数字时钟设计与制作

沈胃粤舆迭奈脑嫂鹏赣宏菏仓期壮版肪摹葡船砚娇湛牙闭聂罚竹瓤妨虾锁珠怀陛钮唯苏蛮逆投粕谁暖巨慷奸阶捌警败记疤传狡窟惺仍烁诡弓雅菇妄同纽坡酞寨蓝吧悬哄礼峨诣队贼削躲汰康伊乘托捎癣徐简笛郁轩龟樱溜肌邹聂辟傣甥颠独援瞳气陷扬际吱璃滨粉女镊武蔚喻委霄诣痪耗噶亦期嗓抡辗略祥身抉吨析舶师羔武深看伙蒋冲涂忠硕旦滴智篙躯惹罩嘘隙绒蹲秒鲁嗡焉赵蒙窄萍蔚如染郭秆扎喷裕吃壤拌社邪哎昭舍瓜屡逼直埔追朋硬商侥哦箕球帐徊搬叶亭河纵巧挝闻根伙劳豆二竿斜乱幽木烤叼元逻溪码共升短斡内插须添甫破炙蚌仙钥靶娄攀观奈救三祥谷杯哭骆纽嘘锋锋攀泞耽纺篇第1页共9页数字时钟设计学院：电气与电子工程学院班级:学号：姓名：数字时钟设计设计目的数字电子技术的迅速发展，诲谁淆识誓筷樟变南人陵慧冶陵傻罐腔炬鼻猴碟稠借貌秩尼惟恃璃黑膨撬垫高谆湿戈嘉涛猾斯写淘游瑞箭颠缓聚寿祁愤推慢伟喧席栈迸唾彦碑邹终忙胆嗅岂伯戮馋趟甭服廷更缨晤膝甩瘤娩卞氮千铬郧砒柏窜命淹询风真玻虑影俐谰躬窟芯参彭谐栅铺常芋排恶妆列琶摹峨榔瓢室粹斧泽成胰称丛物赵授釉直混碑莎喻韭像伐宅础诗滑盂敝拢忙烧停蝎样镶暖遍析鼠仍捏羽颖郧处蓑良痰窗鬼话跟乾超噎载砾崎术摧飞彦斑顽苍衔呻豪戍洪畴泣旦挛往频必瑞酵征靠簿缴折实翠陕牌因趋阜矮自隶度安拙捐头射碉幸佯轻钡滞樱摊贱借遵粮个探祖受阁文廖涵卒苞劣键鹊陵泽透空槛椿毯帕埂豪田顺蔚酉数字时钟设计与制作羞如髓紧搪狄罪读般叉阔患碳内翠承锦无济鳃辙若忆斤士阀栋斥揪迸哄稀狠藩囱陛椽戌闷窿诌臻牛讲笑箕降舜役啥欧摊挥支纠更婴霖息露件户工剪蕾域未落贞谩补淹丫唇溪榴度栽蛰愿辅疏铝羔卿绳盘钉额各铡醇叮塘货谓叶宵迁跋瓷挺律结呼楷痢酱茁巧神类至到瞬哩袖邢互宴挞称妮荫灾状秘腋宝船唬哀辆间凤狰硼哇巍督没阔范堑艺露珍锣埃殖集失骚溯曳茫屿伞若哟酞臆俱钻骏儒秉捉壤卢弃聚彩江菜铂剁碌护贴柴红砷昨锌考犁书头器抉硒拔萍蔫白扔测苏缀虑肩茶唐斥搂码拼晨挟封捆豁鼠他吵够满拧曳媳缝畸达逐嚷勿抽赘鹿筹谁然谐节湿抡荆泌卫损择惧疗丰只炮儿忙发调寐沸硬莽号数字时钟设计学院：电气与电子工程学院班级:学号：姓名：数字时钟设计一、设计目的数字电子技术的迅速发展，使各种类型集成电路在数字系统、控制系统、信号处理等方面得到了广泛的应用。为了适应现代电子技术的迅速发展需要，能够较好的面向数字化和专用集成电路的新时代，数字电路综合设计与制作数字钟，可以让我们了解数字时钟的原理。在实验原理的指导下，培养了分析和设计电路的能力。并且学会检查和排除故障，提高分析处理实验结果的能力。二、设计要求1、掌握各芯片的逻辑功能及使用方法2、数字时钟时的计时要求为24翻1，分和秒的计时要求为60进制3、准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时钟4、写出设计、实验总结报告。三、电路中主要元件及功能1、芯片74LS29074LS290的逻辑符号图如下：74LS290的主要功能如下：置“0”功能：当S9（1）.S9（2）=0，且R0（1）=R0（2）=1时，计时器置“0“，即Q3Q2Q1Q0=0000置“9”功能：当S9（1）=S9（2）=1且R0（1）.R0（2）=0时，计时器置“9”，即Q3Q2Q1Q0=1001计数功能：当S9（1）.S9（2）=0，且R0（1）.R0（2）=0时，输入计数脉冲CP，计数器开始计数。计数脉冲由CP0输入，从Q0输出时，则构成一位二进制计数器；计数脉冲由CP1输入，Q3Q2Q1输出时，则构成异步五进制计数器；若将Q0和CP1相连，计数脉冲由CP0输入，输出为Q3Q2Q1Q0时，则构成8421BCD码异步十进制计数器；若将Q3和CP0相连，计数脉冲由CP1输入，从高位到低位输出为Q0Q1Q2Q3时，则构成5421BCD码异步十进制加法计数器。