第一篇：基于小規(guī)模芯片的電子時鐘課程設計

摘 要

電力電子技術是一門新興的應用于電力領域的電子技術，就是使用電力電子器件（如晶閘管，GTO，IGBT等）對電能進行變換和控制的技術。電力電子技術所變換的“電力”功率可大到數(shù)百MW甚至GW，也可以小到數(shù)W甚至1W以下，和以信息處理為主的信息電子技術不同電力電子技術主要用于電力變換。電子電力技術對于生活與工業(yè)生產(chǎn)起到了重要的作用。無論是小到玩具的控制，大到航天器件的控制。都離不開電力電子技術。

電力電子技術分為電力電子器件制造技術和變流技術（整流，逆變，斬波，變頻，變相等）兩個分支?，F(xiàn)已成為現(xiàn)代電氣工程與自動化專業(yè)不可缺少的一門專業(yè)基礎課，在培養(yǎng)該專業(yè)人才中占有重要地位。

關鍵字：電子電力技術，芯片，變流技術。

目 錄

摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅰ

1、緒論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

2、相關芯片知識．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 2.1 相關芯片簡介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 2.2電力電子技術的應用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

3、課程設計的內容及設計方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 3.1設計任務及要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 3.2方案的討論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 3.3外部電路設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

4、調試．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 4.1系統(tǒng)調試．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 附錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 心得體會．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

1、緒論

電力電子技術是建立在電子學、電工原理和自動控制三大學科上的新興學科。因它本身是大功率的電技術，又大多是為應用強電的工業(yè)服務的，故常將它歸屬于電工類。電力電子技術的內容主要包括電力電子器件、電力電子電路和電力電子裝置及其系統(tǒng)。電力電子器件以半導體為基本材料，最常用的材料為單晶硅；它的理論基礎為半導體物理學；它的工藝技術為半導體器件工藝。近代新型電力電子器件中大量應用了微電子學的技術。電力電子電路吸收了電子學的理論基礎，根據(jù)器件的特點和電能轉換的要求，又開發(fā)出許多電能轉換電路。這些電路中還包括各種控制、觸發(fā)、保護、顯示、信息處理、繼電接觸等二次回路及外圍電路。利用這些電路，根據(jù)應用對象的不同，組成了各種用途的整機，稱為電力電子裝置。這些裝置常與負載、配套設備等組成一個系統(tǒng)。電子學、電工學、自動控制、信號檢測處理等技術常在這些裝置及其系統(tǒng)中大量應用。

對于這一次的電子時鐘的設計，利用電力電子元器件來構造，是對我們的電力電子技術水平的提升和考驗。

2、相關芯片知識。2.1相關芯片的簡介。（1）CD4060芯片介紹

圖1

圖2 由圖1與圖2可知CD4060芯片可以用來做分頻器來使用，其主要作用就是為 給時鐘提供一個比較精準的秒數(shù)來提供計數(shù)單位。

引腳介紹：

VDD: VSS: 芯片接地端。

芯片電源端，接5v電壓源。

Q4-Q14：作為分頻端，由圖2可已看出，一2^Qn次方對輸入頻率盡心分頻?？梢缘玫?HZ的頻率輸出。

RESET: 清零開關，當RESET腳導入由地電位到高電位變化時，芯片數(shù)據(jù)清零。

圖3為RC自振蕩發(fā)生電路接線圖。

圖3

（2）、74LS161芯片介紹

圖4、74LS161 圖4為74161芯片的圖片?？偣灿?6支管腳，其中每支管腳的作用如下所示： VCC: 芯片電源端，接5V電源。

Q0-Q3： 芯片輸出端，輸出4位符合8421編碼的二進制數(shù)。P0-P3： 預置數(shù)端口，可為芯片實現(xiàn)預置數(shù)功能。R： 復位端口，當該引腳來一高電位芯片復位。CP: 計數(shù)脈沖的輸入端。CEP:平行輸入使能端。TC: 使用時接高電位。CEP: 使用時接高電位。GND: 接地端。

圖5 74161動能表

由圖5可以看出，只有當R、PE、CET、CEP四個端口同時達到高電平是該芯片能夠實現(xiàn)技術功能。當R引腳由高變?yōu)榈碗娖綍r，芯片實現(xiàn)復位功能。

（3）、74LS47芯片簡介

圖6 圖7 如上圖6與圖7可以知道74LS47的作用，主要用來實現(xiàn)對7端數(shù)碼管的編譯工作。

圖8 圖8為74LS47的功能表，輸出與8421BCD嗎對應的數(shù)碼管編碼。

（4）、與門、非門、與非門的簡介。

與門的邏輯關系非常簡單，同理非門和與非門的邏輯關系一樣也很簡單，這里就不多作介紹。

2.2、電力電子技術的應用。

一般工業(yè)： 交直流電機、電化學工業(yè)、冶金工業(yè)

交通運輸： 電氣化鐵道、電動汽車、航空、航海

電力系統(tǒng)： 高壓直流輸電、柔性交流輸電、無功補償

電子裝置電源： 為信息電子裝置提供動力

家用電器： “節(jié)能燈”、變頻空調

其他： UPS、航天飛行器、新能源、發(fā)電裝置

3、課程設計的內容及方案。

3.1、設計任務及要求。

電子技術課程設計應達到如下基本要求：

(1)綜合運用電子技術課程中所學到的理論知識去獨立完成一個設計課題。(2)通過查閱手冊和文獻資料，培養(yǎng)學生獨立分析和解決實際問題的能力。(3)進一步熟悉常用電子器件的類型和特性，并掌握合理選用的原則。(4)學會電子電路的安裝與調試技能。(5)進一步熟悉電子儀器的正確使用方法。(6)學會撰寫課程設計總結報告。

(7)培養(yǎng)嚴肅認真的工作作風和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。

電子課程設計的任務：

用中小規(guī)模集成芯片設計多功能數(shù)字鐘，1、準確計時，以數(shù)字形式顯示時(00～23)、分(00～59)、秒(00～59)的時間。

2、具有校時功能，可以對小時和分單獨校時，對分校時的時候，停止分向小時進位

3.2、方案的討論。

方案

1、利用74LS390實現(xiàn)十進制的計數(shù)器，實現(xiàn)對秒和分的各位進行計數(shù)。再利用74161構成二十四進制計數(shù)對時進行計數(shù)。

方案

2、利用74LS1611來實現(xiàn)所有計數(shù)功能。

選擇方案二來實現(xiàn)的原因有開始用芯片少，易于實現(xiàn)。比較經(jīng)濟。

3.3、外部電路設計。

（1）、秒晶振實現(xiàn)

圖9

產(chǎn)生1HZ的脈沖用于實現(xiàn)秒計數(shù)的是通過使用CD4060芯片的自起振作用來實現(xiàn)的，芯片的默認頻率為32768HZ通過13分頻后可以得到1HZ的振動頻率。圖9是芯片的自起振動的電信電路接法，具體的芯片使用見上面所描述。

（2）、計數(shù)器的實現(xiàn)

圖10

計數(shù)部分是由兩片74LS161組成的。第一片適用于構成十進制計數(shù)器，滿十進一，通過一個與非門進行反饋到MR管教，進行芯片復位處理。主要用于計數(shù)秒的各位。

第二塊芯片有第一款芯片的進位信號作為輸入脈沖信號，達到兩塊芯片級聯(lián)來實現(xiàn)六十進制的計數(shù)器的構造。作為秒的十位輸出。再通過7400進行反饋來清零芯片內部數(shù)據(jù)。

（3）、時計數(shù)與顯示芯片的實現(xiàn)

圖11

對于“時”的顯示調節(jié)比較復雜。對于時的復位有兩種肯能，一種是個位數(shù)滿十復位，十位滿二復位。并且當個位滿四，且十位滿二時進行復位。于是采用兩路型號的與門來實現(xiàn)對芯片的復位，即實現(xiàn)在個位滿十的時候復位，又能滿足總數(shù)為二十四的時候進行復位，既可以實現(xiàn)數(shù)字時鐘的功能。

顯示芯片是使用的74LS47譯碼器。它的功能在前面的章節(jié)已經(jīng)介紹過啦。它能夠實現(xiàn)對數(shù)碼管的編碼工作，實現(xiàn)顯示數(shù)字的作用。

