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1、数字电子技术课程设计报告题 目：数字电子钟班 级：学 号：姓 名：目 录一、任务书31设计任务32要求3二、正文41前言42任务分析43方案设计54元器件清单85体会8三、软件仿真9仿真截图9四、参考文献. 13 任 务 书1设计任务用中、小规模集成电路设计一台能显示时、分、秒的数字电子钟。2. 要求（1）采用LED显示累计时间“时”、“分”、“秒”。（2）设计一个数字计时器，可以完成00:00:00到23:59:59的计时功能，并在控制电路的作用下具有快速校时、快速校分功能。（3）通过Multisim软件平台，设计含小时，分钟，秒钟显示功能的数字时钟。 正 文1.前言数字钟是一种用数字电路技
2、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。2.任务分析（1）数字钟主要分为数码显示器、60进制和24进制计数器、频率振荡器和校时这几个部分。数字钟要完成显示需要6个数码管，八段的数码管需要译码器械才能显示，然后要实现时、分、秒的计时需要60进制计数器和24进制计数器，在在仿真软件中发生信号可以用函数发生器仿真，频率可以随意调整。60进制可能由10进制和6进制的计数器串联而成，而小时的24进制可以采用74LS90清零发实现。频率振荡器可以由晶体振荡器分频来提供，也可以由555定时来产生脉冲并分频为1HZ。主体思
3、路如下图所示：分频器振荡器秒计数器分计数器时计数器秒译码器分译码器时译码器分显示器秒显示器时显示器校时电路图1 主题思路框架图（2）74LS90是二、五、十进制异步计数器。异步计数器如果设定初态，在每个脉冲的作用下是按顺序变化的（态序）。二进制计数器的每一状态相当一最小项，当最后一个脉冲到来后，电路返回原状态。计数器74LS90的功能：直接置0（R0（1）R0（2）=1），直接置9（R9（1）R9（2）=1）。二进制计数（CP1输入Q0输出）五进制计数（CP2输入Q3Q2Q1输出）（3）在Multisim10.0仿真器件中，数码管分为需要译码器显示的和无需译码直接显示的两种，需要译码器的数码管
4、有共阳极和共阴极之分，此电路采用的是不需译码直接显示的数码管，这样就简化了电路，增加了调试的正确性。3.设计方案（1）振荡器振荡器可由晶振组成，也可以由555定时器组成。图-3中是由555定时器构成的1KHZ的自激振荡器，其原理是0.7(2R3+R4+R5)C4=1ms，f=1/t=1KHZ。计时是1HZ的脉冲才是1S计一次数，所以需要分频才能得到1HZ的脉冲，如图-4所示电路，是三个用十进制计数器74LS90串联而成的分频器，分频原理是在74LS90的输出端子中，从低位输入10个脉冲才从高位输出1个脉冲，这样一片74LS90就可以起十分频的作用，三个74LS90串联就构成了千分频的电路，输出
5、的便是1HZ的信号，从而达到目的。在仿真时，1HZ的频率太慢了，在实际中得到的时间不是1S计数一次，所以仿真都是用函数发生器代替，所以在数字钟总电路图中没有振荡器。图2 1K分频器（2）六十进制计数器“秒”、“分”电路都六十进制，它由一级十进制计数器和一级六进制计数器组成，如图3，采用两片74ls90串接起来构成“秒”、“分”计数器。图3 60进制计数器由图得知，U1是十进制计数器，U1的QD作为十进制的进位信号，74ls90计数器是十进制异步计数器，用反馈归零的方法实现十进制计数，U4和与非门构成六进制，其中与非门输出进位信号。（3）二十四进制计数器如图4，时计数电路由U1和U2俩部分组成。
