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1、 课 程 设 计课 程 低频与数字电路课程设计 题 目 数字电子钟的设计 院 系 电子科学学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 年 月 日 课程设计任务书课程 低频与数字电路课程设计题目 数字电子钟的设计专业 姓名 学号 主要内容、基本要求、主要参考资料等主要内容：设计一个数字电子钟，能显示小时、分钟和秒；能进行24小时和12小时转换；具有小时和分钟的校时功能。基本要求：1.画出数字电子钟的结构框图。2.画出系统原理电路图。3.用EWB进行仿真实验。4.按要求完成课程设计报告，交激光打印报告和电子文档。主要参考资料：1 阎石.数字电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2001.2 彭介
2、华.电子技术课程设计指导M.北京：高等教育出版社，1997.3 孙梅生.电子技术基础课程设计M.北京：高等教育出版社，1998.4 高吉祥. 电子技术基础实验与课程设计M.北京：电子工业出版社，2002.完成期限 指导教师 专业负责人 年 月 日一、任务技术指标设计一个数字电子钟（1）能显示小时、分钟和秒；（2）能进行24小时和12小时转换；（3）具有小时和分钟的校时功能。二、总体设计思想1.基本原理该数字钟由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器和校时电路等六部分组成。振荡器产生的钟标信号送到分频器，分频电路将时标信号分成每秒一次的方波秒信号。秒信号送入计数器进行计数，累计60次送入一个分信
3、号，分信号累计60次送入一个时信号，并把累计的结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。“秒”的显示由两级计数器和译码器组成的六十进制计数电路实现：“分”的显示电路与“秒”相同，“时”的显示由两级计数器和译码器组成的二十四进制计数电路来实现。所有计时结果由六位LED七段显示器显示出来。校时电路对“时”和“分”进行校时。电路通过一个选通开关可进行二十四小时和十二小时的转换。2.系统框图如图：振荡器产生的钟标信号送到分频器，分频电路将时标信号送至计数器。计数器通过译码显示把累计的结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。整个过程中可选择用校时电路进行校时。分频器振荡器60进制秒计数器时计数器6
4、0进制分计数器24进制时计数器译码器显示器译码器显示器译码器显示器校时电路系统框图三、具体设计（1）振荡器的设计在教材中，我们学过用555集成电路组成的多谐振荡器。它的振荡周期为T=T1+T2=（R1+2R2）Cln2振荡频率为f=1/T=1/(R1+2R2)Cln2根据电路需要设f=1KHZ,估算出R1=5.1K,R2=4.7K,C=0.1uF T=(5.1+2*4.7)*0.1*0.693*0.001=1.00485ms则f=1/T=0.995KHZ约等于1KHZ。电路图如下:仿真结果T=1.005ms和理论数据符合。（2）分频器的设计对于分频器的设计，我查了很多资料，最后选定了74LS9
5、0集成芯片。74LS90本身就是一个2分频和5分频的十进制计数器，自身可连成一个十个频的分频器。控制端接地，电路进入计数状态。将3片7490串接就可将振荡器的1KHZ转变为1HZ.分频电路的仿真图如下： 振荡器连接分频电路（3）分计数器和秒计数器的设计分计数器和秒计数器相同都是六十进制计数器。我选用了教材中介绍过的中规模集成74LS160十进制计数器。我的接法是将两片74160进行串行进位方式的连接，并采用置数法。将电路连接好后进行仿真，仿真结果为六十进制，证明电路连接正确。如图:（4） 时计数器的设计及安装 时计数器是24进制计数器。实现这个计数器我仍采用两片中规模集成计数器74LS160。
6、集成芯片的连接我仍按串行进位方式进行，并采用清零法。任务要求能进行二十四进制和十二进制转换，所以用一个选通电路进行切换，电路连好后进行仿真，仿真结果如下图。切换至十二进制 切换至二十四进制 （5）、译码显示电路译码电路的功能是将“秒”“分”“时”计数器的输出代码进行编译，变成相应的数字。用于驱动LED七段译码器常用的有74LS48.74LS48是BCD-7段译码器/驱动器，专用于驱动LED七段共阳极显示数码管。由74LS48和LED七段共阳数码管组成一位数码显示电路。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，便可进行不同数字显示。（6）校时电路 当时钟指示不准或停摆时
7、，就需要校准时间。如图，分计时器的校时电路由5个与非门构成，其中U4和U5构成了一个最简单的RS触发器。U2的另一端接入秒的进位信号，U3的另一端接入秒信号也就是时标信号。当S1接高电位，S2接地时，U4输出低电位，秒的进位信号有校，电路正常工作。当S1接地S2接电源时U5输出低电位，秒信号有效，分的计数器进入快速计时状态，此时校分。时计时器的校时同分计时器的校时相同。四、结论这次的课程设计，我认真的思考，认真地做，收获颇多而且过得充实。我觉得数字钟的设计相对于其他的类似函数发生器的设计较为复杂，但是原理简单易懂，采用老师说的模块化设计使整个设计思路清晰明了。在制作过程中难免会遇到困难，但遇到
8、不会的地方，我就翻阅教材或资料，把不清楚的问题弄懂。整个过程下来，我感觉自己学会了好多东西。填补了学习过程中的漏洞。设计振荡器、计数器的时候我回顾了以前学过的旧知识，并成功的应用到了我的电路上。在做分频器的时候，我接触了不熟悉的集成芯片74LS90，学了新的知识而且锻炼了自学能力。 通过这次对数字钟的设计与制作，我了解了设计数字电路的程序，在设计电路的连接图中出过错误，后来查找发现是接错了导线，并且及时的改正过来。通过这次的设计学习，我能更加熟练的应用Protel了，而且对刚接触的EWB仿真软件也达到了基本的操作和掌握，设计这次的电子钟，让我很有成就感，尤其在仿真成功后更是感到高兴。真正体会到
9、了收获的乐趣.此外，我学会了写课程设计报告，锻炼了总结和归纳的能力。总之，这次的课程设计让我收获多多！ 五、附录1.原理图2.仿真图3.元件清单74LS60， 6个，74LS48译码器 6个，数码管 6个，74LS90 3个555定时器 1个，与非门 14个，反向器 5个， 单刀双掷开关 5个电阻 2个，小电容 2个。大庆石油学院课程设计成绩评价表课程名称题目名称学生姓名学号指导教师姓名职称序号评价项目指 标满分评分1工作量、工作态度和出勤率按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。202课程设计质量课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。453创新工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。54答辩能正确回答指导教师所提出的问题。30总分评语：指导教师： 年 月 日
