第一篇：数字钟的设计与制作 课程设计5
淮阴师范学院电子与电气工程系
课程设计报告
学生姓名 班
级 专
业 题
目
指导教师
2009 年 6 月
许青
学 号
240701084
07级2班 电子信息科学与技术 数字钟的设计与制作 陈华宝
电子技术课程设计报告
一、设计目的
数字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，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟，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。
因此，设计与制作数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟，而且可以通过数字钟的制作进一步了解在制作中用到的各种中小规模集成电路的作用及使用方法。再者，由于数字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与使用方法.二、设计要求 ㈠设计指标
(1)时间以12小时为一个周期；(2)显示时、分、秒；
(3)有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间；(4)保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。㈡设计要求
(1)画出电路原理图；
(2)自行装配和调试，并能发现问题和解决问题；
(3)编写设计报告，写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸及心得体会。
三、原理框图
1．数字钟的构成
数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。
图1 2．晶体振荡器电路
电子技术课程设计报告
晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Ｈz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。一般输出为方波的数字式晶体振荡器电路通常有两类，一类是用ＴＴＬ门电路构成；另一类是通过ＣＭＯＳ非门构成的电路，本次设计采用了后一种。如图（b）所示，由ＣＭＯＳ非门Ｕ１与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，Ｕ２实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电阻Ｒ１为非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容Ｃ１、Ｃ２与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个１８０度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。
图2
3．时间记数电路
一般采用10进制计数器如74HC290、74HC390等来实现时间计数单元的计数功能。本次设计中选择74HC390。由其内部逻辑框图可知，其为双2-5-10异步计数器，并每一计数器均有一个异步清零端（高电平有效）。
秒个位计数单元为１０进制计数器，无需进制转换，只需将ＱＡ与ＣＰＢ（下降沿有效）相连即可。ＣＰＡ（下降沿有效）与１ＨZ秒输入信号相连，ＱD可作为向上的进位信号与十位计数单元的ＣＰＡ相连。
秒十位计数单元为６进制计数器，需要进制转换。将１０进制计数器转换为６进制计数器的电路连接方法如图 ２.４所示，其中ＱC可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的ＣＰＡ相连。
图3
电子技术课程设计报告
图4
分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同，只不过分个位计数单元的ＱD作为向上的进位信号应与分十位计数单元的ＣＰＡ相连，分十位计数单元的ＱC作为向上的进位信号应与时个位计数单元的ＣＰＡ相连。
时个位计数单元电路结构仍与秒（或分）个位计数单元相同，但是要求，整个时计数单元应为24进制计数器，而不是１０的整数倍，因此需将个位和十位计数单元合并为一个整体才能进行24进制转换。利用１片７４ＨＣ３９０实现24进制计数功能的电路如图（d）所示。
图5二十四进制电路
另外，图（d）所示电路中，尚余－２进制计数单元，正好可作为分频器２ＨZ输出信号转化为１ＨZ信号之用。
4．译码驱动及显示单元电路
选择74LS47作为显示译码电路；选择ＬＥＤ数码管作为显示单元电路。由74LS47把输进来的二进制信号翻译成十进制数字，再由数码管显示出来。这里的LED数码管是采用共阳的方法连接的。
计数器实现了对时间的累计并以8421BCD码的形式输送到74LS47芯片，再由74LS47芯片把BCD码转变为十进制数码送到数码管中显示出来。
5．校时电路
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，电子技术课程设计报告
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。即为用COMS与或非门实现的时或分校时电路，In1端与低位的进位信号相连；In2端与校正信号相连，校正信号可直接取自分频器产生的1HZ或2HZ（不可太高或太低）信号；输出端则与分或时个位计时输入端相连。当开关打向上时，因为校正信号和0相与的输出为0，而开关的另一端接高电平，正常输入信号可以顺利通过与或门，故校时电路处于正常计时状态；当开关打向下时，情况正好与上述相反，这时校时电路处于校时状态。
实际使用时，因为电路开关存在抖动问题，所以一般会接一个RS触发器构成开关消抖动电路，所以整个较时电路就如图（f）。
图6 带有消抖电路的校正电路
说明：当时间在59分50秒到59分59秒期间时 分十位、分个 位和秒十位均保持不变，分别为5，9和5；因此，可以将分计数器十位的Qc和QA，个位的QD和QA及秒计数器十位的QC和QA相与，从而产生报时控制信号。IO1分计数器十位的Qc和QAIO2U11VCCIO35VVCCX182345V分计数器个位的QD和QAIO456114V_0.5WIO512秒计数器十位的QC和QAIO674HC30D数字钟设计－整点报时电路部分
图7 6．整点报时电路
电路应在整点前10秒钟内开始整点报时，即当时间在59分50秒到59分59秒期间时，发出报时电路报时控制信号。
当时间在59分50秒到59分59秒期间时，分十位、分个位和秒十位均保持不变，电子技术课程设计报告
分别为5、9和5，因此可将分计数器十位的QＣ和QＡ、个位的QＤ和QＡ及秒计数器十位的QＣ和QＡ相与，从而产生报时控制信号。
报时电路可选74HC30来构成。74HC30为8输入与非门。
四、元器件
1．四连面包板1块 2．共阳七段数码管6个 3．网络线2米/人 4．74LS47集成块6块 5．CD4060集成块1块 6．74HC390集成块3块 7．74HC51集成块1块 8．74HC00集成块2块 9．74LS08集成块1块 10．10MΩ电阻5个 11．300Ω电阻6个 12．30p电容2个 13．32.768k时钟晶体1个 芯片连接图
1)74HC00D
图8 2)74LS08
图9
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3)74HC390D
4)74HC51D
4)CD4060
图10
图11
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图12 5)74LS74
图13
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6)74LS47