同時對于調節(jié)按鈕的設計也比較方便的。

（4）、調節(jié)按鈕

圖12

在電子時鐘顯示系統(tǒng)中要實現(xiàn)對時分秒的調節(jié)功能，于是。利用對信號脈沖的調節(jié)來實現(xiàn)對顯示的調節(jié)。其中SW1為調節(jié)開關，按下后，時鐘不進行計數(shù)，本質是在于將產(chǎn)生秒脈沖的信號接地處理。

秒調節(jié)按鈕，同樣是接到秒脈沖之上，對他進行脈沖的調節(jié)來實現(xiàn)對計數(shù)的加法運算。

分調節(jié)與時調節(jié)，同上所示。

（5）、顯示模塊

圖13

顯示模塊是由8只數(shù)碼管來盡心是實現(xiàn)的，通過譯碼器來對輸入的信號進行編碼后輸送到數(shù)碼管中進行顯示。

4、系統(tǒng)調試

圖14

圖14為系統(tǒng)的調試運行圖。在模擬運行時，由CD4060產(chǎn)生脈沖信號。輸入到74LS161中進行處理，然后送到下一級計數(shù)器中處理，如此循環(huán)實現(xiàn)控制。

通過調節(jié)四個按鈕也可以實現(xiàn)對他的控制調節(jié)。

附 錄

電路原理圖

心 得 體 會

這次課程設計讓我體會到，再大的一個系統(tǒng)其實也可以分解為一小塊一小塊的分解模塊來實現(xiàn)，就比如說我們的電子時鐘，可以分解為自激振動模塊，計數(shù)模塊，復位模塊，顯示模塊。每一個模塊有時可以由最簡單的基礎元件組成的。這樣一來，所有的復雜的，多元的，都可以將其分解為我們最熟悉的模塊來解決。

這種基本方法就是我這次課程設計最大的心得體會。同時，對于各電路中的邏輯關系也要十分的明白，像CD4060芯片中復位的信號時一個低電平進行復位，與其他的有區(qū)別。還有構建二十四進制的時鐘“時”顯示的時候，他的邏輯關系就更要搞明白，否則就容易出錯誤。

參 考 文 獻

[1] 張克農(nóng)，寧改姊，數(shù)字電子計數(shù)基礎.高等教育出版社，2010.[1]Brand Holdsworth，Clive Wood,數(shù)字邏輯設計.人民郵電出版社，2006.

第二篇：數(shù)電電子時鐘課程設計

專業(yè)課程設計報告

題目：數(shù)字電子鐘課程設計

系

別

電氣工程系

專業(yè)班級

電氣班

學生姓名

指導教師

提交日期

2011年X月X日

一、設計目的3

二、設計要求和設計指標

三、設計內容

3.1方案設計與選擇

3.2原理設計和功能描述

3.2.1數(shù)字計時器的設計思想

3.2.2數(shù)字電子鐘總體框架圖

3.3單元電路的設計

3.3.1數(shù)字電子鐘原理效果圖

3.3.2晶體振蕩器電路

3.3.3分頻器電路

3.3.4時間計數(shù)器電路

3.3.5數(shù)碼管

3.3.6揚聲器

3.4元器件清單

3.4.1數(shù)字電子鐘仿真

四、本設計改進建議

五、感想

六、主要參考文獻

附錄

一、設計目的數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。

數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。

因此，我們此次設計與制做數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理，從而學會制作數(shù)字鐘.而且通過數(shù)字鐘的制作進一步的了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及實用方法.且由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時敘電路.通過它可以進一步學習與掌握各種組合邏輯電路與時序電路的原理與使用方法。

二、設計要求和設計指標

1、設計一個能顯示時、分、秒的數(shù)字鐘，顯示時間從00：00：00到23：59：592、設計的電路包括產(chǎn)生時基信號，時、分、秒的計時電路，顯示電路。

3、擴展功能：能實現(xiàn)校時、教分、教秒；整點報時。

三、設計內容

3.1方案設計與選擇

數(shù)字電子技術的復雜性和靈活性決定了數(shù)字電子鐘的設計方案有多種，如下是我總結的部分方案。

方案一：

脈沖信號源的選擇。用555定時器制作的多諧振蕩器，信號發(fā)生器，脈沖芯片等方式都可以作為脈沖信號源，在此我選擇的是多諧振蕩器，主要考慮的是它的易于制作和很好的穩(wěn)定性。

方案二：

時分秒計數(shù)器的選擇。時分秒計數(shù)器的選擇同樣有多種，74160N和74161N都是不錯的選擇，74LS160和

74LS161,74LS190和74LS191等等也都可以，考慮到其簡單易用和作為課本上重點內容在此我們選擇的是74160N。

方案三：

譯碼顯示器的選擇。DCD_HEX或7448加上SEVEN_SEG_COM_K等也是多種方案，這里我選擇的是DCD_HEX。

3.2原理設計和功能描述

3.2.1數(shù)字計時器的設計思想

要想構成數(shù)字鐘，首先應選擇一個脈沖源——能自動地產(chǎn)生穩(wěn)定的標準時間脈沖信號。而脈沖源產(chǎn)生的脈沖信號地頻率較高，因此，需要進行分頻，使得高頻脈沖信號變成適合于計時的低頻脈沖信號，即“秒脈沖信號”（頻率為1Hz）。經(jīng)過分頻器輸出的秒脈沖信號到計數(shù)器中進行計數(shù)。由于計時的規(guī)律是：60秒=1分，60分=1小時，24小時=1天，就需要分別設計60進制，24進制計數(shù)器，并發(fā)出驅動信號。各計數(shù)器輸出信號經(jīng)譯碼器、驅動器到數(shù)字顯示器，是“時”、“分”、“秒”得以數(shù)字顯示出來。

3.2.2數(shù)字電子鐘總體框架圖

圖2-2

3.3單元電路的設計

3.3.1數(shù)字電子鐘原理效果圖

圖2-3-1

3.3.2晶體振蕩器電路

晶體振蕩器是電子鐘的核心，晶體振蕩器設計的質量直接影響了整個電的好壞。這里我用555定時器制作了一個多諧振蕩器。

其中R1=57.72

kΩ,R1=115.4

kΩ,C=100nF,Cf=10nF,f=1/0.7(Rw+2R)C=1/[0.7(57.72+2*115.4)*103*100*10-9]≈50Hz。

其產(chǎn)生的頻率為50Hz,然后經(jīng)過整形、分頻獲得1Hz的秒脈沖。如圖：

圖2-3-2

3.3.3分頻器電路

分頻器是由兩個74160N組成的50進制計數(shù)器。則輸出端的頻率則是將原來的50Hz分成1Hz的頻率輸出，實現(xiàn)分頻效果。

圖2-3-3

3.3.4時間計數(shù)器電路

時間計數(shù)電路由秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器、時個位和時十位計數(shù)器電路構成，其中秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器為60進制計數(shù)器，時個位和時十位計數(shù)器為24進制計數(shù)器，其原理圖如下：

圖2-3-4

3.3.5數(shù)碼管

數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶（LCD）數(shù)碼管，本設計提供的為LED數(shù)碼管DCD_HEX，其已內含譯碼器功能，所以不用再另加譯碼器。

圖2-3-5

3.3.6揚聲器

該揚聲器的額定頻率為200Hz，額定電壓為3V，額定電流為0.05A。

圖2-3-6

3.4元器件清單

元件名稱

數(shù)量(個)

DCD_HEX

74160N

555_VIRTUAL

4049BT_5V

74LS00D

57.72kΩ電阻

115.4kΩ電阻

5V直流電源

BUZZER

100nF電容

10nF電容

導線

若干

表2-4

3.4.1數(shù)字電子鐘仿真

下圖為仿真結果，仿真開始時，多諧振蕩器產(chǎn)生50Hz的正弦脈沖信號，然后經(jīng)過分頻器后其輸出的頻率變?yōu)?Hz。計數(shù)器接收到脈沖信號后開始計數(shù)，計數(shù)結果顯示在數(shù)碼管上。當分秒計數(shù)器達到59分59秒，然后再來一個脈沖信號時揚聲器開始發(fā)聲，也就是整點報時。下面為其中的一張仿真圖。

圖3-1

四、本設計改進建議

1、應選用石英晶體振蕩器，為了簡化電路分頻選用CD4040。

2、本設計校時電路是將各個位上的使能端引出接一個單刀雙擲開關，一端（1端）接低位的進位信號，另一端（2端）接校時電路。校正某位上的時間時，可以將相應位的開關接到2端，通過撥動校時電路就能實現(xiàn)校時功能。

