數(shù)字時鐘課程設計報告

1、數(shù)字邏輯課程設計報告 題 目 數(shù)字時鐘 學院（部） 信息學院 專 業(yè) 計算機科學與技術 班 級 學生姓名 學 號 6 月 18 日至 6 月 21 日 共 1 周 指導教師（簽字） 數(shù)字時鐘摘要數(shù)字電子鐘是一種用數(shù)字顯示秒分時的記時裝置，與傳統(tǒng)的機械時鐘相比，它一般具有走時準確顯示直觀無機械傳動裝置等優(yōu)點，因而得到了廣泛的應用：小到人們的日常生活中的電子手表、電子鬧鐘，大到車站碼頭機場等公共場所的大型數(shù)字顯電子鐘。本課程設計是要通過簡單的邏輯芯片實現(xiàn)數(shù)字電子鐘。要點在于用555芯片連接輸出為一秒的多諧振蕩器用于時鐘的秒脈沖,用74ls160(10進制計數(shù)器)、74ls00(與非門芯片)等連接成

2、60和24進制的計數(shù)器,再通過數(shù)碼管顯示，構成簡單數(shù)字時鐘。關鍵詞 數(shù)字時鐘、計數(shù)器、555芯片、分頻器 技術要求1、能顯示24小時制的時、分、秒（23小時59分59秒）； 2、具有校時功能，可以分別對時或分進行單獨校時，使其校正到標準時間；3、用555定時器組成的多諧振蕩器產(chǎn)生時鐘脈沖，脈沖頻率穩(wěn)定在1khz；4、用三級74ls90組成千分頻器，用千分頻器將555多諧振蕩器產(chǎn)生的1khz時鐘脈沖降頻到1hz。目錄一、系統(tǒng)綜述 數(shù)字時鐘電路是一個典型的數(shù)字電路系統(tǒng)，其由時、分、秒計數(shù)器以及校時和顯示電路組成。其主要功能為計時、校時。利用60進制和24進制遞增計數(shù)器子電路構成數(shù)字時鐘系統(tǒng)，由2個

3、60進制同步遞增計數(shù)器完成秒、分計數(shù)，由1個24進制同步遞增計數(shù)器完成小時計數(shù)。秒、分、時計數(shù)器分別都以兩個74ls160同步級聯(lián)而成，秒、分、時計數(shù)器之間采用異步級聯(lián)的方式。開關j1和j2分別是控制時和分的校時開關。 譯碼顯示 譯碼顯示 譯碼顯示24進制 60進制 60進制時計數(shù)器 分計數(shù)器 秒計數(shù)器校時電路 校分電路555多諧 分頻器 振蕩器 圖1. 設計框架圖二、單元電路設計1、60進制計數(shù)器分和秒的計數(shù)器為60進制計數(shù)器，該計數(shù)器有兩片74ls160十進制計數(shù)器u1、u2和一片74ls13與非門組成。圖2. 60進制計數(shù)器電路圖第一個狀態(tài) 最后一個狀態(tài)圖3. 60進制計數(shù)器模擬結果2、

4、24進制計數(shù)器時的計數(shù)器為24進制計數(shù)器，該計數(shù)器有兩片74ls160十進制計數(shù)器u13、u17和一片74ls10與非門組成。圖4. 24進制計數(shù)器電路圖第一個狀態(tài) 最后一個狀態(tài)圖5. 24進制計數(shù)器模擬結果3.555多諧振蕩器石英晶體振蕩器具有體積小、重量輕、可靠性高、頻率穩(wěn)定度高等優(yōu)點，被應用于家用電器和通信設備中。因其具有極高的頻率穩(wěn)定性，故主要用在要求頻率十分穩(wěn)定的振蕩電路中作諧振元件。用石英晶體振蕩器作為脈沖產(chǎn)生器，能夠使數(shù)字時鐘達到很高的精度。同時成本也相對較高。這里是采用的是有555芯片組成的多諧振蕩器來作為頻率脈沖產(chǎn)生器，其輸出的脈沖頻率為1khz。555芯片組成的多諧振蕩器要

5、輸出符合要求的頻率脈沖，其對電阻和電容的精度要求較高。不太容易輸出嚴格符合要求的頻率脈沖。由公式得：t0.7（r2 + 2r1）c2 f = 1/ t1.44/（r2 + 2r1）c2計算得：c2 = 1.0uf；r2 = 440； r1 = 500經(jīng)仿真模擬把r2 調整為400時，輸出頻率更加接近于1khz。圖6. 555多諧振蕩器電路圖圖7. 555多諧振蕩器模擬結果4.千分頻器千分頻器由3個74ls90級聯(lián)而成，每級分頻將頻率為上一級的十分之一。三級級聯(lián)組成千分頻器，把555多諧振蕩器產(chǎn)生的1khz脈沖降低到1hz，用以供計數(shù)器計數(shù)，達到時鐘的效果。圖8. 千分頻器電路圖（圖中函數(shù)信號發(fā)

6、生器輸出的為10khz的方波信號）圖9. 千分頻電路模擬結果5.時鐘電路（包括校時電路）把兩個 60進制計數(shù)器和一個24進制計數(shù)器一異步級聯(lián)的方式連載一起，就組成了數(shù)字時鐘的電路。其中開關j1控制校準時，j2控制校準分。校時脈沖由脈沖發(fā)生器提供，每經(jīng)過一個脈沖周期被校準計數(shù)器的個位增加一。圖10. 時鐘電路圖圖11. 時鐘電路模擬結果三、系統(tǒng)綜述使用經(jīng)千分頻器處理過的555多諧振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號，代替函數(shù)信號發(fā)生器給時鐘電路提供脈沖信號。經(jīng)過把上述各單元電路組合在一起就構成了數(shù)字時鐘的整體電路，該電路基本上實現(xiàn)了設計要求。圖12. 總體電路圖圖13. 總體電路模擬結果結束語這次課程設計是對這

7、學期數(shù)字邏輯課程所學內容的一次綜合練習，從中不僅強化了我對教材中知識的理解和掌握。而且也拓展了我在數(shù)字電子技術方面的知識，和對自己所學專業(yè)的認識。課程設計更是一個把所學知識應用于實踐的過程，它對我動手能力的提高不言而喻。同時我從這次課設中知道：知識不僅僅是寫在書本上的文字和死板的理論，它更是指導我們實踐的工具。一些比較簡單的邏輯器件，經(jīng)過一定的理論知識分析，將它們組合在一起就構成了我們生活中普遍應用，幾乎必不可少的電子時鐘。完成課程設計的任務以后，看到自己的成果感到很有成就感，從而加強了自己對本課程的興趣，更加有利于對本課程方面知識的進一步拓展性學習。參考文獻1. 林濤主編 數(shù)字電子技術基礎 清華大學出版社 2006.062. 姜書艷主編 數(shù)字邏輯設計及應用 清華大學出版社 2007.123. william kleitz 陶國彬、趙玉峰譯 數(shù)字電子技術從電路分析到技能實踐 科學出版社 2008.014. 荀殿棟 徐志軍 數(shù)字電路設計實用手冊 電子工業(yè)出版社 2003.07元器件明細表，附圖序 號名 稱 型號參數(shù)數(shù)量1加法計數(shù)器74ls160d6