图14 2．面包板的介绍
面包板一块总共由五部分组成，一竖四横，面包板本身就是一种免焊电板。面包板的样式是：
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图15 面包板的注意事项：
1．面包板旁一般附有香蕉插座，用来输入电压、信号及接地。2．上图中连着的黑线表示插孔是相通的。
3．拉线时，尽量将线紧贴面包板，把线成直角，避免交叉，也不要跨越元件。4．面包板使用久后，有时插孔间连接铜线会发生脱落现象，此时要将此排插孔做记号。并不再使用。
五、各功能块电路图
数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，可以由许多中小规模集成电路组成，所以可以分成许多独立的电路。
（一）六进制电路
由74HC390、7400、数码管与74LS47组成，电路如图16。
U1A3123U2A12Com74HC00D74HC00DU5SEVEN_SEG_COM_KABCDEFGU3AIO1IO337126DADBDCDD513OAOBOCODOE121110915141QA1QB1QC567V1 32Hz 5V141INA1INB21CLRIO21QD74HC390D43~EL~BI~LTOFOGVCCIO45V74LS47将十进制计数器转换为六进制的连接方法
图16
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（二）十进制电路
由74HC390、7400、数码管与74LS47组成，电路如图17。
ComU3SEVEN_SEG_COM_KU1AIO1141INA1INB21CLR31QA1QB1QC1QD5677126DADBDCDD513OAOBOCODOE12111091514ABCDEFGVCC5V74HC390D43~ELOF~BIOG~LT74LS47十进制接法测试仿真电路
图17
（三）六十进制电路
由两个数码管、两74LS47、一个74HC390与一个7400芯片组成，电路如图18。
74LS47
74LS47
图18
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（四）双六十进制电路
由2个六十进制连接而成，把分个位的输入信号与秒十位的Qc相连，使其产生进位。
（五）时间计数电路
由1个二十四进制电路、2个六十进制电路组成，因上面已有一个双六十电路，只要把它与二十四进制电路相连即可，详细电路见图19。
VCC5VR6200ohmComR7200ohmComR8200ohmComR9200ohmComR10200ohmComR11200ohmComABCDEFGABCDEFGABCDEFGABCDEFGABCDEFGABCDEFGVCC5VVCC5VVCC5VVCC5VVCC5VVCC5V***4***4***4***4***41312111015U7OGBI/RBOU8OGBI/RBOU9OGBI/RBOU10OGBI/RBOU11OGBI/RBO14U12OGBI/RBO499999OAOBOCODOAOBOCODOAOBOCODOAOBOCODOAOBOCODOAOBOCODOEOEOEOEOE9OEOFOFOFOFOFRBIRBIRBIRBIRBI******2635471263******0U13B2QDU14A1QDU14B2QD54U15A1QD9U15B2QD356791QA1QB1QC2QA2QB2QC1QA1QB1QC2QA2QB1QA1QB1QC1QD2QA2QB1CLR2CLR1CLR1CLR2CLR1INA2INA1INB2INBU18A74LS08D***LS390D74LS08D121474LS08D8142VCC5VR1J112U19A311213910U20R145-32.768kHz时计数9器810U21C108975O3O4O5O6O7O8O9U22RTCCTCRS111X2校时Key = A74LS00D12MRR25V45U19B6112364U21D12器分计数131146VCCR510MohmR412U24A4~1PR51Q1D312141315123J2U21A3574LS00DC130pF30pF校分Key = B12214214274LS51D6~1QO11O12O13R345m setU21B6~1CLR74LS74D4060BP开关在下，校准状态开关在上，正常工作74LS00DVCC5V图19
2CLR1INA2INA1INA1INB2INB1INB2INA2INBU13A2QCU18C109U18B2QCC25RBI74LS47DLTABCD74LS47DLTABCD74LS47DLTABCD74LS47DLTABCD74LS47DLTABCD74LS47DLTABCDOF213电子技术课程设计报告
（六）校正电路
由74HC51D、74HC00D与电阻组成，校正电路有分校正和时校正两部分，电路如图20。
IO1VCC正常输入信号5V校正信号R1IO2U2C9108小时校正电路J110Mohm74HC00D注意：分校时时，不会进位到小时。U11111213910U2DKey = A12R210MohmIO313U2A8123时计数器IO574HC00D1123674HC00D正常输入信号校正信号R3U3A10Mohm12U2B456分计数器IO6IO44574HC00D74HC51D3J274HC00DKey = B分钟校正电路分校正时锁定小时信号输入R410MohmU3B456图中采用基本RS触发器构成开关消抖动电路，其中与非门选用74HC00；对J1和J2，因为校正信号与0相与为0，而开关的另一端接高电平，正常输入信号可以顺利通过与或门，故校时电路处于正常计时状态，当开关打向上时，情况正好与上述相反，这时电路处于校时状态。74HC00D数字钟设计－校时电路部分
图20
（七）晶体振荡电路
由晶体与2个30pF电容、1个4060、一个10兆的电阻组成，芯片3脚输出2Hz的方波信号，电路如图21。
图21
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六、总接线元件布局
整个数字钟由时间计数电路、晶体振荡电路、校正电路、整点报时电路组成。其中以校正电路代替时间计数电路中的时、分、秒之间的进位，当校时电路处于正常输入信号时，时间计数电路正常计时，但当分校正时，其不会产生向时进位，而分与时的校位是分开的，而校正电路也是一个独立的电路。
电路的信号输入由晶振电路产生，并输入各电路。
七、电路原理总图
在原有的简图的基础上，按实际布局画了这张按实际芯片布局的接线图，如图22：
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VCC5VR6200ohmComR7200ohmComR8200ohmComR9200ohmComR10200ohmComR11200ohmComABCDEFGABCDEFGABCDEFGABCDEFGABCDEFGABCDEFGVCC5VVCC5VVCC5VVCC5VVCC5VVCC5V***4***4***4***4***41312111015U7OGBI/RBOU8OGBI/RBOU9OGBI/RBOU10OGBI/RBOU11OGBI/RBO14U12OGBI/RBO499999OAOBOCODOAOBOCODOAOBOCODOAOBOCODOAOBOCODOAOBOCODOEOEOEOEOE9OEOFOFOFOFOFRBIRBIRBIRBIRBI******2635471263******0U13B2QDU14A1QDU14B2QD54U15A1QD9U15B2QD356791QA1QB1QC2QA2QB2QC1QA1QB1QC2QA2QB1QA1QB1QC1QD2QA2QB1CLR2CLR1CLR1CLR2CLR1INA2INA1INB2INBU18A74LS08D***LS390D74LS08D121474LS08D8142VCC5VR1J112U19A311213910U20R145-32.768kHz时计数9器810U21C108975O3O4O5O6O7O8O9U22RTCCTCRS111X2校时Key = A74LS00D12MRR25V45U19B6112364U21D12分计数器131146VCCR510MohmR412U24A4~1PR51Q1D312141315123J2U21A3574LS00DC130pF30pF校分Key = B12214214274LS51D6~1QO11O12O13R345m setU21B6~1CLR74LS74D4060BP开关在下，校准状态开关在上，正常工作74LS00DVCC5V图22