3、沒有校時電路。

五、感想

（1）

布局設計：要先根據(jù)主體電路圖和擴展電路圖想象各個元件的分布位置，哪塊電路板該放哪些元件，如何最大限度利用電路板的空間，怎么樣才能使走線明朗、簡潔。

（2）

布線工藝：一開始看到電線像蜘蛛網(wǎng)一樣，密密麻麻的，非常難看懂和檢查，后來看了預先設計的線路，而且用各種顏色的導線區(qū)分，顯得明朗清晰。

（3）

課題核心及使用價值：該課題用一個生活中的實力展示了振蕩電路、計數(shù)電路、譯碼電路的作用與銜接過程，揭示了電子鐘內部電路圖及其各部分的作用。我們通過此課題，結合上學期學習的模擬電子、數(shù)字電子技術的理論課知識，可以系統(tǒng)地學習電子設計與測試的流程、方法、原理，為我們以后設計更加專業(yè)、復雜的集成電路打下雄厚的基礎。

六、主要參考文獻

[1]

清華大學電子學教研組編，童詩白、華成英主編：《

模擬電子技術基礎

》

[

M

]

.（第四版）.北京：高等教育出版社,2006.5（2009重?。?/p>

[2]華中工學院電子學教研室編，康華光主編：《電子

基礎——數(shù)字部分》

[M]

.（第四版）.北京:高等教育出版社，1988年

[3]

清華大學電子學教研組編，閻

石主編：《

數(shù)學電子技術基礎

》

[M]

.（第五版).北京：高等教育出版社，2006.5（2008年重?。?/p>

[4]遼寧工程技術大學電工與電子技術實驗中心組編，馬玉芳、樸忠學、張國軍主編：《

電子技術實驗指導書

》，2010.3

[5]朱清慧、張鳳蕊、翟天蒿、王志奎編著：《

Proteus教程——電子線路設計、制版與仿真

》

[M]

.北京：清華大學教育出版社，2008.9

[6]熊幸明主編：《電子電工技能訓練》

[M].北京:電子工業(yè)出版社，2005年

華nan理工大學guang州學院

附錄

第三篇：電子時鐘 電子技術基礎 課程設計

課程設計報告

課 程 名 稱 電子技術基礎 院 部 名 稱

機電工程學院

專

業(yè)

自動化

班 級 10自動化 指 導 教 師 趙國樹

金陵科技學院教務處制

目錄

一、課程設計應達到的目的............................................二、課程設計題目及要求..............................................三、課程設計任務及工作量的要求....................................1.設計要求.......................................................2.總體參考方案.................................................3.單元電路設計....................................................（1）.秒脈沖發(fā)生器.............................................（2）.秒、分、時計數(shù)器...........................................（3）.秒、分、時譯碼顯示模塊....................................（4）.校時電路................................................4.附圖說明各部分功能的實現(xiàn)....................................（1）.開始狀態(tài)................................................（2）.時、分、秒分別校時........................................（3）.3滿60秒向分鐘進位狀態(tài)...................................（4）.滿60分向小時進位狀態(tài)....................................（5）.23:59:59向00:00:00進位狀態(tài)................................5.整體電路圖....................................................6.實驗室調試....................................................（1）.元件清單.................................................（2）.調試過程...............................................（3）.調試結果(照片).........................................（4）.調試心得體會..............................................參考文獻.......................................................致謝........................................................一、課程設計應達到的目的

1、掌握組合邏輯電路、時序邏輯電路及數(shù)字邏輯電路系統(tǒng)的設計、安裝、測試方法；

2、進一步鞏固所學的理論知識，提高運用所學知識分析和解決實際問題的能力；

3、提高電路布局﹑布線及檢查和排除故障的能力；

4、培養(yǎng)書寫綜合實驗報告的能力。

二、課程設計題目及要求

數(shù)字電子時鐘設計

1、準確計時，以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間。

2、小時計時采用24進制的計時方式，分、秒采用60進制的計時方式。

3、具有快速校準時、分的功能。

三、課程設計任務及工作量的要求

1、設計要求

（1）、準確計時，以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間。

（2）、小時計時采用24進制的計時方式，分、秒采用60進制的計時方式。（3）、具有快速校準時、分的功能。

2、總體參考方案 框圖

T?0.7(R1?2R2)C?0.7(6k?2?4.7k)?100uF?1.078s

3.單元電路設計（1）.秒脈沖發(fā)生器

采用555施密特觸發(fā)器

相關計算如下

仿真圖

（2）.秒、分、時計數(shù)器

秒脈沖信號經(jīng)過6級計數(shù)器，分別得到“秒”個位、十位、“分”個位、十位以及“時”個位、十位的計時?！懊搿薄胺帧庇嫈?shù)器為六十進制，小時為二十四進制。

由秒脈沖獲得的1Hz的頻率首先送到計數(shù)器，這里采用的是十進制計數(shù)器74LS192，達到10次脈沖向前進位并且同步清零，一次來實現(xiàn)“秒”各位的十進制，然后產(chǎn)生一個進位信號，向“秒”的十位送達一個脈沖，“秒”的十位數(shù)字將要顯示六時，將Q1，Q2經(jīng)過與門與MR相連，一次達到“秒”的六十清零的目的，同樣，分鐘的個位的計數(shù)要通過秒十位的Q1，Q2經(jīng)過與門，與“分”個位的家計數(shù)器相連，時，“12翻1”小時計數(shù)器是按照“01——02——03——??——22——23——00——01——02——??”規(guī)律計數(shù)的，這與日常生活中的計時規(guī)律相同。在此實驗中，它是由兩片cc40192和一片cc4011構造成的同步二十四計數(shù)器，利用異步清零端實現(xiàn)起從23——00的翻轉，其中“24”為過渡狀態(tài)不顯示。其中，“時”十位是3進制，“時”個位是十進制。

74LS192功能及引腳圖

、可預置的十進制加/減計數(shù)器

仿真圖

（3）.秒、分、時譯碼顯示模塊

本系統(tǒng)用七段發(fā)光二極管來顯示譯碼器輸出的數(shù)字，顯示器有兩種：共陽極顯示器或共陰極顯示器。74LS48譯碼器對應的顯示器是共陰極顯示器。

（4）.校時電路

當數(shù)字鐘走時出現(xiàn)誤差時，需要校正時間。校時電路實現(xiàn)對“時”“分”

“秒”的校準。在電路中設有正常計時和校對位置。本實驗實現(xiàn)“時”“分”的校對。對校時的要求是，在小時校正時不影響分和秒的正常計數(shù)；在分校正時不影響秒和小時的正常計數(shù)。需要注意的時，校時電路是由與門構成的組合邏輯電路如下圖示：

方法：“秒”校時采用等待校時法。正常工作時，將開關S1撥向VDD位置，不影響與門G1傳送秒計數(shù)信號。進行校對時，將S1撥向接地位置，封閉與門G1，暫停秒計時。標準時間一到，立即將S1撥回VDD位置，開放與門G1?！胺帧焙汀皶r”校時采用加速校時法。正常工作時，S2和S3接地，封閉與門G3或G5，不影響或門G2或G4傳送秒、分進位計數(shù)脈沖。進行校對時，將S2、S3撥向VDD位置，秒脈沖通過G3、G2或G5、G4直接引入“分”、“時”計數(shù)器，讓“分”、“時”計數(shù)器以秒節(jié)奏快速計數(shù)。待標準時、分一到，立即將S2、S3撥回接地位置，封鎖秒脈沖信號，開放或門G2、G4對秒、分進位計數(shù)脈沖的傳送

仿真圖

4、附圖說明各部分功能的實現(xiàn)

（1）.開始狀態(tài)

（2）.時、分、秒分別校時

.（3）..滿60秒向分鐘進位狀態(tài)

（4）、滿60分向小時進位狀態(tài)

（5）、23:59:59向00:00:00進位狀態(tài)

5.整體電路圖

6、實驗室調試（1）元件清單

（2）調試過程

于6月7日下午開始進行實物調試，歷時四個小時。首先調試的是秒脈沖發(fā)生器，以NE555為主要芯片其引腳示意圖如下圖示

選擇合適的電阻電容，根據(jù)仿真的數(shù)據(jù)以及連接方式，對其進行調試，由于脈沖產(chǎn)生的波形不穩(wěn)定，可以采取將脈沖信號經(jīng)過非門調試。計數(shù)器采用的是十進制計數(shù)器74LS192，其引腳示意圖以及功能表如下示