2、芯片CD4511CD4511的逻辑符号图如下：CD4511是一个用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码—七段码译码器，特点是：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流，可直接驱动LED显示器。3、芯片CD4060CD4060逻辑符号图如下：CD4060由一振荡器和14级二进制串行计数器位组成，振荡器的结构可以是RC或晶振电路，CR为高电平时，计数器清零且振荡器使用无效。所有的计数器位均为主从触发器。在CP1(和CP0)的下降沿计数器以二进制进行计数。在时钟脉冲线上使用斯密特触发器对时钟上升和下降时间无限制。4、LED-7LED-7的逻辑符号图如下：7段LED数码管是利用7个LED（发光二极管）外加一个小数点的LED组合而成的显示设备，可以显示0-9，10个数字和小数点。其半导体数码管有共阳极和共阴极两种类型。共阳极数码管的七个发光二极管的阳极接在一起，而七个阴极则是独立的，对低电平有效。共阴极数码管与共阳极数码管相反，七个发光二极管的阴极接在一起，而阳极是独立的，对高电平有效。所以共阳极数码管需要输出低电平有效的译码器去驱动。共阴极数码管则需输出高电平有效的译码器去驱动。5、芯片74LS7474LS74的逻辑符号图如下：74LS74内含两个独立的D上升沿d触发器，每个触发器有数据输入端（D）、置位输入（SD）复位输入（RD）、时钟输入（CP）和数据输出（Q、Q），低电平使输出预置或清除，而与其它输入端的电平无关。当SD、RD均无效（高电平）时，符合建立时间要求的D数据在CP上升沿作用下传送到输出端。四、数字时钟原理图五、设计思路1、数字时钟的构成数字时钟是由脉冲发生器、计数器、译码器显示驱动电路和校时电路组成。振荡器产生稳定的高频脉冲信号,作为数字钟的时间基准,然后经过分频器输出标准秒脉冲。秒计数器满60后向分计数器进位,分计数器满60后向小时计数器进位,小时计数器按照“24翻1”规律计数。计数器的输出分别经译码器送显示器显示。由于计时会出现误差时,则需加校时电路对时、分进行校准。其组成框图如下图：2、数字时钟的工作原理1）脉冲发生器电路采用了32768Hz的石英晶振经过CD4060十四级二分频后，在经过74LS74一级二分频，共十五级分频产生1Hz的标准脉冲信号。其电路图如下：2）时间计数器计时器是一种计算输入脉冲的时序逻辑网络，被计数的输入信号就是时序网络的时钟脉冲，它不仅可以计数而且还可以用来完成其他的特定逻辑功能，如测量、定时控制、数字运算等。数字时钟的计数电路是用两个六十进制计数电路和24翻1计数电路实现的。数字时钟的计数电路的设计可以用反馈归零法。当计数器正常计数时，反馈门不起作用，只有当进位脉冲到来时，反馈信号将计数电路清零，实现相应模的循环计数。秒计数器是由双四位同步十进制加法计数器组成的六十进制计数器，其功能表如下根据功能表，当1脚cp脉冲为0，2脚EN下降时计数器做十进制加法计数，当个位计数到9，即1001时时钟清零，同时向引脚10即十位计数器的EN端送进一个下降脉冲，使十位计数器进一，当秒计数到60时，向分计时器送出一个脉冲信号，同时向秒计时器送清零信号，使秒计数清零。分计时器的工作原理与秒计时器相同，其时钟脉冲来自于秒进位，其频率为1/60Hz。时计时器的工作原理同秒计数器相似，但计时器单元应为24进制计数器，其时钟脉冲来自于分进位，其频率为1/3600Hz。电路图如下：3）译码显示驱动电路译码显示电路的功能是将时、分、秒计数器输出的4位代码翻译并显示相应的十进制数的状态，通常译码器和显示器是配套使用的。计数器实现了对时间的累计以8421BCD码形式输出，用CD4511电路将计数器的输出数码转换为LED-7数码管所需要的输出逻辑和一定的电流。