2CLR1INA2INA1INA1INB2INB1INB2INA2INBU13A2QCU18C109U18B2QCC25RBI74LS47DLTABCD74LS47DLTABCD74LS47DLTABCD74LS47DLTABCD74LS47DLTABCD74LS47DLTABCDOF213电子技术课程设计报告
八、总结
1． 实验过程中遇到的问题及解决方法
① 七段显示器与七段译码器的测量
把显示器与74LS74相连，第一次连接时，数码管没有显示数字，经检查发现是数码管未接地，接地后发现还是无法正确显示数字，用万用表检测后，发现是因芯片引脚有些接触不良，所以确认芯片是否接触良好比较重要。② 时间计数电路的连接与测试
六进制、十进制都没有什么大的问题，只是芯片引脚的老问题，只要重新插过芯片就可以解决了。但在六十进制时，按图接线后发现，显示器上的数字总是100进制的，而不是六十进制，检测后发现无论是线路的连接还是芯片的接触都没有问题。最后，重新检查电路连线时发现是粗心将线路引脚接错而造成的，改过之后，显示就正常了。
2．设计体会
(1)通过这次对数字钟的设计与制作，我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于数字钟的原理与设计理念，设计一个电路要先仿真，仿真成功之后才能实际接线。
(2)学会了使用mutlism,protel.掌握了电路设计的基本步骤，提高了自己的动手实践能力。
(3)通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，同时也让我更深刻的认识到实践的重要性，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。
(4)在实际操作中往往由于自己的一些疏忽导致电路连接上存在一些问题，所以在实际操作中应十分细心和耐心才对，努力使自己在接线上不存在问题。
第二篇：数字钟的设计与制作 课程设计2
淮阴师范学院电子与电气工程系
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学生姓名 班
级 专
业 题
目
指导教师
2009 年 6 月
周顺
学 号
240701090
07级2班 电子信息工程 数字钟的设计与制作
陈华保
电子技术课程设计报告
一、设计目的
数字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，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字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。
因此，设计与制做数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟.而且通过数字钟的制作进一步的了解在制作中用到的各种中小规模集成电路的作用及实用方法.且由于数字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与使用方法.二、设计要求 ㈠设计指标
⑴时间以12小时为一个周期； ⑵显示时、分、秒；
⑶有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间； *⑷计时过程具有报时功能，当时间到达整点前10秒进行蜂鸣报时； ⑸保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。㈡设计要求
⑴画出电路原理图；
⑵自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。
⑶编写设计报告，写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。
三、原理框图
1．数字钟的构成
数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。
图1
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2．晶体振荡器电路
晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Ｈz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。一般输出为方波的数字式晶体振荡器电路通常有两类，一类是用ＴＴＬ门电路构成；另一类是通过ＣＭＯＳ非门构成的电路，本次设计采用了后一种。如图（b）所示，由ＣＭＯＳ非门Ｕ１与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，Ｕ２实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电阻Ｒ１为非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容Ｃ１、Ｃ２与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个１８０度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。
图2
3．时间记数电路
一般采用10进制计数器如74HC290、74HC390等来实现时间计数单元的计数功能。本次设计中选择74HC390。由其内部逻辑框图可知，其为双2-5-10异步计数器，并每一计数器均有一个异步清零端（高电平有效）。
秒个位计数单元为１０进制计数器，无需进制转换，只需将ＱＡ与ＣＰＢ（下降沿有效）相连即可。ＣＰＡ（下降沿有效）与１ＨZ秒输入信号相连，ＱD可作为向上的进位信号与十位计数单元的ＣＰＡ相连。
秒十位计数单元为６进制计数器，需要进制转换。将１０进制计数器转换为６进制计数器的电路连接方法如图 ２.４所示，其中ＱC可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的ＣＰＡ相连。
图3
电子技术课程设计报告
图4
分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同，只不过分个位计数单元的ＱD作为向上的进位信号应与分十位计数单元的ＣＰＡ相连，分十位计数单元的ＱC作为向上的进位信号应与时个位计数单元的ＣＰＡ相连。
时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同，但是要求，整个时计数单元应为24进制计数器，不是１０的整数倍，因此需将个位和十位计数单元合并为一个整体才能进行24进制转换。利用１片７４ＨＣ３９０实现24进制计数功能的电路如图（d）所示。
图5二十四进制电路
另外，图（d）所示电路中，尚余－２进制计数单元，正好可作为分频器２ＨZ输出信号转化为１ＨZ信号之用。
4．译码驱动及显示单元电路
