电子数字时钟设计

河南工业职业技术学院毕业设计（数字钟电路设计）学生姓名:牛伟军专业:机电一体化班级：07325班指导教师:高功臣河南·南阳前言数字钟是采用数字电路实现对时、分、秒数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站,码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表,钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。本设计主要讲述数字钟的设计过程，主要介绍数字钟电路的基础知识和基本功能电路，其中内容主要包括电路设计思想、电路设计基本单元以及电路设计过程。电路设计过程包括六部分的设计，振荡电路设计、分频电路设计、“时、分、秒”计数器电路设计、译码器显示电路设计、校时电路设计、整点报时电路的设计。本设计在内容上突出基本理论、基本概念和基本分析方法，回避了烦琐的内容分析和数学推导。由于数字钟在各行各业得到极为高度的关注和越来越广泛的应用，使我对它也产生了浓厚的兴趣，刚好借助于毕业课程设计我想动手去做一做，去揭开它那神秘的面纱。虽然，电子是我所学的专业，但我对其一些集成电路还是不了解的，我对它的认识还需要从零开始，但是我不会害怕，我相信经过我的努力我会很亲近的认识它、了解它、熟悉它。当然个人水平有限，认识上不免有所欠缺和片面，恳请老师和读者给予指正。IntroductiveAdigitalclockisrealizedusingdigitalcircuit,minutesandsecondsdigitaldisplaytimer,widelyusedinindividualfamily,station,wharfandpublicplacessuchasoffice,aspeopledailylifenecessities,duetothedevelopmentofdigitalICquartzcrystaloscillatorandextensiveapplicationofthedigitalclock,precision,farmorethanoldclocksandwatchesforproductionofdigitallifebroughtgreatconvenience,andgreatlyexpandedtheclockchimeoftheoriginalfunction.Automaticalarm,suchastimingonautomaticrung,automaticcontrol,regularradioprogram,beclosed-circuitlamp,timerswitchoven,higepowerequipment,evenalltheelectricalautomatictimingetc,allthese,openingisbasedondigitalwatches.Therefore,thedigitalclockandexpandtheirapplication..Thisdesignismainlyaboutdigitalclock,mainlyintroducethedesignprocessofthedigitalclockcircuitbasicknowledgeandbasicfunctioncircuit,whichmainlyincludesthecircuitdesignthoughts,thecircuitdesignisthebasicunitandcircuitdesignprocess.Circuitdesignprocess,includingsixpartsoftheoscillatingcircuitdesign,thedesignoffrequencycircuitdesign,when,minutesandsecondscounterdecodercircuitdesign,displaycircuitdesign,theschoolwhenthecircuitdesign,workingonthedesignofthecircuit.Thisdesigninthecontentonthebasictheories,basicconceptandbasicanalysismethod,avoidtroublesomecontentanalysis.Duetothedigitalclockinindustrieshaveextremelyhighattentionandmoreandmoreextensiveapplicationinit,Ialsohaveastronginterestingraduatecoursedesign,justbydoingIwantedtodo,touncoveritsmysteries.Although,electronicismymajor,butsomeofitsintegratedcircuitforme,Istilldon'tunderstandtheknowledgeofitstillneedsfromscratch,butIwon'tbeafraid,IbelievethatthroughmyeffortIknowitisverythick,understandit,familiarwithit.Ofcoursetheindividual,understandingandone-sidedscoreunavoidable,pleasegiveteachersandreaders.