶振50MHz，选位开关（0为可调节，1为正常计时），数字钟清零开关（0为清零），开关切换计时状态（1为数字计时，0为秒表计时），秒表启停开关（1启动，0停止），秒表复位开关（0复位），选择输出开关（1输出数字计时数字，0输出秒表计时数字）。 输出：LED灯，数字显示部分。