选择74LS47作为显示译码电路；选择ＬＥＤ数码管作为显示单元电路。由74LS47把输进来的二进制信号翻译成十进制数字，再由数码管显示出来。这里的LED数码管是采用共阳的方法连接的。
计数器实现了对时间的累计并以8421BCD码的形式输送到74LS47芯片，再由74LS47芯片把BCD码转变为十进制数码送到数码管中显示出来。
5．校时电路
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，电子技术课程设计报告
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。即为用COMS与或非门实现的时或分校时电路，In1端与低位的进位信号相连；In2端与校正信号相连，校正信号可直接取自分频器产生的1HZ或2HZ（不可太高或太低）信号；输出端则与分或时个位计时输入端相连。当开关打向上时，因为校正信号和0相与的输出为0，而开关的另一端接高电平，正常输入信号可以顺利通过与或门，故校时电路处于正常计时状态；当开关打向下时，情况正好与上述相反，这时校时电路处于校时状态。
实际使用时，因为电路开关存在抖动问题，所以一般会接一个RS触发器构成开关消抖动电路，所以整个较时电路就如图（f）。
图6 带有消抖电路的校正电路
说明：当时间在59分50秒到59分59秒期间时 分十位、分个 位和秒十位均保持不变，分别为5，9和5；因此，可以将分计数器十位的Qc和QA，个位的QD和QA及秒计数器十位的QC和QA相与，从而产生报时控制信号。IO1分计数器十位的Qc和QAIO2U11VCCIO35VVCCX182345V分计数器个位的QD和QAIO456114V_0.5WIO512秒计数器十位的QC和QAIO674HC30D数字钟设计－整点报时电路部分
图7 *6．整点报时电路
电路应在整点前10秒钟内开始整点报时，即当时间在59分50秒到59分59秒期间时，发出报时电路报时控制信号。
当时间在59分50秒到59分59秒期间时，分十位、分个位和秒十位均保持不变，电子技术课程设计报告
分别为5、9和5，因此可将分计数器十位的QＣ和QＡ、个位的QＤ和QＡ及秒计数器十位的QＣ和QＡ相与，从而产生报时控制信号。
报时电路可选74HC30来构成。74HC30为8输入与非门。
四、元器件
1．四连面包板1块 2．共阳七段数码管6个 3．网络线2米/人 4．74LS47集成块6块 5．CD4060集成块1块 6．74HC390集成块3块 7．74HC51集成块1块 8．74HC00集成块2块 9．74LS08集成块1块 10．10MΩ电阻5个 11．300Ω电阻6个 12．30p电容2个 13．32.768k时钟晶体1个 芯片连接图
1)74HC00D
图8 2)74LS08
图9
电子技术课程设计报告
3)74HC390D
4)74HC51D
4)CD4060
图10
图11
电子技术课程设计报告
图12 5)74LS74
图13
电子技术课程设计报告
6)74LS47
图14 2．面包板的介绍
面包板一块总共由五部分组成，一竖四横，面包板本身就是一种免焊电板。面包板的样式是：
电子技术课程设计报告
图15 面包板的注意事项：
1．面包板旁一般附有香蕉插座，用来输入电压、信号及接地。2．上图中连着的黑线表示插孔是相通的。
3．拉线时，尽量将线紧贴面包板，把线成直角，避免交叉，也不要跨越元件。4．面包板使用久后，有时插孔间连接铜线会发生脱落现象，此时要将此排插孔做记号。并不再使用。
五、各功能块电路图
数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，可以由许多中小规模集成电路组成，所以可以分成许多独立的电路。
（一）六进制电路
由74HC390、7400、数码管与74LS47组成，电路如图16。
U1A3123U2A12Com74HC00D74HC00DU5SEVEN_SEG_COM_KABCDEFGU3AIO1IO337126DADBDCDD513OAOBOCODOE121110915141QA1QB1QC567V1 32Hz 5V141INA1INB21CLRIO21QD74HC390D43~EL~BI~LTOFOGVCCIO45V74LS47将十进制计数器转换为六进制的连接方法
图16
电子技术课程设计报告
（二）十进制电路
由74HC390、7400、数码管与74LS47组成，电路如图17。
ComU3SEVEN_SEG_COM_KU1AIO1141INA1INB21CLR31QA1QB1QC1QD5677126DADBDCDD513OAOBOCODOE12111091514ABCDEFGVCC5V74HC390D43~ELOF~BIOG~LT74LS47十进制接法测试仿真电路
图17
（三）六十进制电路
由两个数码管、两74LS47、一个74HC390与一个7400芯片组成，电路如图18。
74LS47
74LS47
图18
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（四）双六十进制电路
由2个六十进制连接而成，把分个位的输入信号与秒十位的Qc相连，使其产生进位。
（五）时间计数电路
由1个二十四进制电路、2个六十进制电路组成，因上面已有一个双六十电路，只要把它与二十四进制电路相连即可，详细电路见图19。
VCC5VR6200ohmComR7200ohmComR8200ohmComR9200ohmComR10200ohmComR11200ohmComABCDEFGABCDEFGABCDEFGABCDEFGABCDEFGABCDEFGVCC5VVCC5VVCC5VVCC5VVCC5VVCC5V***4***4***4***4***41312111015U7OGBI/RBOU8OGBI/RBOU9OGBI/RBOU10OGBI/RBOU11OGBI/RBO14U12OGBI/RBO499999OAOBOCODOAOBOCODOAOBOCODOAOBOCODOAOBOCODOAOBOCODOEOEOEOEOE9OEOFOFOFOFOFRBIRBIRBIRBIRBI******2635471263******0U13B2QDU14A1QDU14B2QD54U15A1QD9U15B2QD356791QA1QB1QC2QA2QB2QC1QA1QB1QC2QA2QB1QA1QB1QC1QD2QA2QB1CLR2CLR1CLR1CLR2CLR1INA2INA1INB2INBU18A74LS08D***LS390D74LS08D121474LS08D8142VCC5VR1J112U19A311213910U20R145-32.768kHz时计数9器810U21C108975O3O4O5O6O7O8O9U22RTCCTCRS111X2校时Key = A74LS00D12MRR25V45U19B6112364U21D12器分计数131146VCCR510MohmR412U24A4~1PR51Q1D312141315123J2U21A3574LS00DC130pF30pF校分Key = B12214214274LS51D6~1QO11O12O13R345m setU21B6~1CLR74LS74D4060BP开关在下，校准状态开关在上，正常工作74LS00DVCC5V图19
2CLR1INA2INA1INA1INB2INB1INB2INA2INBU13A2QCU18C109U18B2QCC25RBI74LS47DLTABCD74LS47DLTABCD74LS47DLTABCD74LS47DLTABCD74LS47DLTABCD74LS47DLTABCDOF213电子技术课程设计报告
（六）校正电路
由74HC51D、74HC00D与电阻组成，校正电路有分校正和时校正两部分，电路如图20。
