数字电子钟课程设计(刘俊).doc

课程设计名称： 电子技术课程设计

题 目： 数字电子钟课程设计

专 业： 自 动 化
班 级： 自动化08-7班
姓 名： X X X
学 号： XXXXXXXX

课程设计成绩评定表

学期
第四学期
姓名
X X X
专业
自动化
班级
自动化08-7班
课程名称
电子技术课程设计
设计题目
数字电子钟课程设计

评

定

标

准
评定指标
分值
得分
知识创新性
20

理论正确性
20

内容难易性
15

结合实际性
10

知识掌握程度
15

书写规范性
10

工作量
10

总成绩
100

评语：

任课教师

时间
年月日

备注

课程设计任务书

一、 设计题目
数字电子钟课程设计
二、 设计任务
设计数字式电子钟，基本要求如下：
1.设计一个时分秒计数器，并具有译码显示。其中时为24进制，分秒为60进制。
2.实现整点报时功能
三、设计计划
电子课程设计共一周
第1天：查找资料，方案论证
第2-3天：设计单元电路
第4天：设计单元电路
第5天：撰写设计说明书
四、设计要求
1．系统工作原理说明。
2．画出整个系统电路原理图。
3．电路图必须电脑绘制，图形符号符合国家标准。
4．心得体会，发展方向。
5．设计说明书符合格式规范。

指导教师：
时 间： 年 月 日

辽宁工程技术大学

辽宁工程技术大学电子技术课程设计
摘要

本次课程设计的主题是数字电子钟。干电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、显示器、整点报时电路组成。秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，这里用多谐振荡器加分频器来实现。将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态送到七段显示译码器译码，通过七位LED七段显示器显示出来。整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后去触发一音频发生器实现报时。
与同学和网络上等优秀作品相比，本作品并没有什么创新之处，若非要说有什么创新的话，我想应该是：本作品完全由本人独立自主设计、制作完成。
关键词：数字电子钟；设计；时分秒；进制；独立自主

目录

综述………………………………………………………………………1
1、方案设计与选择………………………………………………………2
2、原理设计和功能描述…………………………………………………3
2.1数字计时器的设计思想……………………………………………3
2.2数字电子钟总体框架图……………………………………………3
2.3单元电路的设计……………………………………………………4
2.3.1数字电子钟总原理图……………………………………………5
2.3.2晶体振荡器电路…………………………………………………5
2.3.3分频器电路………………………………………………………5
2.3.4时间计数器电路…………………………………………………6
2.3.5数码管……………………………………………………………6
2.3.6扬声器……………………………………………………………7
2.4元器件清单…………………………………………………………7
3、数字电子钟仿真效果图……………………………………………8
4、总结与体会…………………………………………………………9
5、参考文献……………………………………………………………10

综述
随着科技的快速发展，数字电子钟在实际生活中的应用越来越广泛，小到普通的电子表，大到航天器等高科技电子产品中的计时设备。数字钟是一个将“时”，“分”,“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，另外应有整点报时附加功能。因此，一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”计数器、报时电路和振荡器组成。作为自动化的一名学生掌握并能够独立自主设计一个数字电子钟是必要和必须的，既可以加深对课本上理论知识的理解又能锻炼自己的思考和解决问题的能力。于是，在老师和学校的号召下，经过查阅许多相关书籍和浏览许多网络资源，我做了这款简单数字电子钟的设计。

1 方案设计与选择
数字电子技术的复杂性和灵活性决定了数字电子钟的设计方案有多种，如下是我总结的部分方案。
方案一：
脉冲信号源的选择。用555定时器制作的多谐振荡器，信号发生器，脉冲芯片等方式都可以作为脉冲信号源，在此我选择的是多谐振荡器，主要考虑的是它的易于制作和很好的稳定性。
方案二：
时分秒计数器的选择。时分秒计数器的选择同样有多种，74160N和74161N都是不错的选择，74LS160和 74LS161, 74LS190和74LS191等等也都可以，考虑到其简单易用和作为课本上重点内容在此我们选择的是74160N。
方案三：
译码显示器的选择。DCD_HEX或7448加上SEVEN_SEG_COM_K等也是多种方案，这里我选择的是DCD_HEX。