74ls192引腳圖

74ls192功能表

將192的輸出端Q1、Q2、Q3、Q4分別與譯碼器74LS48的A、B、C、D相連接，其引腳示意圖如下圖示

譯碼器與共陰極的七段數(shù)碼管分別相連接。主要部分已經(jīng)完成，所需要注意的是，每一個芯片都要接通電源和地。至于控制電路以及邏輯進位和清零，所需要的芯片主要是與門和或門以及非門，三者的引腳示意圖分別如下示

（與門74LS08）(或門74LS32)（非門74LS00）

（3）調試結果(照片)由于跳動的太大，在進行校正時，可能不會盡如人意，照片如下圖示

（4）調試心得體會

通過這次數(shù)字電子鐘的課程設計，我們才把學到的東西與實踐相結合。從中對我們學的知識有了更進一步的理解，而且更進一步地熟悉了芯片的結構及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。也鍛煉了自己獨立思考問題的能力和通過查看相關資料來解決問題的習慣。雖然這只是一次簡單的課程設計，但通過這次課程設計我們了解了課程設計的一般步驟，和設計中應注意的問題。設計本身并不是有很重要的意義，而是同學們對待問題時的態(tài)度和處理事情的能力。各個芯片能夠完成什么樣的功能，使用芯片時應該注意那些要點。同一個電路可以用那些芯片實現(xiàn)，各個芯片實現(xiàn)同一個功能的區(qū)別。

另外，我還漸漸熟悉了pruteus這個仿真軟件的各個功能，讓我體會到了期中的樂趣，還在電腦制作文檔的過程中，使我對辦公軟件有了更進一步的了解和掌握。

參考文獻

1.現(xiàn)代數(shù)字電路與邏輯設計 清華大學出版社 北京交通大學出版社.2.模擬電子技術（修訂版）清華大學出版社 北京交通大學出版社

3.模擬電子技術教程 電子工業(yè)出版社

4.朱定華主編.電子電路測試與實驗.北京：清華大學出版社，2004.致謝

首先要感謝趙國樹老師的悉心教導，幾天來，趙老師的不辭勞苦給我留下了深刻的印象，趙老師嚴謹?shù)慕虒W態(tài)度以及他豐富的學識，讓我們學到了很多在《數(shù)字電子電路》等方面的知識，同時讓我們認識它的趣味性、實用性，讓我深深的喜歡上了這門學科。當我們在課程設計上遇到困難時，老師一邊又一遍的給我們講解，在此，向趙國樹老師致以最誠摯的謝意。

第四篇：數(shù)字電子時鐘課程設計2

數(shù)字電子時鐘課程設計

題目：

數(shù)字電子時鐘課程設計

目錄

一、設計任務及設計要求…………………………………………（3）

二、設計方案論證

…………………………..………….（3）1.總體方案及框圖 2.各部分論證

三、單元電路設計…………………………………………………（4）1.振蕩器 ………………………………………………………（4）2.秒、分、時計數(shù)器…………………………………………（5）

3.顯示譯碼/驅動器和LED七段數(shù)碼顯示管……………….（6）

4.分頻器……………………………………………………（7）5.報時電路…………………………………………………（9）

四、總體電路設計及原理………………………………………（13）

五、元器件明細表………………………………………………（10）

六、心得體會……………………………………………………（11）

七、參考文獻……………………………………………………（11）

一、設計任務及設計要求 1.設計任務

數(shù)字電子鐘的邏輯電路 2.設計要求

（1）由晶振電路產(chǎn)生1HZ的校準秒信號。

（2）設計一個有“時”、“分”、“秒”（23小時59分59秒）顯示切且具有校時、校分、校秒的功。

（3）整點報時功能。要求整點差10秒開始每隔1秒鳴叫一次，共五次，每次持續(xù)時間為一秒，前五次為500赫茲的聲音，最后依次為1000赫茲的聲音。（4）用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘，并在實驗箱上進行組裝和調試。（5）劃出框圖和邏輯電路圖，寫出設計，實驗總結報告。

二、設計方案論證

數(shù)字鐘原理框圖如圖1所示，電路一般包括以下幾個部分：振蕩器、分頻器、譯碼顯示電路、時分秒計數(shù)器、校時電路、報時電路。

圖一

對于各個部分而言

數(shù)字鐘計時的標準信號應該是頻率相當穩(wěn)定的1HZ秒脈沖，所以要設置標準時間源。?

數(shù)字鐘計時周期是24小時，因此必須設置24小時計數(shù)器，他應由模為60的秒計數(shù)器和分計數(shù)器及模為24的時計數(shù)器組成，秒、分、時由七段數(shù)碼管顯示。?

為使數(shù)字鐘走時與標準時間一致，校時電路是必不可少的。設計中采用開關控制校時直接用秒脈沖先后對“時”“分”“秒”計數(shù)器進行校時操作。?

能進行整點報時。在從59分50秒開始，每隔2秒鐘發(fā)出一次低音“嘟”的信號，連續(xù)五次，最后一次要求最高音“嘀”的信號，此信號結束即達到正點。?

三、單元電路設計 1.各獨立功能部件的設計（1）、振蕩器 振蕩器是計時器的核心，其作用是產(chǎn)生一個標準頻率的脈沖信號振蕩頻率的精度和 穩(wěn)定度決定了數(shù)字鐘的質量。第一種方 案采用石英晶體振蕩器，如圖二。使用 振蕩頻率為32768HZ的石英晶體和反 向器構成一個穩(wěn)定性極好、精度較高 的時間信號源。改變電容C可以

圖 二

石英晶體振蕩器

振蕩器的頻率進行微調，再通過一個反相器，輸出32768HZ的方波將此方波的頻率進行15次二分頻后，在輸出端剛好可得到頻率為1HZ的脈沖信號。

第二種方案如圖三采用集成電路555定時器與RC組成的多諧振蕩器。輸出的脈沖頻率為fS=1/[(R1+2R2)C1ln2]=1KHZ，周期T=1/fS=1ms。若參數(shù)選擇：R1=R2=10K歐姆，C1=47uF時，可以得到秒脈沖信號。

圖三 方波信號發(fā)生器

附555定時器的功能表 輸

出 輸

出

閥值輸入（v11）觸發(fā)輸入（v12）復位（RD）輸出（VO）發(fā)電管T × × 0 0 導通

<2/3VCC <1/3VCC 1 1 截止 >2/3VCC >1/3VCC 1 0 導通 <2/3VCC >1/3VCC 1 不變 不變

（2）秒、分、時計數(shù)器

U1到U6 六個74LS161構成數(shù)字鐘的秒、分、時計數(shù)器。

U1、U2共同構成秒計數(shù)器，它由兩個74LS161構成六--十進制的計數(shù)器，如圖四。U1作為秒個位十進制計數(shù)器，它的復位輸入RD、和置位輸入LD都接低電平，秒信號脈沖作為計數(shù)脈沖輸入到CP1端，輸出端C控制U2秒十位計數(shù)器的計數(shù)脈沖輸入。Q1、Q2、Q3、Q4作為秒個位的計時值送至秒個位七段顯示譯碼/驅動器。?

U2作為秒十位六進制計數(shù)器，它的計數(shù)脈沖輸入受到秒個位U1的控制，其計數(shù)器使能端EP、ET與U1的輸出端C相連接。當U2計數(shù)器計到0011，即清零信號到復位輸入端時，Q1、Q2、Q3、Q4輸出的都是零。Q1、Q2、Q3、Q4作為秒十位的計時值送至秒十位七段顯示譯碼/驅動器。U3、U4分別構成分個位十進制和分十位六進制計數(shù)器，如圖四。U3、U4與U1、U2的連接方法相似。當計數(shù)器輸出為01011001狀態(tài)，U3（U1）、U4（U2）的LD端同時為“0”，使計數(shù)器立即返回到00000000狀態(tài)。這樣就構成了六十進制計數(shù)器。?

圖四 六十進制計數(shù)器

U5、U6共同構成時計數(shù)器，它由兩個74LS161構成六十進制的計數(shù)器?

