数字电子钟课程设计说明书

数字电子钟[摘要]:随着现代电子技术的飞跃发展，各类智能化产品相应而出，为人类的生活带来了无比便利。其中数字电路是智能化产品的重要组成部分。数字电路具有电路简单、可靠性高、成本低等优点，本设计就以数字电路为核心设计电子钟。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，另外应有校时功能。电路系统由秒信号发生器、时、分、秒计数器，显示器，校时电路组成。[关键词]:电子钟、计数、秒脉冲长春大学课程设计纸共14页第2页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊DigitalClock[Abstract]:Withtherapiddevelopmentofmodernelectronictechnology,thecorrespondingoutallkindsofintelligentproductsforhumanlifehasbroughttremendousconvenience.Digitalcircuitwhichisanimportantpartofintelligentproducts.Digitalcircuithasasimplecircuit,highreliability,lowcost,thedesignofdigitalelectroniccircuitdesignasthecoreclock.Adigitalclockisthehour,minute,seconddisplayorganinthehumanvisualtimingdevice.Itstimeperiodis24hours,thefullscaleof23:59:59,whiletheotherschoolshouldfunction.Bythesecondsignalgeneratorcircuitsystem,hours,minutes,secondscounter,display,timingcircuit.[Keywords]:DigitalClock；Counter；Onesecondpulse长春大学课程设计纸共14页第3页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目录1前言.............................................................11.1数字电子钟的现状...........................................11.2设计目的...................................................12设计内容与要求...................................................23电路工作原理及分析...............................................33.1数字钟的基本逻辑功能框图...................................33.2秒信号发生器...............................................33.3时、分、秒计数器电路.......................................43.4校时电路...................................................44数字电路的设计...................................................54.1计数电路的设计.............................................54.2校时电路的设计.............................................75主要芯片的技术参数...............................................85.174LS90芯片................................................85.274LS290芯片...............................................86心得体会.........................................................10参考文献..........................................................11长春大学课程设计纸共14页第4页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊1前言1.1数字电子钟的现状数字电子钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长使用寿命的优点，因此得到了更广泛的使用，数字电子钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路1.2设计目的此次设计数字电子钟是为了了解数字电子钟的原理，掌握数字钟的设计方法，熟悉集成电路的使用方法。从而学会制作数字电子钟。而且通过数字电子钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法，再通过使用Multisim9仿真技术，实际运用能力，独立完整地设计具有一定功能的电子电路。且由于数字电子钟包括组合逻辑电路和时序电路，通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理和使用方法。长春大学课程设计纸共14页第5页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊2设计内容与要求2.1设计内容设计一个有“时”，“分”，“秒”（23小时59分59秒）显示且有校时功能的电子钟。2.2设计要求（1）时间以24小时为一个周期，显示满刻度为23时59分59秒。（2）各用2位数码管显示时、分、秒。