IO1VCC正常输入信号5V校正信号R1IO2U2C9108小时校正电路J110Mohm74HC00D注意：分校时时，不会进位到小时。U11111213910U2DKey = A12R210MohmIO313U2A8123时计数器IO574HC00D1123674HC00D正常输入信号校正信号R3U3A10Mohm12U2B456分计数器IO6IO44574HC00D74HC51D3J274HC00DKey = B分钟校正电路分校正时锁定小时信号输入R410MohmU3B456图中采用基本RS触发器构成开关消抖动电路，其中与非门选用74HC00；对J1和J2，因为校正信号与0相与为0，而开关的另一端接高电平，正常输入信号可以顺利通过与或门，故校时电路处于正常计时状态，当开关打向上时，情况正好与上述相反，这时电路处于校时状态。74HC00D数字钟设计－校时电路部分
图20
（七）晶体振荡电路
由晶体与2个30pF电容、1个4060、一个10兆的电阻组成，芯片3脚输出2Hz的方波信号，电路如图21。
图21
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（八）整点报时电路
由74HC30D和蜂鸣器组成，当时间在59:50到59:59时，蜂鸣报时，电路如图22。
说明：当时间在59分50秒到59分59秒期间时 分十位、分个 位和秒十位均保持不变，分别为5，9和5；因此，可以将分计数器十位的Qc和QA，个位的QD和QA及秒计数器十位的QC和QA相与，从而产生报时控制信号。IO1分计数器十位的Qc和QAIO2U11VCCIO35VVCCX182345V分计数器个位的QD和QAIO456114V_0.5WIO512秒计数器十位的QC和QAIO674HC30D数字钟设计－整点报时电路部分图22
六、总接线元件布局
整个数字钟由时间计数电路、晶体振荡电路、校正电路、整点报时电路组成。其中以校正电路代替时间计数电路中的时、分、秒之间的进位，当校时电路处于正常输入信号时，时间计数电路正常计时，但当分校正时，其不会产生向时进位，而分与时的校位是分开的，而校正电路也是一个独立的电路。
电路的信号输入由晶振电路产生，并输入各电路。
七、电路原理总图
在原有的简图的基础上，按实际布局画了这张按实际芯片布局的接线图，如图23：
电子技术课程设计报告
VCC5VR6200ohmComR7200ohmComR8200ohmComR9200ohmComR10200ohmComR11200ohmComABCDEFGABCDEFGABCDEFGABCDEFGABCDEFGABCDEFGVCC5VVCC5VVCC5VVCC5VVCC5VVCC5V***4***4***4***4***41312111015U7OGBI/RBOU8OGBI/RBOU9OGBI/RBOU10OGBI/RBOU11OGBI/RBO14U12OGBI/RBO499999OAOBOCODOAOBOCODOAOBOCODOAOBOCODOAOBOCODOAOBOCODOEOEOEOEOE9OEOFOFOFOFOFRBIRBIRBIRBIRBI******2635471263******0U13B2QDU14A1QDU14B2QD54U15A1QD9U15B2QD356791QA1QB1QC2QA2QB2QC1QA1QB1QC2QA2QB1QA1QB1QC1QD2QA2QB1CLR2CLR1CLR1CLR2CLR1INA2INA1INB2INBU18A74LS08D***LS390D74LS08D121474LS08D8142VCC5VR1J112U19A311213910U20R145-32.768kHz时计数9器810U21C108975O3O4O5O6O7O8O9U22RTCCTCRS111X2校时Key = A74LS00D12MRR25V45U19B6112364U21D12分计数器131146VCCR510MohmR412U24A4~1PR51Q1D312141315123J2U21A3574LS00DC130pF30pF校分Key = B12214214274LS51D6~1QO11O12O13R345m setU21B6~1CLR74LS74D4060BP开关在下，校准状态开关在上，正常工作74LS00DVCC5V图23
2CLR1INA2INA1INA1INB2INB1INB2INA2INBU13A2QCU18C109U18B2QCC25RBI74LS47DLTABCD74LS47DLTABCD74LS47DLTABCD74LS47DLTABCD74LS47DLTABCD74LS47DLTABCDOF213电子技术课程设计报告
八、总结
1． 实验过程中遇到的问题及解决方法
① 面包板测试,未遇问题。
② 七段显示器与七段译码器的测量时，有时有些数字显示断开、不完整。原因可能是数码管引脚接触不良，或者是数码管某些引脚坏。在接电路时译码管的电源和接地的没接，直接导致译码管无法工作，数码管无数字显示。③ 时间计数电路的连接与测试
仔细的连接电路是非常重要的，不要忘了电源和接地的引脚连接线。测试时秒 计数显示无法进位、跳动还较快，无法进位是因为在74LS08D集成管的输入输出弄错引脚，跳动较快是因为把4060BP和74LS74D的接线引脚接在了4060BP的2引脚。经检查发现接线错误调整后，时间秒显示正常。④ 校正电路
校正时有时单独校正分，时会跟着调动，原因是分与时的进位接线没断开。
2． 设计体会
通过这次实训，让我们更加了解了各种集成块的应用，也对其中一些集成块的用途有了一定的了解。
实训对于我们的动手能力也是一种提高，细心，认真在其尤其重要。对于一些容易遗漏的引脚，如电源，接地引脚特别要注意。3．对设计的建议
在学生了解的基础上，应该培养学生自己的改进、创新的意识。让学生的能力有真正的提高。
第三篇：数字钟的设计与制作 课程设计4
淮阴师范学院电子与电气工程系
课程设计报告
学生姓名 班
级 专
业 题
目
指导教师
2009 年 6 月
谷鹏
学 号
240701051
07级2班 电子信息科学与技术 数字钟的设计与制作
陈华宝
电子技术课程设计报告
一、设计目的
数字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，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字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。
因此，设计与制做数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟.而且通过数字钟的制作进一步的了解在制作中用到的各种中小规模集成电路的作用及实用方法.且由于数字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与使用方法.二、设计要求 ㈠设计指标
⑴时间以12小时为一个周期； ⑵显示时、分、秒；
⑶有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间； *⑷计时过程具有报时功能，当时间到达整点前10秒进行蜂鸣报时； ⑸保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。㈡设计要求
⑴画出电路原理图；
⑵自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。
⑶编写设计报告，写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。
三、原理框图
1．数字钟的构成
数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。
图1
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2．晶体振荡器电路
晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Ｈz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。一般输出为方波的数字式晶体振荡器电路通常有两类，一类是用ＴＴＬ门电路构成；另一类是通过ＣＭＯＳ非门构成的电路，本次设计采用了后一种。如图（b）所示，由ＣＭＯＳ非门Ｕ１与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，Ｕ２实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电阻Ｒ１为非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容Ｃ１、Ｃ２与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个１８０度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。
图2
3．时间记数电路
一般采用10进制计数器如74HC290、74HC390等来实现时间计数单元的计数功能。本次设计中选择74HC390。由其内部逻辑框图可知，其为双2-5-10异步计数器，并每一计数器均有一个异步清零端（高电平有效）。
秒个位计数单元为１０进制计数器，无需进制转换，只需将ＱＡ与ＣＰＢ（下降沿有效）相连即可。ＣＰＡ（下降沿有效）与１ＨZ秒输入信号相连，ＱD可作为向上的进位信号与十位计数单元的ＣＰＡ相连。
秒十位计数单元为６进制计数器，需要进制转换。将１０进制计数器转换为６进制计数器的电路连接方法如图 ２.４所示，其中ＱC可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的ＣＰＡ相连。
图3
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图4
分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同，只不过分个位计数单元的ＱD作为向上的进位信号应与分十位计数单元的ＣＰＡ相连，分十位计数单元的ＱC作为向上的进位信号应与时个位计数单元的ＣＰＡ相连。
时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同，但是要求，整个时计数单元应为24进制计数器，不是１０的整数倍，因此需将个位和十位计数单元合并为一个整体才能进行24进制转换。利用１片７４ＨＣ３９０实现24进制计数功能的电路如图（d）所示。
图5二十四进制电路
另外，图（d）所示电路中，尚余－２进制计数单元，正好可作为分频器２ＨZ输出信号转化为１ＨZ信号之用。
4．译码驱动及显示单元电路
选择74LS47作为显示译码电路；选择ＬＥＤ数码管作为显示单元电路。由74LS47把输进来的二进制信号翻译成十进制数字，再由数码管显示出来。这里的LED数码管是采用共阳的方法连接的。
计数器实现了对时间的累计并以8421BCD码的形式输送到74LS47芯片，再由74LS47芯片把BCD码转变为十进制数码送到数码管中显示出来。
5．校时电路
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，电子技术课程设计报告
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。即为用COMS与或非门实现的时或分校时电路，In1端与低位的进位信号相连；In2端与校正信号相连，校正信号可直接取自分频器产生的1HZ或2HZ（不可太高或太低）信号；输出端则与分或时个位计时输入端相连。当开关打向上时，因为校正信号和0相与的输出为0，而开关的另一端接高电平，正常输入信号可以顺利通过与或门，故校时电路处于正常计时状态；当开关打向下时，情况正好与上述相反，这时校时电路处于校时状态。
实际使用时，因为电路开关存在抖动问题，所以一般会接一个RS触发器构成开关消抖动电路，所以整个较时电路就如图（f）。
图6 带有消抖电路的校正电路
说明：当时间在59分50秒到59分59秒期间时 分十位、分个 位和秒十位均保持不变，分别为5，9和5；因此，可以将分计数器十位的Qc和QA，个位的QD和QA及秒计数器十位的QC和QA相与，从而产生报时控制信号。IO1分计数器十位的Qc和QAIO2U11VCCIO35VVCCX182345V分计数器个位的QD和QAIO456114V_0.5WIO512秒计数器十位的QC和QAIO674HC30D数字钟设计－整点报时电路部分
图7 *6．整点报时电路
电路应在整点前10秒钟内开始整点报时，即当时间在59分50秒到59分59秒期间时，发出报时电路报时控制信号。
当时间在59分50秒到59分59秒期间时，分十位、分个位和秒十位均保持不变，电子技术课程设计报告
分别为5、9和5，因此可将分计数器十位的QＣ和QＡ、个位的QＤ和QＡ及秒计数器十位的QＣ和QＡ相与，从而产生报时控制信号。
报时电路可选74HC30来构成。74HC30为8输入与非门。
四、元器件
1．四连面包板1块 2．共阳七段数码管6个 3．网络线2米/人 4．74LS47集成块6块 5．CD4060集成块1块 6．74HC390集成块3块 7．74HC51集成块1块 8．74HC00集成块2块 9．74LS08集成块1块 10．10MΩ电阻5个 11．300Ω电阻6个 12．30p电容2个 13．32.768k时钟晶体1个 芯片连接图
1)74HC00D
图8 2)74LS08
图9
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3)74HC390D
4)74HC51D
4)CD4060
图10
图11
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图12 5)74LS74
图13
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6)74LS47
图14 2．面包板的介绍
面包板一块总共由五部分组成，一竖四横，面包板本身就是一种免焊电板。面包板的样式是：
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图15 面包板的注意事项：
1．面包板旁一般附有香蕉插座，用来输入电压、信号及接地。2．上图中连着的黑线表示插孔是相通的。
3．拉线时，尽量将线紧贴面包板，把线成直角，避免交叉，也不要跨越元件。4．面包板使用久后，有时插孔间连接铜线会发生脱落现象，此时要将此排插孔做记号。并不再使用。
五、各功能块电路图
数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，可以由许多中小规模集成电路组成，所以可以分成许多独立的电路。
（一）六进制电路
由74HC390、7400、数码管与74LS47组成，电路如图16。
U1A3123U2A12Com74HC00D74HC00DU5SEVEN_SEG_COM_KABCDEFGU3AIO1IO337126DADBDCDD513OAOBOCODOE121110915141QA1QB1QC567V1 32Hz 5V141INA1INB21CLRIO21QD74HC390D43~EL~BI~LTOFOGVCCIO45V74LS47将十进制计数器转换为六进制的连接方法
图16
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（二）十进制电路
由74HC390、7400、数码管与74LS47组成，电路如图17。
ComU3SEVEN_SEG_COM_KU1AIO1141INA1INB21CLR31QA1QB1QC1QD5677126DADBDCDD513OAOBOCODOE12111091514ABCDEFGVCC5V74HC390D43~ELOF~BIOG~LT74LS47十进制接法测试仿真电路
