模拟数字时钟的设计

课程设计报告

课程名称： 电子技术课程设计 题 目： 模拟数字时钟的设计 学 院： 信息工程学院 系：电气工程及其自动化

专业班级： 学 号： 学生姓名： 起讫日期： 指导教师： 学院审核（签名）： 审核日期：

一、 课程设计的主要内容和基本要求

1.主要内容：设计一种多功能数字钟，该数字钟具有基本功能和扩展功能两部分。其中，基本功能部分的有准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间和校时功能。扩展功能部分则具有：定时控制、仿广播电台正点报时、自动报整点时数和触摸报正点的功能。数字钟的电路也是由主体电路和扩展电路两部分构成，在电路中，基本功能部分由主体电路实现，而扩展功能部分则由扩展电路实现。这两部分都有一个共同特点就是它们都要用到振荡电路提供的1Hz脉冲信号。在计时出现误差时电路还可以进行校时和校分，为了使电路简单所设计的电路不具备校秒的功能。并且要用数码管显示时、分、秒，各位均为两为显示，扩展部分要有相应的响应电路。

2．基本要求：画出电路原理图，元器件及参数选择，PCB文件生成版图。

二、 课程设计应完成的软硬件的名称、内容及主要技术指标 1.数字钟的构成

数字钟是实际上是一个对标准频率（1Hz）进行计数的计数电路。通过附加一个校时电路，可对计数的起始时间进行校准，使其与标准时间一致。 1）555振荡电路

利用555构成多谐振荡电路提供一个频率为1HZ的方波信号，保证数字钟的走时准确稳定。

2) 时间计数器电路

时间计数器电路由秒、分、时的个位和十位计数构成，秒和分的计数器为60进制计数，而时的计数器为24进制计数。 3) 电源电路

电源电路由参数为220VAC/9VDV的通用电源及滤波电路构成。原理如图：

2数字钟的工作原理 1）555振荡电路 根据

通过计算取R1 R2为80千欧，电容C为22μ法拉，可得到输出频率近似值为1Hz

2）时间计数单元

本设计中计数元件选用的是160芯片计数器（即为10进制计数）所以秒和分的个位计数不需要进行进制转，因CO输出在0至8计数时为低电平，到9为高电平。而160芯片为上升沿脉冲，所以个位进位脉冲可通过将位CO输出与非实现。形成十位的计数脉冲。

秒和分的十位为6进制计数，故需要进行模6处理即将QO Q2作为与非输入，通过与非接到LD进行置零并将其作为进位脉冲。

以下图1为个位进位，图2为十位进位、10进制——6进制转换。

图1 标准脉冲

图2 秒个位脉冲

时计数单元较为复杂，其个位在十位为0或1时要实现10进制而在十位为2时要实现模4.原理如图：

分十位脉冲

3) 校时电路

本设计中校时装置是两个按键式开关。调时时只需将开关按下即可。

三、 设计原理及原理图

数字电子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

校时报时这几个部分。数字电子钟要完成显示需要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.秒的计时器需要60进制计数器和24进制计数器，在仿真软件中发生函数信号可以用函数器仿真，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74LS160计数端触发实现。频率振荡器可以由晶体振荡器分频来提供，也可以由55定时器产生脉冲并分频为1Hz。主题思想如下图示：

四、 设计电路及PCB版图

设计电路如下：

PCB版图如下：

五、 设计心得

在此次的数字钟设计过程中，我学到了许多东西，对课本上的内容的理解加

深了印象，同时也学会了一种学习的态度，更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。

在连接六进制，十进制，六十进制的进位及十二进制的接法中，要求熟悉逻辑电路及其芯片各引脚的功能，那么在电路出错时便能准确地找出错误所在并及时纠正了。在此期间，我初步学会了用protel软件设计电路原理图以及其对应的PCB版图，这是很大的收获，对今后使用这个软件打下了一定的基础。 这次模拟数字钟设计的经历使我终身受益，我感受到做设计是要真正用心去

做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破，那也就不叫设计了。它也锻炼了我思考问题的能力和通过查看相关资料来解决问题的习惯。在这次设计中，最重要的是设计的过程，设计的思想和设计电路中的每一个环节，电路中各个部分的功能是如何实现的。各个芯片能够完成什么样的功能，使用芯片时应该注意那些要点。同一个电路可以用那些芯片实现，各个芯片实现同一个功能的区别。我的另一个收获就是一种学习态度：认真、严谨的学习态度。不仅仅是做课程设计，无论是做什么研究，都必须要有一种认真严谨的学习态度，比如说，思考完成，认真接线，仔细检查等，这些都是对我们自身能力的一种培养，在以后的学习甚至工作中，很多东西都只能靠自己去思考完成，因此我们也藉此学会了一种思考的学习态度。总之，这次课程设计是对我来说一笔宝贵的财富，对于今后自己做设计有很大的帮助。

六、 参考资料

阎石. 数字电子技术基础. 高等教育出版社.2006

康华光.电子技术基础.高等教育出版社.2006.

高吉祥.电子技术基础实验与课程设计.电子工业出版社.2002. 吕思忠.数子电路实验与课程设计.哈尔滨工业大学出版社.2001. 谢自美.电子线路设计、实验、测试.华中理工大学出版社.2003. 赵志杰.集成电路应用识图方法.机械工业出版社.2003. 张庆双.电子元器件的选用与检测.机械工业出版社.2003. 李强.数字电子技术基础教程.电子工业出版社.2002 明义.《数字电子技术基础》.主编中南大学出版

肖景和.《CMOS数字电路应用300例》中国电力出版社主编 七、主要实验元件及参数：

名称 数码管 电阻 电阻 电阻 集成块 集成块 集成块 集成块 集成块 单面覆铜板 电容 电容 电容 双刀双掷开关 型号 14.2mm共阳高亮 0.25W330欧姆 0.25W100K欧姆 0.25W80K欧姆 74LS247 74LS160 74LS00 74LS20 NE555 15cm*20cm CC101 50pF 22uF 'SW DPDT 数目 6 43 2 1 6 6 2 1 1 1 5 4 1 1 按键式开关 芯片插座 芯片插座 芯片插座 9V电源插座 二极管 单股铜芯线 发光二极管 三极管 通用电源 蜂鸣器 'SW-PB DIP16 DIP14 DIP8 IN4007 0.5mm LED0 '2N3904 3 12 3 1 1 1 1 1 1 1 220VAC/9VDV