目录第一章概论……………………………………………………4第一节数字钟电路设计的意义、现状及要求…………4第二节设计思想与方案论证……………………………5第三节系统工作原理说明………………………………6第二章选用硬件单元介绍………………………………………7第一节集成电路CD4060简介……………………………7第二节LLT集成电路74LS74简介………………………8第三节集成电路CD4518简介……………………………13第四节LED发光二级管显示器简介……………………15第五节集成电路CD4511简介……………………………17第三章组成电路设计介绍………………………………………21第一节振荡电路设计………………………………………21第二节分频电路设计………………………………………22第三节时、分、秒计数电路设计…………………………23第四节译码显示电路设计…………………………………25第五节校时电路计…………………………………………25第六节整点报时电路设计…………………………………27第四章系统原理说明与调试………………………………………28第一节原理图及原理介绍…………………………………28第二节安装与调试…………………………………………31附录电路器材选用列表………………………………………………32结论与结束语……………………………………………………33第一章概论本篇概述数字钟有关的一些基本知识，为对数字钟电路的设计作一个基础。首先简要说明数字钟设计的意义、要求及本设计的设计思想等，然后简述数字钟的硬件功能；接着讲述数字钟组成电路设计以及基本组成单元器件的选择与参数设置要求，最后讲述系统的安装与维护要求及注意事项。第一节数字钟电路设计的意义、现状及要求1．1：课题背景及目的20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。例如，许多火灾都是由于人们一时忘记了关闭煤气或是忘记充电时间。尤其在医院，每次护士都会给病人作皮试，测试病人是否对药物过敏。注射后，一般等待5分钟，一旦超时，所作的皮试试验就会无效。手表当然是一个好的选择，但是，随着接受皮试的人数增加，到底是哪个人的皮试到时间却难以判断。所以，要制作一个定时系统。随时提醒这些容易忘记时间的人。钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、定时启闭电路、定时开关烘箱、通断动力设备，甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。1.2：国内外发展情况:在数字钟方面,西方发达国家的产品一开始比国内的品种要早，其性能也较国内良好。所谓每样东西都有其发展的原因及发展过程,过去人们没有钟表人们根据太阳的位置来判断时间。伴随着工业革命开始与发展，人们需要更精确的时间来规范自己的日常生活，随后人们发明了机械表，机械表给人们了精确的时间观念，但伴随着电子的发展，第一部电子表诞生以及日本对电子表研究使其在人们的生活中变的越来越来普及，越来越受到人们欢迎与喜爱，因为它更加的美观给人们带来更多的方便。国内的电子产品发展相对晚些，但伴随着改革开放的发展，我们国家的电子产品也有了比较快的发展，在数字钟方面发展就非常的快，很快就以价格便宜外表美观占据了国内市场并出口到很多国家。现在钟表的数字化给人们的生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。1.3：论文构成及实现功能:数字钟一般有六部分组成包括秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器、及显示器、校时电路、整点报时电路等组成。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，一般用石英晶体振荡器加分频器实现。将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用六十进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用六十进制计数器，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进制计数器，可以实现一天对24小时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的状态经七段显示译码器译码，通过六位LED七段显示器显示出来。整点报时电路是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。校时电路是用来对“时”、“分”、“秒”现实数字进行校对调整的。从而实现，具有“时”、“分”、“秒”的十进制数字显示、具有手动校时、校分的功能、具有自动报时信号的数字电路。第二节设计思想与方案论证要想构成数字钟，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的频率较高，因此，需要进行分频，使高频脉冲信号变成适合于计时的低频信号，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。由于计时的频率是：60秒=1分，60分=1小时，24小时=1天，这就需要分别设计60进制，24进制计数器，并发出驱动AM，PM标志信号。各计数器输出信号经译码器到数字显示器，使“时”，“分”、“秒”得以数字显示出来。值得注意的是：任何计时装置都有误差，因此应考虑校准时间电路。校时电路一般采用自动快速调整和手动调整，“自动快速调整”可利有分频器输出的不同频率的脉冲使显示时间自动快速调整时间。“手动调整”可利有手动的节拍调准显示时间。数字钟一般有六部分组成，其中振荡器和分频器组成标准的秒信号发生器，由不同进制的计数器、译码器和显示器组成计时系统。秒信号送入计数器进行计数，把累计的结果以“时”、“分”、“秒”的十进制数字显示出来。“时”显示由24进制计数器、译码器和显示器构成，“分”、“秒”显示分别由6