图17
（三）六十进制电路
由两个数码管、两74LS47、一个74HC390与一个7400芯片组成，电路如图18。
74LS47
74LS47
图18
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（四）双六十进制电路
由2个六十进制连接而成，把分个位的输入信号与秒十位的Qc相连，使其产生进位。
（五）时间计数电路
由1个二十四进制电路、2个六十进制电路组成，因上面已有一个双六十电路，只要把它与二十四进制电路相连即可，详细电路见图19。
VCC5VR6200ohmComR7200ohmComR8200ohmComR9200ohmComR10200ohmComR11200ohmComABCDEFGABCDEFGABCDEFGABCDEFGABCDEFGABCDEFGVCC5VVCC5VVCC5VVCC5VVCC5VVCC5V***4***4***4***4***41312111015U7OGBI/RBOU8OGBI/RBOU9OGBI/RBOU10OGBI/RBOU11OGBI/RBO14U12OGBI/RBO499999OAOBOCODOAOBOCODOAOBOCODOAOBOCODOAOBOCODOAOBOCODOEOEOEOEOE9OEOFOFOFOFOFRBIRBIRBIRBIRBI******2635471263******0U13B2QDU14A1QDU14B2QD54U15A1QD9U15B2QD356791QA1QB1QC2QA2QB2QC1QA1QB1QC2QA2QB1QA1QB1QC1QD2QA2QB1CLR2CLR1CLR1CLR2CLR1INA2INA1INB2INBU18A74LS08D***LS390D74LS08D121474LS08D8142VCC5VR1J112U19A311213910U20R145-32.768kHz时计数9器810U21C108975O3O4O5O6O7O8O9U22RTCCTCRS111X2校时Key = A74LS00D12MRR25V45U19B6112364U21D12器分计数131146VCCR510MohmR412U24A4~1PR51Q1D312141315123J2U21A3574LS00DC130pF30pF校分Key = B12214214274LS51D6~1QO11O12O13R345m setU21B6~1CLR74LS74D4060BP开关在下，校准状态开关在上，正常工作74LS00DVCC5V图19
2CLR1INA2INA1INA1INB2INB1INB2INA2INBU13A2QCU18C109U18B2QCC25RBI74LS47DLTABCD74LS47DLTABCD74LS47DLTABCD74LS47DLTABCD74LS47DLTABCD74LS47DLTABCDOF213电子技术课程设计报告
（六）校正电路
由74HC51D、74HC00D与电阻组成，校正电路有分校正和时校正两部分，电路如图20。
IO1VCC正常输入信号5V校正信号R1IO2U2C9108小时校正电路J110Mohm74HC00D注意：分校时时，不会进位到小时。U11111213910U2DKey = A12R210MohmIO313U2A8123时计数器IO574HC00D1123674HC00D正常输入信号校正信号R3U3A10Mohm12U2B456分计数器IO6IO44574HC00D74HC51D3J274HC00DKey = B分钟校正电路分校正时锁定小时信号输入R410MohmU3B456图中采用基本RS触发器构成开关消抖动电路，其中与非门选用74HC00；对J1和J2，因为校正信号与0相与为0，而开关的另一端接高电平，正常输入信号可以顺利通过与或门，故校时电路处于正常计时状态，当开关打向上时，情况正好与上述相反，这时电路处于校时状态。74HC00D数字钟设计－校时电路部分
图20
（七）晶体振荡电路
由晶体与2个30pF电容、1个4060、一个10兆的电阻组成，芯片3脚输出2Hz的方波信号，电路如图21。
图21
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（八）整点报时电路
由74HC30D和蜂鸣器组成，当时间在59:50到59:59时，蜂鸣报时，电路如图22。
说明：当时间在59分50秒到59分59秒期间时 分十位、分个 位和秒十位均保持不变，分别为5，9和5；因此，可以将分计数器十位的Qc和QA，个位的QD和QA及秒计数器十位的QC和QA相与，从而产生报时控制信号。IO1分计数器十位的Qc和QAIO2U11VCCIO35VVCCX182345V分计数器个位的QD和QAIO456114V_0.5WIO512秒计数器十位的QC和QAIO674HC30D数字钟设计－整点报时电路部分图22
六、总接线元件布局
整个数字钟由时间计数电路、晶体振荡电路、校正电路、整点报时电路组成。其中以校正电路代替时间计数电路中的时、分、秒之间的进位，当校时电路处于正常输入信号时，时间计数电路正常计时，但当分校正时，其不会产生向时进位，而分与时的校位是分开的，而校正电路也是一个独立的电路。
电路的信号输入由晶振电路产生，并输入各电路。
七、电路原理总图
在原有的简图的基础上，按实际布局画了这张按实际芯片布局的接线图，如图23：
电子技术课程设计报告
VCC5VR6200ohmComR7200ohmComR8200ohmComR9200ohmComR10200ohmComR11200ohmComABCDEFGABCDEFGABCDEFGABCDEFGABCDEFGABCDEFGVCC5VVCC5VVCC5VVCC5VVCC5VVCC5V***4***4***4***4***41312111015U7OGBI/RBOU8OGBI/RBOU9OGBI/RBOU10OGBI/RBOU11OGBI/RBO14U12OGBI/RBO499999OAOBOCODOAOBOCODOAOBOCODOAOBOCODOAOBOCODOAOBOCODOEOEOEOEOE9OEOFOFOFOFOFRBIRBIRBIRBIRBI******2635471263******0U13B2QDU14A1QDU14B2QD54U15A1QD9U15B2QD356791QA1QB1QC2QA2QB2QC1QA1QB1QC2QA2QB1QA1QB1QC1QD2QA2QB1CLR2CLR1CLR1CLR2CLR1INA2INA1INB2INBU18A74LS08D***LS390D74LS08D121474LS08D8142VCC5VR1J112U19A311213910U20R145-32.768kHz时计数9器810U21C108975O3O4O5O6O7O8O9U22RTCCTCRS111X2校时Key = A74LS00D12MRR25V45U19B6112364U21D12分计数器131146VCCR510MohmR412U24A4~1PR51Q1D312141315123J2U21A3574LS00DC130pF30pF校分Key = B12214214274LS51D6~1QO11O12O13R345m setU21B6~1CLR74LS74D4060BP开关在下，校准状态开关在上，正常工作74LS00DVCC5V图23
2CLR1INA2INA1INA1INB2INB1INB2INA2INBU13A2QCU18C109U18B2QCC25RBI74LS47DLTABCD74LS47DLTABCD74LS47DLTABCD74LS47DLTABCD74LS47DLTABCD74LS47DLTABCDOF213电子技术课程设计报告
八、总结
1． 实验过程中遇到的问题及解决方法
① 面包板测试,未遇问题。
② 七段显示器与七段译码器的测量，正常。③ 时间计数电路的连接与测试