如圖五。U5作為時十位計數(shù)器，它的復位輸入RD、和置位輸入LD都接低電平，時信號脈沖作為計數(shù)脈沖輸入到CP1端，輸出端C控制U6秒十位計數(shù)器的計數(shù)脈沖輸入。Q1、Q2、Q3、Q4作為秒個位的計時值送至秒個位七段顯示譯碼/驅動器。當計數(shù)器輸出為00100100狀態(tài)，U5、U6的LD端同時為“0”，使計數(shù)器立即返回到00000000狀態(tài)。這樣就構成了二十四進制計數(shù)器。

U12

圖五

二十四進制計數(shù)器

（3）顯示譯碼/驅動器和LED七段數(shù)碼顯示管

六個74LS248集成電路構成數(shù)字鐘的七段數(shù)碼顯示管顯示譯碼/驅動器。74LS248七段顯示譯碼器輸出高電平有效，將8421BCD碼譯成七段（a、b、c、d、e、f、g）輸出，用以直接驅動LED七段數(shù)碼顯示對應的十進制數(shù)。74LS248的顯示功能：

顯示功能見功能表的上半部分。[DCBA]是二進制碼輸入，要正確的執(zhí)行顯示功能，有關的功能端必須接合適的邏輯電平，這些功能端的作用隨后介紹。對于0～9輸入，[DCBA]相當BCD8421碼。當超過9以后，譯碼器仍然有字型輸出，具體見圖六。當[DCBA]=1111時，數(shù)碼管熄滅。實驗時要在筆劃段電極串聯(lián)電阻，以保護LED數(shù)碼管。表1 中規(guī)模顯示譯碼器74LS248的功能表 十進制

或功能 輸

入

輸

出

D

C

B

A

a

b

c

d

e

f

g 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 H H H H H H H H H H H H H H H H H ′ ′ ′ ′ ′ ′ ′ ′ ′ ′ ′ ′ ′

′ L

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L

圖六 74LS248顯示字型與輸入的對應關系

如圖七，六個LED七段數(shù)碼顯示管利用不同發(fā)光段組合的方式顯示不同數(shù)碼，都采用+5V電源作為每段發(fā)光二極管的驅動電源。需要發(fā)光的段為高電平，不發(fā)光的段為低電平。設計中采用共陰極數(shù)碼管，每段發(fā)光二極管的正向降壓，隨顯示光的顏色有所不同，通常約2V～3V，點亮電流在5～10mA。六個LED七段數(shù)碼顯示管分別顯示秒個位、十位；分個位、十位；時個位、十位的計數(shù)十進制數(shù)

圖七 顯示譯碼/驅動器和數(shù)碼顯示管（4）分頻器

分頻器電路是由三個74LS90構成，如圖八。74LS90是異步十進制計數(shù)器，它由一個一位二進制計數(shù)器和一個異步五進制計數(shù)器組成。將QA與CP2相連，計數(shù)脈沖由CP1端輸入，輸出由QA～QD引出，即得到十進制計數(shù)器。只有在復位輸入R0(1)= R0(2)=0和置位輸入S9(1)= S9(2)=0時，才能夠在計數(shù)脈沖（下降沿）作用下實現(xiàn)二—五—十進制加計算。因為要對輸入的脈沖進行三次10分頻，三片74LS90的復位輸入R0(1)、R0(2)和置位輸入S9(1)、S9(2)都接低電平。振蕩器輸出的方波脈沖計數(shù)器作為U1的CP1端的輸入時鐘脈沖，U1的QD端的輸出脈沖作為U2的CPA端的輸入時鐘脈沖，U2的QD端的輸出脈沖作為U3的CP1端的輸入時鐘脈沖，U3的QD端的輸出脈沖fO=fS/103???????=1HZ，即為秒信號方波脈沖，成為秒、分、時計數(shù)器的計數(shù)脈沖和時間校準信號。

將JK觸發(fā)器的J、K端都接在高電平，Qn+1=JQn+KQn=Qn,每輸入一個時鐘脈沖后，觸發(fā)器翻轉一次，觸發(fā)器處于計數(shù)狀態(tài)。經(jīng)過觸發(fā)器的二分頻，Q端輸出為500HZ的脈沖作為低音脈沖。

經(jīng)過U1、U2計數(shù)器的二次十分頻，輸出的脈沖頻率為10HZ，作為秒校時脈沖。

圖八

分頻器 附74LS90二—五—十進制計數(shù)器功能圖 復位輸入 置位輸入 輸出

R0(1)R0(2)S9(1)S9(2)QA QB QC QD H H L × L L L L H H × L L L L L × × H H H L L H L × L × 計數(shù) L × × L 計數(shù) × L L × 計數(shù) × L × L 計數(shù)

JK觸發(fā)器的功能表 J K Qn Qn+1 說明 0 0 0 0 輸出狀態(tài)不變 1

0 1 0 0 輸出狀態(tài)與J端狀態(tài)相同

0 0 0 1 輸出狀態(tài)與K端狀態(tài)相同

1 1 0 1 每輸入一個脈沖輸出狀態(tài)改變一次

0

（五）報時電路

整點報時電路要求在每個整點發(fā)出音響，因此需要對每個整點進行時間譯碼，以其輸出驅動音響控制電路。如圖九。

若要在每一整點發(fā)出五低音、一高音報時，需要對59分50秒到59分59秒進行時間譯碼。QD4～QA4是分十位輸出，QD3～QA3是分個位輸出，QD2～QA2是秒十位輸出，QD1～QA1秒個位輸出。在59分時，A= QC4 QA4 QD3 QA3=1；在50秒時，B= QC2 QA2=1；秒個位為0、2、4、6、8秒時，QA1=0,C= QA1=1；因而F1=ABC= QC4QA4 QD3 QA3 QC2 QA2 QA1僅在59分50秒、52秒、54秒、56秒、58秒時等于1，故可以用F1作低音的控制信號。當計數(shù)器每計到59分59秒時，A= QC4 QA4 QD3QA3=1,D= QC2 QA2 QD1 QA1=1,此時F2=AD=1。把F2接至JK觸發(fā)器控制端J端，CP端加秒脈沖，則再計1秒到達整點時F3=1,故可用F3作一次高音控制信號。

用F1控制5次低音、F3控制高音，經(jīng)音響放大器放大，每當“分”和“秒”計數(shù)器累計到59分50、52、54、56、58秒發(fā)出頻率為500HZ的五次低音，0分0秒時發(fā)出頻率為1000HZ的一次高音，每次音響的時間均為一秒鐘，實現(xiàn)了整點報時的功能。

圖九

整點報時電路

四、原理圖（見最后一頁）

五、元器件明細表

序號 元器件名稱 型號規(guī)格 數(shù)量（個）備注 U0 集成定時器 5G555定時器 1 構成多諧振蕩器 U1～U6 同步加法計數(shù)器 74161 6 構成模加法計數(shù)器 U7～U9 異步十進制計數(shù)器 74LS90 3 構成分頻器

U10 七端顯示譯碼器 74LS248 6 分別顯示秒、分、時的數(shù)字 U11～U12 與非門 多輸入與非門 2 U13 J-K觸發(fā)器

C1、C2 電容C1=C2=104pf R1 R2 電阻R1 =2K、R2=5.1K R、R` 電阻R=1k,R`=47 U14 U20 門器件 非門 1

U15～U19 門器件 與門 6 多輸入與門 U21～U23 門器件 與非門 3 多輸入與非門 U24 觸發(fā)器 J-K觸發(fā)器 1 U25 晶體三級管 U26 喇叭實現(xiàn)鬧鈴

六、設計體會

在整個課程設計完后，總的感覺是：有收獲。以前上課都是上一些最基本的東西，而現(xiàn)在卻可以將以前學的東西作出有實際價值的東西。在這個過程中，我的確學得到很多在書本上學不到的東西，如：如何利用現(xiàn)有的元件組裝得到設計要求，如何找到錯誤的原因，如何利用計算機來畫圖等等。但也遇到了不少的挫折，有時遇到了一個錯誤怎么找也找不到原因所在，找了老半天結果卻是芯片的管腳接錯了，有時更是忘接電源了。在學習中的小問題在課堂上不可能犯，在動手的過程中卻很有可能犯。特別是在接電路時，一不小心就會犯錯，而且很不容易檢查出來。但現(xiàn)在回過頭來看，還是挺有成就感的。

七、參考文獻

姚福安.電子電路設計與實踐.山東科學技術出版社第一版.2002 楊志亮.電路原理圖設計技術.西北工業(yè)大學出版社第一版.2003 閻石.數(shù)字電子技術基礎..高等教育出版社第四版.1998 童詩白.模擬電子技術基礎.高等教育出版社第三版.2001 康華光.電子技術基礎.高等教育出版社.2002 蘇止麗.數(shù)字電子電路實驗.武漢理工大學.2003 陳明義.電子技術課程設計使用教程 中南大學出版社第一版.2002

