数电课程设计数字电子钟

题目：数字钟课程设计

学院：XXXXX

专业：XXXXX

班级：XXXX

姓名：XXXX

学号：XXXXX

指导老师：XXXXX

一、设计目的

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，用24小时制

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）

（2）24进制亦采用两片十进制计数器74LS160N扩展连接，设计24进制的计数器，显示0到23，在23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23（图）

（3）利用秒钟的置数信号（为低电平），取反后作为分钟各位的使能端（EP和ET）的控制信号，以实现分秒之间的进位功能。同理可以实现分时之间的进位功能

（4）显示功能 采用Multisim里面的DCD_HEX显示管进行时分秒的显示。将DCD_HEX显示管的四个针脚对应接到74LS160N的四个输出端

2.校对功能的实现

在设计电路图中的J1和J2开关。

（1）J1实现时钟的小时的调节，当鼠标按下开关，时钟的小时位的两片74LS160N成为独立的24进制的计数器，而不会受到秒钟和分钟的进位及置数的影响。鼠标按下J1

开关，时钟的小时位中的个位的使能控制端（EP和ET）都接高电平（Vcc），成为独立的24进制计数器，在0到23，循环显示，当计数到了想要调的小时数，松开J1开关即可将小时位置到预想的小时数。（图）

（2）J2 实现时钟的分钟的调节，当鼠标按下开关，时钟的分钟位的两片74LS160N成为独立的60进制的计数器，而不会受到秒钟的进位及置数的影响。鼠标按下J2开关，时钟的分钟位中的个位的使能控制端（EP和ET）都接高电平（Vcc），成为独立的60进制计数器，在0到60，循环显示，当计数到了想要调的小时数，松开J2开关即可将分钟位置到预想的分钟数。（图）

3.整点报时功能的实现（用灯亮表示到整点）

（1）整点报时的功能电路的设计

用两个555时基电路，一个接成单稳态电路，另一个接成多谐振荡电路，如下图

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其中开关用来产生触发脉冲。

原理：当开关断开时，单稳态电路的555的输入脚2处于高电平，则单稳态电路的555的输出脚3是低电平，则使第二片555的4脚低电平，即多谐振荡电路不工作，灯不亮。当开关瞬间闭合然后断开，产生一个脉冲，单稳态电路输出一个时宽为1.1R（2）C（2）高电平，此时多谐振荡555的4脚高电平，电路导通，产生多谐振荡，使得灯亮。当单稳态555产生的高电平消失，变为低电平时，灯灭。

此处将单稳态电路中R(2)=100K C(2)=1uf 则会产生高电平持续的时间约为0.11S。

多谐振荡电路中周期T=[R（4）+2R（3）]C * Ln2 当多谐振荡的周期越快，灯闪的越快，则看到的现象是灯几乎一直亮着。所以此处选取的R (3)=R(4)=1k, C=1uf .要是想要灯闪的快些可以减少多谐振荡电路里面的电阻和电容。下图为仿真的波形图

图中的红色小块是瞬间闭合和断开开关后产生的多谐振荡（此时灯闪烁）

则可以知道灯闪烁的时间为单稳态电路产生的高电平的持续时间0.11s

（2）报时电路的使用

只要讲上面报时电路产生触发脉冲的开关换成是秒钟和分钟都为59时，产生的低电平即可，如图

五、综合电路

其中计数器的脉冲周期可以调节成合适的周期，比如换成秒脉冲。图中是200HZ是因为为了调试的时候显示的速度快。从左到右分别为秒，分，时的显示。

六、设计总结和体会

此次的电子钟的设计，虽然不算复杂，但也耗费本人很多的精力。开始接触题目，查找相关资料，请教老师和同学，到亲手设计制作，连接电路，都花费我许多的精力，也很感谢老师的耐心解答和指导，感谢同学的帮助。

在整个设计过程中，自己对数电理论和实际的应用相结合又有了更深刻的理解，对知识的应用有了更深的认识，对自己独立思考，解决问题的能力有一定的提升。整个过程耗费不少时间和精力，但这些都是值得的。

此次的设计结果和方案，由于个人水平的限制，都还存在缺点，方案不一定是最优的，

连接的线路不一定是最简单的，线路不够简洁，整齐等等。有许多需要提高的地方，希望大家提出指导，也感谢在设计过程中给予我支持和帮助的老师同学