6、当时个位U1计数为4，U2计数为2时，两片74LS90复零，从而构成24进制计数。图4 24进制计数器（4）数字时钟系统的组成利用上面的六十进制和二十四进制递增计数器子电路构成的数字钟系统如图5：.其中60C为60进制子电路，24C为24进制子电路。当按下开关J1，J2时分别为将“时”和“秒”的进位端直接接入秒脉冲，实现校时。由于Multisim可以仿真，并有函数发生器，最简单的校时方法就是通过开关用函数发生器对CLK端输入脉冲以改变显示的数值。此电路的设计就是采用这种方法校时的，虽可以只用一个函数发生器来实现同步，但调试时结果不能体现出来，所以用另外的函数发生器来实现校时。校时的具体设计方法
7、是：用一个单刀双掷开关切换计数功能与校时功能，另一端接计数器的脉冲输入端，开关置于函数发生器这一端便可以校时，置于计数器的进位端便是计时。不校正时间时开关都应打在与非门的那一端，校时时才用键盘操作改变开关的状态。图5 数字钟系统组成4.元器件清单器件数量四输入数码管6个74LS90N9个NE5551个电阻器3个电容器2个74LS00N与非门2个单刀双掷开关2个5.心得体会通过Multisim软件，可以很方便的实现计算机仿真和虚拟实验，与传统的实验方法相比，通过Multisim仿真可，设计与实验可以同步进行，且修改电路容易，连线直观。缺点是仿真中的虚拟实验的“时间”受仿真速度的影响，要比现实中的
8、“时间”慢很多，因此实验中所用的“秒”脉冲信号是用交流电压源，其频率接近1khz，仿真速度才相当于现实生活中的秒。所以为了仿真过程中便于观察，只好用交流电源替换“晶振”。实际应用中应把交流电源替换成1Hz的晶振分频电路。整个过程花了我们不少时间，主要是在调试时花了不少时间，其间换了不少器件，查了很多资料,有的器件在理论上可行，但在实际运行中就无法看到效果，所以调试花了我不少时间，有时无法找出错误便更换器件重新接线以使电路正常运行。Multisim软件有时会出问题，在理论上可行的电路在调试中未必能显示出来，这就需要不断地尝试才能得出正确的答案。在实际的操作过程中，能把理论中所学的知识灵活地运用起
9、来，并在调试中会遇到各种各样的问题，电路的调试提高了我们解决问题的能力，学会了在设计中独立解决问题，也包括怎样去查找问题。似乎所有的事都得自己新手去操作才会在脑海中留下深刻的印象，这个小小的课程设计让我可以熟练的操作Multisim软件，也了解了不少器件的功能的应用，也加深了对数字电路认识和理解。整个过程大部分是我独立完成的，感觉很难尤其是较时功能的实现,费了很长时间,但收获不小，发现调试的过程并不是想象中的那样简单，需要耐心、仔细地分析和解决问题，可以让我的性格更加沉稳。这样的课程设计很能培养我们的能力，让我们不再局限于书本上的知识。同时也花了不少的时间查阅资料，向同学请教，跟专业里的同学讨
10、论，整个方案经历了很多次的修改和优化。在课程设计的过程过对于老师上课讲的内容有了深层次的认识和理解。在此，一并深深地感谢你们。软 件 仿 真以下几张为Multisim数字时钟仿真的界面截图，其中每张图片都是以将要发生进位关系和刚发生过进位关系的时刻暂停仿真截图所得。通过右下角的传递函数所对应的时刻可以判断其截图的连续性。1下图为00时00分59秒时刻。2下图为00时01分01秒时刻。显然，系统可以从“秒”正常进位至“分”，并继续计时。3. 下图为00时59分54秒时刻。4. 下图为01时00分08秒时刻。显然，系统可以从“分”进位至“时”。5 下图为23时59分42秒时刻。6. 下图为00时00分04秒时刻。显然，系统正常执行24小时制循环。达到预期功能。参考文献1艾永乐数字电子技术基础中国电力出版社.2002陈志武数字电子技术基础西北工业大学出版社.2004.113. 阎石数字电子技术基础清华大学出版社.2009.24. 谢自美电子线路设计实验测试华中科技大学出版社.2000.7.