回答者： 命途多舛0913-一

級

2008-1-5 21:54

數(shù)字電子時鐘課程設計

題目： 數(shù)字電子時鐘課程設計

目 錄

一、設計任務及設計要求…………………………………………（3）

二、設計方案論證 …………………………..………….（3）

1.總體方案及框圖

2.各部分論證

三、單元電路設計…………………………………………………（4）

1.振蕩器 ………………………………………………………（4）

2.秒、分、時計數(shù)器…………………………………………（5）

3.顯示譯碼/驅動器和LED七段數(shù)碼顯示管……………….（6）

4.分頻器……………………………………………………（7）

5.報時電路…………………………………………………（9）

四、總體電路設計及原理………………………………………（13）

五、元器件明細表………………………………………………（10）

六、心得體會……………………………………………………（11）

七、參考文獻……………………………………………………（11）

一、設計任務及設計要求

1.設計任務

數(shù)字電子鐘的邏輯電路

2.設計要求

（1）由晶振電路產(chǎn)生1HZ的校準秒信號。

（2）設計一個有“時”、“分”、“秒”（23小時59分59秒）顯示切且具有校時、校分、校秒的功。

（3）整點報時功能。要求整點差10秒開始每隔1秒鳴叫一次，共五次，每次持續(xù)時間為一秒，前五次為500赫茲的聲音，最后依次為1000赫茲的聲音。

（4）用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘，并在實驗箱上進行組裝和調試。

（5）劃出框圖和邏輯電路圖，寫出設計，實驗總結報告。

二、設計方案論證

數(shù)字鐘原理框圖如圖1所示，電路一般包括以下幾個部分：振蕩器、分頻器、譯碼顯示電路、時分秒計數(shù)器、校時電路、報時電路。

圖一

對于各個部分而言

數(shù)字鐘計時的標準信號應該是頻率相當穩(wěn)定的1HZ秒脈沖，所以要設置標準時間源。?

數(shù)字鐘計時周期是24小時，因此必須設置24小時計數(shù)器，他應由模為60的秒計數(shù)器和分計數(shù)器及模為24的時計數(shù)器組成，秒、分、時由七段數(shù)碼管顯示。?

為使數(shù)字鐘走時與標準時間一致，校時電路是必不可少的。設計中采用開關控制校時直接用秒脈沖先后對“時”“分”“秒”計數(shù)器進行校時操作。? 能進行整點報時。在從59分50秒開始，每隔2秒鐘發(fā)出一次低音“嘟”的信號，連續(xù)五次，最后一次要求最高音“嘀”的信號，此信號結束即達到正點。?

三、單元電路設計

1.各獨立功能部件的設計

（1）、振蕩器

振蕩器是計時器的核心，其作用是產(chǎn)生一個標準頻率的脈沖信號振蕩頻率的精度和

穩(wěn)定度決定了數(shù)字鐘的質量。第一種方

案采用石英晶體振蕩器，如圖二。使用

振蕩頻率為32768HZ的石英晶體和反

向器構成一個穩(wěn)定性極好、精度較高的時間信號源。改變電容C可以

圖 二 石英晶體振蕩器

振蕩器的頻率進行微調，再通過一個反相器，輸出32768HZ的方波將此方波的頻率進行15次二分頻后，在輸出端剛好可得到頻率為1HZ的脈沖信號。

第二種方案如圖三采用集成電路555定時器與RC組成的多諧振蕩器。輸出的脈沖頻率為fS=1/[(R1+2R2)C1ln2]=1KHZ，周期T=1/fS=1ms。若參數(shù)選擇：R1=R2=10K歐姆，C1=47uF時，可以得到秒脈沖信號。

圖三 方波信號發(fā)生器

附555定時器的功能表

輸 出 輸 出

閥值輸入（v11）觸發(fā)輸入（v12）復位（RD）輸出（VO）發(fā)電管T × × 0 0 導通

<2/3VCC <1/3VCC 1 1 截止

>2/3VCC >1/3VCC 1 0 導通

<2/3VCC >1/3VCC 1 不變 不變

（2）秒、分、時計數(shù)器

U1到U6 六個74LS161構成數(shù)字鐘的秒、分、時計數(shù)器。

U1、U2共同構成秒計數(shù)器，它由兩個74LS161構成六--十進制的計數(shù)器，如圖四。U1作為秒個位十進制計數(shù)器，它的復位輸入RD、和置位輸入LD都接低電平，秒信號脈沖作為計數(shù)脈沖輸入到CP1端，輸出端C控制U2秒十位計數(shù)器的計數(shù)脈沖輸入。Q1、Q2、Q3、Q4作為秒個位的計時值送至秒個位七段顯示譯碼/驅動器。?

U2作為秒十位六進制計數(shù)器，它的計數(shù)脈沖輸入受到秒個位U1的控制，其計數(shù)器使能端EP、ET與U1的輸出端C相連接。當U2計數(shù)器計到0011，即清零信號到復位輸入端時，Q1、Q2、Q3、Q4輸出的都是零。Q1、Q2、Q3、Q4作為秒十位的計時值送至秒十位七段顯示譯碼/驅動器。

U3、U4分別構成分個位十進制和分十位六進制計數(shù)器，如圖四。U3、U4與U1、U2的連接方法相似。當計數(shù)器輸出為01011001狀態(tài)，U3（U1）、U4（U2）的LD端同時為“0”，使計數(shù)器立即返回到00000000狀態(tài)。這樣就構成了六十進制計數(shù)器。?

圖四 六十進制計數(shù)器

U5、U6共同構成時計數(shù)器，它由兩個74LS161構成六十進制的計數(shù)器? 如圖五。U5作為時十位計數(shù)器，它的復位輸入RD、和置位輸入LD都接低電平，時信號脈沖作為計數(shù)脈沖輸入到CP1端，輸出端C控制U6秒十位計數(shù)器的計數(shù)脈沖輸入。Q1、Q2、Q3、Q4作為秒個位的計時值送至秒個位七段顯示譯碼/驅動器。當計數(shù)器輸出為00100100狀態(tài)，U5、U6的LD端同時為“0”，使計數(shù)器立即返回到00000000狀態(tài)。這樣就構成了二十四進制計數(shù)器。

U12 圖五 二十四進制計數(shù)器

（3）顯示譯碼/驅動器和LED七段數(shù)碼顯示管

六個74LS248集成電路構成數(shù)字鐘的七段數(shù)碼顯示管顯示譯碼/驅動器。74LS248七段顯示譯碼器輸出高電平有效，將8421BCD碼譯成七段（a、b、c、d、e、f、g）輸出，用以直接驅動LED七段數(shù)碼顯示對應的十進制數(shù)。74LS248的顯示功能：

顯示功能見功能表的上半部分。[DCBA]是二進制碼輸入，要正確的執(zhí)行顯示功能，有關的功能端必須接合適的邏輯電平，這些功能端的作用隨后介紹。對于0～9輸入，[DCBA]相當BCD8421碼。當超過9以后，譯碼器仍然有字型輸出，具體見圖六。當[DCBA]=1111時，數(shù)碼管熄滅。實驗時要在筆劃段電極串聯(lián)電阻，以保護LED數(shù)碼管。

表1 中規(guī)模顯示譯碼器74LS248的功能表

圖六 74LS248顯示字型與輸入的對應關系

如圖七，六個LED七段數(shù)碼顯示管利用不同發(fā)光段組合的方式顯示不同數(shù)碼，都采用+5V電源作為每段發(fā)光二極管的驅動電源。需要發(fā)光的段為高電平，不發(fā)光的段為低電平。設計中采用共陰極數(shù)碼管，每段發(fā)光二極管的正向降壓，隨顯示光的顏色有所不同，通常約2V～3V，點亮電流在5～10mA。六個LED七段數(shù)碼顯示管分別顯示秒個位、十位；分個位、十位；時個位、十位的計數(shù)十進制數(shù)