2 原理设计和功能描述
2.1数字计时器的设计思想
要想构成数字钟，首先应选择一个脉冲源——能自动地产生稳定的标准时间脉冲信号。而脉冲源产生的脉冲信号地频率较高，因此，需要进行分频，使得高频脉冲信号变成适合于计时的低频脉冲信号，即“秒脉冲信号”（频率为1Hz）。经过分频器输出的秒脉冲信号到计数器中进行计数。由于计时的规律是：60秒=1分，60分=1小时，24小时=1天，就需要分别设计60进制，24进制计数器，并发出驱动信号。各计数器输出信号经译码器、驱动器到数字显示器，是“时”、“分”、“秒”得以数字显示出来。
2.2数字电子钟总体框架图

图2-2

2.3单元电路的设计
2.3.1数字电子钟原理效果图

图2-3-1

2.3.2晶体振荡器电路
晶体振荡器是电子钟的核心，晶体振荡器设计的质量直接影响了整个电的好坏。这里我用555定时器制作了一个多谐振荡器。
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。
其产生的频率为50Hz,然后经过整形、分频获得1Hz的秒脉冲。如图：

2.3.3分频器电路
分频器是由两个74160N组成的50进制计数器。则输出端的频率则是将原来的50Hz分成1Hz的频率输出，实现分频效果。

图2-3-3

2.3.4时间计数器电路
时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器、时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，时个位和时十位计数器为24进制计数器，其原理图如下：

图2-3-4
2.3.5数码管
数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管，本设计提供的为LED数码管DCD_HEX，其已内含译码器功能，所以不用再另加译码器。

图2-3-5
2.3.6扬声器
该扬声器的额定频率为200Hz，额定电压为3V，额定电流为0.05A。

图2-3-6

2.4元器件清单
元件名称
数量(个)
DCD_HEX
74160N
555_VIRTUAL
4049BT_5V
74LS00D
57.72kΩ电阻
115.4kΩ电阻
5V直流电源
BUZZER
100nF电容
10nF电容
导线
6
8
1
3
3
1
1
1
1
1
1
若干
表2-4

3、数字电子钟仿真
下图为仿真结果，仿真开始时，多谐振荡器产生50Hz的正弦脉冲信号，然后经过分频器后其输出的频率变为1Hz。计数器接收到脉冲信号后开始计数，计数结果显示在数码管上。当分秒计数器达到59分59秒，然后再来一个脉冲信号时扬声器开始发声，也就是整点报时。下面为其中的一张仿真图。

图3-1

课程设计体会
我很喜欢模电数电，因为感觉这些东西很绞脑汁儿、很好玩，总想着什么时候能用这些知识做点什么东西出来。当刚拿到题目时很兴奋，心想总算有机会做点东西出来了。可是当真正开始做的时候却发现不知从何下手，不能很好将书上所学连贯起来……
也就是从这时我才真正的明白理论知识学得好，或者说是应试能力练得好与真正的能力是有差距的。这次课程设计一路走来让我学了好多东西。
首先，我想最重要的就是让我明白了理论和实践的关系。
二、学会了如何使用Multisim软件。
三、记住了很多元件的标准的名称。
四、在实践中了解了多种元件的功能和参数。
五、从仿真实践中不仅学会了如何去分析问题和解决问题，也体会到了成功的喜悦和失败的忧郁。
六、提高了自己的读图和分析图还有设计图的能力。
总之，这次课程设计让我学到了好多东西，这种课程设计对一个大学生是非常重要的，建议学校应该多多举办类似的学习活动。

参考文献
[1] 清华大学电子学教研组编，童诗白、华成英主编：《 模拟电子技术基础 》 [ M ] .（ 第四版 ）.北京：高等教育出版社,2006.5（2009重印）
[2]华中工学院电子学教研室编，康华光主编：《电子 基础——数字部分》 [M] . （第四版）. 北京:高等教育出版社，1988年
[3] 清华大学电子学教研组编，阎 石主编：《 数学电子技术基础 》 [M] . ( 第五版 ).北京：高等教育出版社，2006.5（2008年重印）
[4]辽宁工程技术大学电工与电子技术实验中心组编，马玉芳、朴忠学、张国军主编：《 电子技术实验指导书 》 ， 2010.3
[5]朱清慧、张凤蕊、翟天蒿、王志奎编著：《 Proteus教程——电子线路设计、制版与仿真 》 [M] . 北京：清华大学教育出版社，2008.9
[6]熊幸明主编：《电子电工技能训练》 [M].北京:电子工业出版社，2005年

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