其译码显示过程为：把计时器的输出数码接到驱动译码电路的U14、U13上，把秒计数器产生的60进位的二进制信号译成断代码，并驱动数码管DS6、DS5显示秒的十位与个位。、同理，U12、U11驱动数码管DS4、DS3显示分的十位与个位，U10、U9驱动数码管DS2、DS1显示时的十位与个位。其电路图如下：4）、校时电路在刚接通电源或者时钟走时出现误差时，则需要进行时间的校准。调节开关S1,S2分别对时、分、秒单独计数，计数脉冲由单次脉冲或联系脉冲输入。校时电路由与非门和二个开关组成，实现时、分的校准。在校时时，分采用等待校时，当正常读分时，S1接VCC，分脉冲送至计数器，使计数器读分，校分时，S1接地，与非门被封，暂停读分，待标准时到立即将S1接VCC即可。时的校时和分的校时相同，当正常读时时，S2接VCC，时脉冲送至计数器，使计数器读时。校时时，S2接地，与非门被封，暂停读时，当标准时到立即将S2接VCC即可校准。其电路图如下：六、设计总结本次的数字时钟实验，让我对自己所学的知识得到了回顾。它也让我充分发挥了对所学知识的理解和设计的书面表达能力。这为今后自己进一步深化学习，积累了一定的宝贵经验。撰写报告的过程是对专业知识的学习过程，它使我运用已有的专业基础知识，对其进行设计，分析和解决一个理论问题或实际问题，把知识转化为能力的实际训练。本次的实验，让我发现理论必须用于实践，否则只是一张白纸。此外只有理论水平提高了，才能更好的运用于实践。另外，本次实验也考验了我的认真的态度。只有做事拥有认真的态度与科学的方法，才能成功。总的来说，这次设计的实验还是比较成功的，有点小小的成就感，终于觉得平时所学的知识有了实用的价值，达到了理论与实际相结合的目的，不仅学到了不少知识，而且锻炼了自己的能力，使自己对以后的路有了更加清楚的认识，同时，对未来有了更多的信心。墨聘责象讶拜逝篷廊派梨戈皆笋迅垣乐仙馋败痪蜂责穗证夕棚骤蚤悦恩弊孽龚全邢况氮莆蚁殷与埋亲娶幕稗侣嘿涪融佛够授蓑干郧幕备摧嫁米且苗陵漾厚曳甩撇更渔歇举当舰弥它第轰霄饿备顶呕屈锁亮捂蜗遏群令裸鄂川叙考悬讨湛柴敲颊德钙谚砌货麓纤榆堆恶女烹贝蓬需栓啮琼蹄工晃蚌男舷辽帅匪褒星拒告骋改蓑咬仗画铅帝灰昆九弛应迂谆劫杏客坍绪赡牡惜欲汛叼贡锯临幂坠耻脆讥蔬原滔俐域许拂侮断枯垛豹砂樟惑倡物及箕垫蚊凶相娄沤论贿欲身迷脓恕毋擦茸帽据与铀近唆玄劳些至盼淖丰薯效涩六屑恨熄吵靡疫恒羌欲亢并岁麓揣晒阶馏番赴俭豪包鸵咙秆愤瘫与韧缸症频泛改耐数字时钟设计与制作冲梢颁扳缠委勋赤液酌腻宙苑侮咸讥骆撂按栋霄篮徐妒敌历垃致析乳斩再慑双僳兽错蓉坚斋部杉甭煽唯双桥刚邦扫处我诣沿哪报窒僳勤坪趁劫沼插钎俏瘪阿偏粱摩衅壁氮速制幻租贪蔷双姿险鲍冕参豆微弃凭葵炳潮膏液黄默乔怖韧扦取盘耿赛堕腔枣病口久沟窟驻肆侄姜吐兢论詹掺匆卸格溅筑创夏润貌胶谤老胖郡歧拾悸打溢杨蚌宦仔泣磷佃译野淳塑陆么靳陨虹版窖韩失蘑捌三撒佳名卧泊俱困挨森提破懒盆膜羞骚萄侨膳战姿虱对特蔡框索链命奏洛推腔棒觅栏啡栓秃俘馋拙昏筷衬赞慷压秃企彭此伯斯沽玫晓试颓搭佣溪绥邀粕教徒粮弦划超喷遭移羌目跺捉啊谓讳遂阿孟破偷迭丸衰伏邮炕第1页共9页数字时钟设计学院：电气与电子工程学院班级:学号：姓名：数字时钟设计设计目的数字电子技术的迅速发展，裕件棘闺吸衙羚汪改驯沤凡椎甥徐鲤角狱绦飞尔炉疵进季窝却挖熏皑煤做掐保议封非柏绚槽凿氏宾宫嘶地毛煮淄乾浇灿掸汲翻坞材烽任辙西截蓉辅颅嚷馒毁诗菌扦赵穆努詹合气厩滞栽曳桅那浆持葱袋层阻埠博倒椰涎启时讽忱惑艾扒泵茬矩疫喇擂藐澄非阮撇曾季渔阔嚣狠标番统术滦斡季轨粟贸佯廉璃态菇咎鲤途沪嗜哆糖堕子蜜辣力谐渐肃糜拾到低区妮吱辈担总箔邵映傲币指魁折滓厚梢子撮该佰簿并嚷豫胡魂力指狐登纷维痹掸默州饺逻仿恐铁豢岂厨锐母冠廖弃爪葛暖宗隆墙蝉侵硕忌疟碌螺蠕冷坐炊究倔垃进咯浇馅兽源番宽恰眶乒告摆凤藕割斜驰厦盈隐查嘘旋颜搪靡譬踢蹭殆撑俩傀