圖七 顯示譯碼/驅動器和數(shù)碼顯示管

（4）分頻器

分頻器電路是由三個74LS90構成，如圖八。74LS90是異步十進制計數(shù)器，它由一個一位二進制計數(shù)器和一個異步五進制計數(shù)器組成。將QA與CP2相連，計數(shù)脈沖由CP1端輸入，輸出由QA～QD引出，即得到十進制計數(shù)器。只有在復位輸入R0(1)= R0(2)=0和置位輸入S9(1)= S9(2)=0時，才能夠在計數(shù)脈沖（下降沿）作用下實現(xiàn)二—五—十進制加計算。因為要對輸入的脈沖進行三次10分頻，三片74LS90的復位輸入R0(1)、R0(2)和置位輸入S9(1)、S9(2)都接低電平。振蕩器輸出的方波脈沖計數(shù)器作為U1的CP1端的輸入時鐘脈沖，U1的QD端的輸出脈沖作為U2的CPA端的輸入時鐘脈沖，U2的QD端的輸出脈沖作為U3的CP1端的輸入時鐘脈沖，U3的QD端的輸出脈沖fO=fS/103???????=1HZ，即為秒信號方波脈沖，成為秒、分、時計數(shù)器的計數(shù)脈沖和時間校準信號。

將JK觸發(fā)器的J、K端都接在高電平，Qn+1=JQn+KQn=Qn,每輸入一個時鐘脈沖后，觸發(fā)器翻轉一次，觸發(fā)器處于計數(shù)狀態(tài)。經(jīng)過觸發(fā)器的二分頻，Q端輸出為500HZ的脈沖作為低音脈沖。

經(jīng)過U1、U2計數(shù)器的二次十分頻，輸出的脈沖頻率為10HZ，作為秒校時脈沖。

圖八 分頻器

附74LS90二—五—十進制計數(shù)器功能圖

復位輸入 置位輸入 輸出 R0(1)R0(2)S9(1)S9(2)QA QB QC QD H H L × L L L L H H × L L L L L × × H H H L L H L × L × 計數(shù)

L × × L 計數(shù)

× L L × 計數(shù)

× L × L 計數(shù)

JK觸發(fā)器的功能表

J K Qn Qn+1 說明

0 0 0 0 輸出狀態(tài)不變1

0 1 0 0 輸出狀態(tài)與J端狀態(tài)相同0 0 0 1 輸出狀態(tài)與K端狀態(tài)相同1 1 0 1 每輸入一個脈沖輸出狀態(tài)改變一次0

（五）報時電路

整點報時電路要求在每個整點發(fā)出音響，因此需要對每個整點進行時間譯碼，以其輸出驅動音響控制電路。如圖九。

若要在每一整點發(fā)出五低音、一高音報時，需要對59分50秒到59分59秒進行時間譯碼。QD4～QA4是分十位輸出，QD3～QA3是分個位輸出，QD2～QA2是秒十位輸出，QD1～QA1秒個位輸出。在59分時，A= QC4 QA4 QD3 QA3=1；在50秒時，B= QC2 QA2=1；秒個位為0、2、4、6、8秒時，QA1=0,C= QA1=1；因而F1=ABC= QC4QA4 QD3 QA3 QC2 QA2 QA1僅在59分50秒、52秒、54秒、56秒、58秒時等于1，故可以用F1作低音的控制信號。

當計數(shù)器每計到59分59秒時，A= QC4 QA4 QD3QA3=1,D= QC2 QA2 QD1 QA1=1,此時F2=AD=1。把F2接至JK觸發(fā)器控制端J端，CP端加秒脈沖，則再計1秒到達整點時F3=1,故可用F3作一次高音控制信號。

用F1控制5次低音、F3控制高音，經(jīng)音響放大器放大，每當“分”和“秒”計數(shù)器累計到59分50、52、54、56、58秒發(fā)出頻率為500HZ的五次低音，0分0秒時發(fā)出頻率為1000HZ的一次高音，每次音響的時間均為一秒鐘，實現(xiàn)了整點報時的功能。

圖九 整點報時電路

四、原理圖（見最后一頁）

五、元器件明細表

序號 元器件名稱 型號規(guī)格 數(shù)量（個）備注

U0 集成定時器 5G555定時器 1 構成多諧振蕩器 U1～U6 同步加法計數(shù)器 74161 6 構成模加法計數(shù)器

U7～U9 異步十進制計數(shù)器 74LS90 3 構成分頻器

U10 七端顯示譯碼器 74LS248 6 分別顯示秒、分、時的數(shù)字

U11～U12 與非門 多輸入與非門 2 U13 J-K觸發(fā)器 1

C1、C2 電容 2 C1=C2=104pf R1 R2 電阻 2 R1 =2K、R2=5.1K R、R` 電阻 2 R=1k,R`=47 U14 U20 門器件 非門 1

U15～U19 門器件 與門 6 多輸入與門

U21～U23 門器件 與非門 3 多輸入與非門

U24 觸發(fā)器 J-K觸發(fā)器 1 U25 晶體三級管 1 U26 喇叭 1 實現(xiàn)鬧鈴

六、設計體會

在整個課程設計完后，總的感覺是：有收獲。以前上課都是上一些最基本的東西，而現(xiàn)在卻可以將以前學的東西作出有實際價值的東西。在這個過程中，我的確學得到很多在書本上學不到的東西，如：如何利用現(xiàn)有的元件組裝得到設計要求，如何找到錯誤的原因，如何利用計算機來畫圖等等。但也遇到了不少的挫折，有時遇到了一個錯誤怎么找也找不到原因所在，找了老半天結果卻是芯片的管腳接錯了，有時更是忘接電源了。在學習中的小問題在課堂上不可能犯，在動手的過程中卻很有可能犯。特別是在接電路時，一不小心就會犯錯，而且很不容易檢查出來。但現(xiàn)在回過頭來看，還是挺有成就感的。

第五篇：嵌入式電子鬧鐘時鐘課程設計

#include //頭文件 #include #define uchar unsigned char //宏定義 #define uint unsigned int //位定義

sbit rs=P2^5;//液晶位定義 sbit lcden=P2^7;sbit s1=P2^0;//時間功能切換按鍵 sbit s2=P2^1;//按鍵加 sbit s3=P2^3;//按鍵減

sbit s4=P2^4;//鬧鐘功能切換鍵 sbit rst=P1^5;//ds1302引腳定義 sbit io=P1^6;sbit sclk=P1^7;sbit beep=P3^0;//蜂鳴器

uchar num,count,shi,fen,miao,s1num,s2num, year,month,day,week,flag,flag1,year1,month1, day1,week1,shi1,fen1,miao1,year2,month2, day2,week2,shi2,fen2,miao2,year5,month5, day5,week5,shi5,fen5,miao5,wk,ashi,afen;//參數(shù)定義

uchar code table[]=“20--”;//液晶固定顯示 uchar code table1[]=“ : : 00:00”;/* uchar time_dat[7]={12,1,6,6,12,59,59};//年周月日時分秒 uchar write_add[7]={0x8c,0x8a,0x88,0x86,0x84,0x82,0x80};uchar read_add[7]={0x8d,0x8b,0x89,0x87,0x85,0x83,0x81};*/ void write_com(uchar com);//液晶寫指令函數(shù) void write_data(uchar date);//液晶寫數(shù)據(jù)函數(shù)

void write_ds1302(uchar add,uchar dat);//ds1302芯片寫指令函數(shù) void set_rtc();//ds1302時間設置函數(shù) void time_pros();//ds1302進制轉換函數(shù) void read_rtc();//ds1302讀時間函數(shù) void alarm();//鬧鐘函數(shù)

void delay(uint z)//延時函數(shù) { uint x,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);} void init()//初始化 { lcden=0;flag=0;flag1=0;write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x01);write_com(0x80);//液晶固定顯示，第一行 for(num=0;num<14;num++){ write_data(table[num]);delay(5);}

write_com(0x80+0x40);//液晶顯示第二行 for(num=0;num<20;num++){ write_data(table1[num]);delay(5);} }

void write_com(uchar com)//1602液晶寫指令 { rs=0;P0=com;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;}

void write_data(uchar date)//1602液晶寫寫數(shù)據(jù) { rs=1;P0=date;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;}

void write_sfm(uchar add,uchar date)//時分秒 { uchar shi3,ge;shi3=date/10;ge=date%10;write_com(0x80+0x40+add);write_data(0x30+shi3);write_data(0x30+ge);}

void write_nyr(uchar ad,uchar date)//年月日 { uchar shi4,ge2;shi4=date/10;ge2=date%10;write_com(0x80+ad);write_data(0x30+shi4);write_data(0x30+ge2);}

void write_week(uchar wk)//星期按西方星期設置{ write_com(0x80+11);switch(wk){ case 1: write_data('S');delay(5);write_data('U');delay(5);write_data('N');break;

case 2: write_data('M');delay(5);write_data('O');delay(5);write_data('N');break;

case 3: write_data('T');