（3）具有手动校时、校分功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间。长春大学课程设计纸共14页第6页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊3电路工作原理及分析数字电子钟主要由以下几个部分组成：秒信号发生器，时、分、秒计数器，显示器，校时校分电路。3.1数字钟的基本逻辑功能框图图1数字钟的基本逻辑功能框图3.2秒信号发生器秒信号由秒脉冲发生器（CLOCKVOLTAGE）产生并发出。秒脉冲发生器如图2所示：图2秒脉冲发生器秒脉冲发生器能为数字电路提供一个稳定的100HZ的方波信号，如图3，可保证数字电子钟的走时准确及稳定长春大学课程设计纸共14页第7页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊图3秒脉冲发生器产生的波形3.3时、分、秒计数器电路时、分、秒计数器电路由秒个位和秒十位，分个位和分十位及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，而时个位和时十位为24进制计数器。3.4校时电路通过开关，触发器，逻辑门组成的校时电路来校时。校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的长春大学课程设计纸共14页第8页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊4数字电路的设计4.1计数电路的设计由2个74LS90计数器和4个74LS290计数器组成的时分秒的计数电路。4.1.1六十进制计数电路秒计数和分计数单元为60进制计数器，其输出为8421BCD码。采用十进制计数器74LS290来实现时间计数单元的计数功能。由图可知，74LS90为异步清零计数器，有异步清零端12,13脚（高电平有效）。图4六十进制计数器(1)秒计数器电路的电路图如图4所示秒个位计数单元为10进制计数器，无需进制转换，当QAQBQCQD从1001变成0000时，U1向U3的输入端发出一个脉冲信号，使秒十位进1位。秒十位计数单元为6进制，当QAQBQCQD变成0110时，通过与QBQC相连的导线，给U3两个清零端一个信号，把它的两个清零端都变成1，计数器的输出被置零，跳过0110到1111的状态，又从0000开始，如此重复，十位和个位长春大学课程设计纸共14页第9页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊合起来就是60进制。(2)分计数器分的个位和十位计数单元的状态转换和秒的是一样的，只是它要把进位信号传输给时的个位计数单元，电路图如图4所示4.1.2二十四进制计数器电路时计数单元为24进制计数器，其输出为8421BCD码。采用十进制计数器74LS90来实现时间计数单元的计数功能。时计数器电路的电路图如图5所示图5二十四进制计数器当“时”十位的QAQBQCQD为0000或0001时，“时”的个位计数单元是十进制计数器，当个位的QAQBQCQD到1010时，通过与非门使得个位74LS90上的清零端为０，则计数器的输出直接置零，从0000开始。当十位的QAQBQCQD为0010时，通过与非门使得该74LS90的清零端为０，“时”的十位又重新从长春大学课程设计纸共14页第10页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊0000开始，此时的个位计数单元变成4进制，即当个位计数单元的QAQBQCQD为0100时，就要又从0000开始计数，这样就实现了“时”24进制的计数。4.2校时电路的设计数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断分个位和时个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。如图6所示，当开关J1按下时，直接给分个位计数器一个脉冲信号，使分计数器进1位，同时不影响数字钟的运行。同理，由J2对时计数器进行校对。图6校时校分电路长春大学课程设计纸共14页第11页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊5主要芯片的技术参数5.174LS90芯片74LS90芯片结构及引脚分布如图7所示，74LS90计数器是一种中规模的二一五进制计数器。它由四个主从JK触发器和一些附加门电路组成，整个电路可分两部分，其中FA触发器构成一位二进制计数器；FD、FC、FB构成异步五进制计数器，在74LS90计数器电路中，设有专用置“0”端R1、R2和置位（置“9”）端S1、S2。图774LS90芯片5.274LS290芯片74LS190芯片的管脚分布如图8所示，其中，R9（1）、R9（2）称为置“9”端，R0（1）、R0（2）称为置“0”端；A、B端为计数时钟输入端，QAQBQCQD为输出端，NC表示空脚。74LS290具有以下功能：置“9”功能：当R9（1）=R9（2）=1时，不论其他输入端状态如何，计数器输出QAQBQCQD=1001，而1001（2进制）=9（10进制），故又称为异步置数功能。置“0”功能：当R9（1）和R9（2）不全为1，并且R0（1）=R0（2）=1时，不论其他输入端状态如何，计数器输出QAQBQCQD=0000，故又称为异步清零功能或复位功能。长春大学课程设计纸共14页第12页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊计数功能：当R9（1）和R9（2）不全为1，并且R0（1）和R0（2）不全为1时，输入计数脉冲，计数器开始计数。图874LS290芯片长春大学课程设计纸共14页第13页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊6心得体会通过这次课程设计,大大提高了我分析问题的能力，同时提高了运用电工领域有关的软件进行电路模拟仿真的能力，将自己在课堂上学到的数电知识得到充分发挥，解决了很多问题，同时学到了很多元件和芯片的各种用途及性能，从中学到了很多书上没有明白的问题本次的课程设计，是对所学的数电