数字电子时钟设计

1（电子技术课程）设计说明书起止日期：2016年11月23日至2016年11月27日交通工程学院（部）2016年11月29日数字电子钟设计一个数字电子钟，具体要求：1、以24小时为一个计数周期；具有“时”、“分”、“秒”数字数码管显示电路；2、具有校时功能；3、整点前10秒，数字钟会自动报时，以示提醒；4、设计+5V直流电源。（设计220V输入，+5V输出）5、启动电路。6、用PROTEUS画出电路原理图仿真成功再用数字电子技术实验箱验证。；数字电子时钟学生姓名班级学号成绩指导教师(签字)2设计步骤及内容：一、首先对本次设计所需要用到的器件的引脚及功能进行详细的了解1、555定时器“1”脚为公共接地端GND；“8”脚为正电源电压VCC；“2”脚是触发端；“4”脚为复位输出端；“7”脚为放电端；“6”脚位阈值端；“5”脚为控制电压输入端；“3”脚是输出端。2、74LS163CEP、CET：计数使能输入端，高电平有效；CLK：时钟脉冲，上升沿触发；MR：清零端，低电平有效；LOAD：并行置数使能端，低电平有效；RCO：进位信号输出端；D[0:3]:并行二进制数据输入端；Q[3:0]：计数状态输出端。二、实验步骤1、连接555定时器，产生1Hz方波。首先将555定时器按照如图所示的接法连接起来，并根据555定时器电容充放电时间的计算确定各元件的取值。3电容充电时间T=0.7(R1+R2)C1为使555定时器输入1Hz的方波，经计算各元件的取值为R1=43K，R2=51K，C1=10uF，C2=0.01uF。3脚作为时钟脉冲的输出连接到各个计数器的CLK。2、时钟电路的连接本次设计使用的是74LS163芯片，因为它是16进制计数器，所以需要在控制端加上适当的门电路使其构成十进制计数器，将计数器按照如图所示的方式连接起来。4a、秒各位将输出端的Q3、Q1用与门（74LS08）连接起来并输入到清零端MR，其目的是为了构成十进制，当计数器计数到9时，与门U1打开，经过非门U1A输出低电平使得MR在下一个脉冲上升沿时清零。b、秒十位与秒各位不同的是，秒十位的使能端是由各位Q3、Q1相与的电平控制的，秒十位的进位的条件是当各位为9时，在下一个脉冲的上升沿来临时进位。秒十位的清零需要等到个位为9且十位为5时，U2与U3经过U4输出高电平再经过U3A输出低电平，是的MR在下一个脉冲上升沿是清零。5c、分个位分各位的构成原理与秒个位相似，不同的是控制端上的门电路换成了与非门U4(为了使之后方便连接门电路)，分个位的使能信号由U3输入，清零条件为分个位为9，秒为59时清零，清零信号由U5A输出的低电平提供。d、分十位分十位的构成原理与秒十位相似，使能信号由U4输出的高电平提供，清零条件为分为59，秒为59，清零信号由U7A输出的低电平提供。6e、时时个位的使能信号由U7提供，时十位的使能信号由U9提供。时个位有两个清零信号，一个是当它自身为9时，等到下一个时钟脉冲的上升沿时清零，另一个是当十位为2，个位为3时，十位和个位同时清零。用与非门U12将个位Q2和十位Q1相连，再将两个清零信号相与，实现清零工作。完整的时钟电路如下图所示3、校准电路校准电路连线图如图所示，当开关打在右边时，U14B关闭不工作，U14C送出一个高电平信7号，等到秒对分的进位信号来临时和进位信号通过U15A送出一个低电平，使得U15B打开，又因为U15B接入了分个位的使能端，所以相当于开关打在右边时校准电路成为分个位的使能信号进位信号；开关打在左边时，U14C关闭不工作，U14B送出一个高电平信号，然后与秒脉冲信号通过U14D送出一个低电平接入分个位的使能端，所以相当于开关打在左边时，分个位接收了一个秒脉冲信号，使得它能像秒钟一样计时并且能向十位进位，就相当于校准功能，当分钟跳到你想要的时间时把开关打到右边（此时时钟电路照常工作）从你调整好的时间继续计数，达到校准的目的。（时的校准电路与分的校准电路一样）但是直接把校准电路这样连入时钟电路会出现一些问题，就是在校准的时候分会出现16进制，所以就需要在电路中加入反馈，将它控制到10进制，具体的反馈连接方式如图所示(不能接在MR端，不然会使电路出现问题)时钟电路与校准电路如图所示将开关打到左边进行校准:完成之后将开关打到右边继续计数：84、报时电路报时电路使用的是74HC30芯片，它是一个8输入与非门芯片，只有当所有输入都为1时输出为0，使得喇叭能够正常工作（喇叭一端接高电平一端接低电平），因为是整点报时，所以秒个位就不用接入芯片，只需在多余的两个引脚接入电源就可以实现在59分50秒到59秒的报时，具体接法如下图所示9整个可校准可报时的数字电路如图所示三、心得体会本次数字电子课程设计是我觉得收获非常大的一次实习，而这次课程设计给我们提供了一个应用自己所学知识来设计作品的平台。在本次课程设计中，我更加熟悉Proteus软件的操作了，同时对74LS163、74LS161、74HC30、555等芯片加深了了解，和对它们的使用，对于数字、模拟电路的综合运用有了更深一步理解，为以后的电路分析和设计奠定了一定的基础。本次课程设计很遗憾没能选择最有挑战性的课题来做，因为基础知识不够扎实，做数字电子时钟也是费了很大劲。这次设计我主要觉得有两个难点：一、从一开始没选择十进制计数器来做，所以使设计的电路看起来很复杂，并且进位需要考虑的很周全，越高位必要条件越多，所以用了许多门电路；二、校准电路直接连入电路会产生十六进制，所以需要加反馈，在最开始不太理解反馈的意思，又去翻了数电书还问了老师很多次，接了很多遍才将反馈接出来。但是最后成功了看着自己能把理论知识运用到实际，心里还是非常开心的，在做课题的这几天学会了很多，对仿真也产生了浓厚的兴趣，想自己试着在课余时间再做做几个课题。10