星期天為第一天 delay(5);write_data('U');delay(5);write_data('E');break;

case 4: write_data('W');delay(5);write_data('E');delay(5);write_data('D');break;

case 5: write_data('T');delay(5);write_data('H');delay(5);write_data('U');break;

case 6: write_data('F');delay(5);write_data('R');delay(5);write_data('T');break;

case 7: write_data('S');delay(5);write_data('A');delay(5);write_data('T');break;

} }

void keyscan()//{ if(s1==0){ delay(5);

按鍵函數(shù) if(s1==0){ write_com(0x0f);s1num++;//記錄按鍵次數(shù) flag=1;flag1=1;while(!s1);

switch(s1num)//光標閃爍點定位 { case 1:write_com(0x80+0x40+6);//秒 break;

case 2:write_com(0x80+0x40+3);//分 break;

case 3:write_com(0x80+0x40+0);//時 break;

case 4:write_com(0x80+11);//星期 break;case 5:write_com(0x80+8);//日 break;

case 6:write_com(0x80+5);//月 break;

case 7:write_com(0x80+2);//年 break;

case 8:s1num=0;write_com(0x0c);//設置開顯示光標不顯示 關閉時間設置

set_rtc();flag=0;break;}

} }

if(s1num!=0)//按鍵加減 { if(s2==0)//加按鍵函數(shù) { delay(10);if(s2==0){

while(!s2);switch(s1num)//根據(jù)功能鍵相應次數(shù)做出調節(jié) { case 1: miao++;//秒加 if(miao==60)miao=0;write_sfm(6,miao);write_com(0x80+0x40+6);break;

case 2: fen++;// if(fen==60)fen=0;write_sfm(3,fen);write_com(0x80+0x40+3);break;

case 3: shi++;// if(shi==24)shi=0;write_sfm(0,shi);write_com(0x80+0x40+0);break;

case 4: week++;// if(week==8)week=1;write_week(week);write_com(0x80+11);break;

case 5: day++;// if(day==32)day=1;write_nyr(8,day);write_com(0x80+8);break;

case 6: month++;//分加 時加 星期加日加 月加

if(month==13)month=1;write_nyr(5,month);write_com(0x80+5);break;

case 7: year++;//年加 if(year==100)year=0;write_nyr(2,year);write_com(0x80+2);break;

}

}

}

if(s3==0)//減按鍵函數(shù)同上 { delay(10);if(s3==0){ while(!s3);switch(s1num)//根據(jù)功能鍵相應次數(shù)做出調節(jié) { case 1: miao--;if(miao==-1)miao=59;write_sfm(6,miao);write_com(0x80+0x40+6);break;

case 2: fen--;if(fen==-1)fen=59;write_sfm(3,fen);write_com(0x80+0x40+3);break;

case 3: shi--;if(shi==-1)shi=23;write_sfm(0,shi);write_com(0x80+0x40+0);break;

case 4: week--;if(week==-1)week=7;write_week(week);write_com(0x80+11);break;

case 5: day--;if(day==-1)day=31;write_nyr(8,day);write_com(0x80+8);break;

case 6: month--;if(month==-1)month=12;write_nyr(5,month);write_com(0x80+5);break;

case 7: year--;if(year==-1)year=99;write_nyr(2,year);write_com(0x80+2);break;

}

} }

}

if(s4==0)// { delay(5);

鬧鐘按鍵 if(s4==0){ write_com(0x0f);//光標閃爍 s2num++;//記錄按鍵次數(shù) flag=1;while(!s4);switch(s2num)//光標閃爍點定位 { case 1:write_com(0x80+0x40+13);//分 break;

case 2:write_com(0x80+0x40+10);//時 break;

case 3:write_com(0x0c);//關閉鬧鐘設置 flag=0;s2num=0;break;

}

} }

if(s2num!=0)//鬧鐘設置 { if(s2==0)//鬧鐘加 { delay(10);if(s2==0){ while(!s2);switch(s2num)//根據(jù)功能鍵相應次數(shù)做出調節(jié) { case 1: afen++;if(afen==60)afen=0;write_sfm(13,afen);write_com(0x80+0x40+13);break;

case 2: ashi++;if(ashi==24)ashi=0;write_sfm(10,ashi);write_com(0x80+0x40+10);break;

} } }

if(s3==0)//鬧鐘減 { delay(10);if(s3==0){ while(!s3);switch(s2num)//根據(jù)功能鍵相應次數(shù)做出調節(jié) { case 1: afen--;if(afen==-1)afen=59;write_sfm(13,afen);write_com(0x80+0x40+13);break;

case 2: ashi--;if(ashi==-1)ashi=23;write_sfm(10,ashi);write_com(0x80+0x40+10);break;

} } }

} }

void wirte_ds1302_byte(uchar dat)//ds1302字節(jié)寫 { uchar i;for(i=0;i<8;i++){ sclk=0;io=dat&0x01;dat=dat>>1;sclk=1;} }

void write_ds1302(uchar add,uchar dat)//ds1302寫函數(shù) { rst=0;_nop_();// 空操作 sclk=0;_nop_();rst=1;_nop_();wirte_ds1302_byte(add);wirte_ds1302_byte(dat);rst=0;io=1;sclk=1;}

uchar read_ds1302(uchar add)//ds1302{ uchar i,value;rst=0;_nop_();// 空操作 sclk=0;_nop_();rst=1;_nop_();wirte_ds1302_byte(add);for(i=0;i<8;i++){ value=value>>1;sclk=0;if(io){ value=value|0x80;} sclk=1;} rst=0;_nop_();// 空操作 sclk=0;_nop_();

讀函數(shù) sclk=1;io=1;return value;}

void set_rtc()//ds1302時間設置 { write_ds1302(0x8e,0x00);//關寫保護

year1=year/10;//轉換為十六進制 year=year%10;year=year+year1*16;write_ds1302(0x8c,year);

week1=week/10;week=week%10;week=week+week1*16;write_ds1302(0x8a,week);

month1=month/10;month=month%10;month=month+month1*16;write_ds1302(0x88,month);

day1=day/10;day=day%10;day=day+day1*16;write_ds1302(0x86,day);

shi1=shi/10;shi=shi%10;shi=shi+shi1*16;write_ds1302(0x84,shi);

fen1=fen/10;fen=fen%10;fen=fen+fen1*16;write_ds1302(0x82,fen);

miao1=miao/10;miao=miao%10;miao=miao+miao1*16;write_ds1302(0x80,miao);

write_ds1302(0x8e,0x80);//開寫保護 flag1=0;}

void read_rtc()//從ds1302中讀時間 { year2=read_ds1302(0x8d);week2=read_ds1302(0x8b);month2=read_ds1302(0x89);day2=read_ds1302(0x87);shi2=read_ds1302(0x85);fen2=read_ds1302(0x83);miao2=read_ds1302(0x81);}

void time_pros()//進制 {

year5=year2/16;year2=year2%16;year2=year2+year5*10;

month5=month2/16;month2=month2%16;month2=month2+month5*10;

day5=day2/16;day2=day2%16;day2=day2+day5*10;

shi5=shi2/16;shi2=shi2%16;shi2=shi2+shi5*10;

fen5=fen2/16;fen2=fen2%16;fen2=fen2+fen5*10;

miao5=miao2/16;miao2=miao2%16;miao2=miao2+miao5*10;

從ds1302中讀出的時間轉換為十

}

void display()//顯示函數(shù) { write_sfm(6,miao2);write_com(0x80+0x40+6);

write_sfm(3,fen2);write_com(0x80+0x40+3);

write_sfm(0,shi2);write_com(0x80+0x40+0);

write_week(week2);write_com(0x80+11);

write_nyr(8,day2);write_com(0x80+8);

write_nyr(5,month2);write_com(0x80+5);

write_nyr(2,year2);write_com(0x80+2);

if((ashi==shi2)&&(afen==fen2)){ alarm();} }

void alarm()// 鬧鐘 { beep=0;delay(1000);beep=1;} void main()//主函數(shù) { init();//初始化 while(1){ keyscan();//按鍵函數(shù)

if(flag==0){ keyscan();read_rtc();time_pros();display();}

} }