在连接晶振的过程中,晶振无法起振.在排除线与芯片的接触不良问题后重新对照电路图,发现是由于12脚未接地所至.在连接六进制的过程中,发现电路只能4,5的跳动,后经发现是由于接到与非门的引脚接错一根所至,经纠正后能正常显示.④ 校正电路
在连接校正电路的过程中,出现时和分都能正常校正时,但秒却受到影响,特别时一较分钟的时候秒乱跳,而不校时的时候,秒从40跳到59,然后又跳回40,分和秒之间无进位,电路在时,分,秒进位过程中能正常显示,故可排除芯片和连线的接触不良的问题.经检查,校正电路的连线没有错误,后用万用表的直流电压档带电检测秒十位的QA,QB,QC和QD脚,发现QA脚时有电压时而无电压,再检测秒到分和分到时的进位端,发现是由于秒到分的进位未拔掉所至.2． 设计体会
通过这次对数字钟的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于数字钟的原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真仿真成功之后才实际接线的。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。
通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。
3． 对设计的建议
我希望老师在我们动手制作之前应先告诉我们一些关于所做电路的资料、原理，以及如何检测电路的方法，还有关于检测芯片的方法。这样会有助于我们进一步的进入状况，完成设计。
第四篇：数字钟课程设计
晶体振荡器电路
晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Ｈz的脉冲，可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。分频器电路
分频器电路将32768Ｈz的高频方波信号经74LS4060和74LS250的二分频的分频后得到1Hz的方波信号，可以供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器。时间计数器电路
时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器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，时个位和时十位计数器可以设计为12进制计数器或者24进制计数器，我们这里根据自己的意愿设计成24进制计数器。译码驱动电路
译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。数码管
数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管，本设计采用的为ＬＥＤ数码管。
各单元模块设计和分析 晶体振荡器电路
晶体振荡器是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。
图2 晶体振荡器电路图
分频器电路
通常，数字钟的晶体振荡器输出频率较高，为了得到１Ｈz的秒信号输入，需要对振荡器的输出信号进行分频。
通常实现分频器的电路是计数器电路，一般采用多级２进制计数器来实现。例如，将32767Ｈz的振荡信号分频为１ＨZ的分频倍数为32767（２于１５极２进制计数器。时间计数单元
时间计数单元有时计数、分计数和秒计数等几个部分。
时计数单元一般为24进制计数器计数器，其输出为两位8421BCD码形式；分计数和秒计数单元为６０进制计数器，其输出也为8421BCD码。
本实验采取了74LS90 用两块芯片进行级联来产生60进制和24进制
秒个位计数单元为１０进制计数器，无需进制转换，只需将Ｑ0与ＣＰ1（下降沿有效）相连即可。ＣＰ0（下降没效）与１ＨZ秒输入信号相连，Ｑ3可作为向上的进位信号与十位计数单元的ＣＰ1相连。
秒十位计数单元为６进制计数器，需要进制转换。将１０进制计数器转换为６进制计数器的１５），即实现该分频功能的计数器相当电路连接，其中Ｑ2可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的ＣＰ0相连。
分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同，也是分个位计数单元的Ｑ3作为向上的进位信号应与分十位计数单元的ＣＰ0相连，分十位计数单元的Ｑ2作为向上的进位信号应与时个位计数单元的ＣＰ0相连。60进制的连接如图4所示。时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同，但是要求，整个时计数单元应为24进制计数器，所以在两块74LS90构成的100进制中截取24，就得在24的时候进行异步清零。24进制计数功能的电路如图5所示。
图5 24进制计数器电路
主要参考文献
《电子技术基础》
康华光
高教出版社 《电子线路设计、实验与测试》
谢自美
华中科技大学出版社 《电子技术实验》
汪学典
华中科技大学出版社 课程设计摘要 中文摘要
此次课程设计以数字钟为例，全面的利用了所学的知识，设计出了生活中常见的东西。数字钟主要有多谐振荡器、分频器、计数器、译码器组成。主要芯片有74LS90、CC4511。有多谐振荡器产生约1Mz信号脉冲。满24计数器自动复位，从而实现24 小时计时。
关键词：多谐振荡器、分频器、计数器、74LS90 英文摘要 This design report in detail the digital clock.Making using of our comment study.The digital clock is made of multivibrator type oscillator、divider、counter.Following chips 74LS90 CC4511.When the hour counter reaches the summit of 24,it will return to the beginning point.So ,the whole day is counted.Key word: multivibrator、divider、74LS90
第五篇：数字钟课程设计
数字电子钟逻辑电路设计
一、实验目的：
1、掌握数字钟的设计方法；
2、熟悉集成电路的使用方法。
二、设计任务和要求：
1、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、用中小规模集成电路组成电子钟；
3、画出框图和逻辑电路图，写出设计报告；
4、选做：①闹钟系统。②整点报时。③日历系统。
三、方案选择和论证：
1．分秒功能的实现：用两片74290组成60进制递增计数器 2.时功能的实现：用两片74290组成24进制递增计数器 3．定点报时：当分秒同时出现为0时，灯亮。
4.日历系统：月跟日分别用2片74192实现，月份就接成12进制，日则接成31进制，星期由1片74192组成7进制，从星期一至星期天。
四、方案的设计：
1、可调时钟模块：
秒、分、时分别为60、60和24进制计数器。用两片74LS290做一个二十四进制, 输入计数脉冲CP加在CLKA’端，把QA与与CPLB’从外部连接起来，电路将对CP按照8421BCD码进行异步加法计数。通过反馈端，控制清零端清零，其中个位接成二进制形式，十位接成四进制形式。其电路图如下：
同理利用两片74290组成的六十进制计数器，如下图所示
将两个六十进制的加法计数器和一个二十四进制的加法计数器进行级联：将秒的十位进位脉冲接到分的个位输入脉冲，将分的十位进位脉冲接到时的个位输入脉冲，这样就可以组成最基本的电路。2.校时电路： 例如说时的校准，开关1上端接1HZ脉冲，下端接分的进位。当开关打到上端时电路进入校准功能，当开关打到下端时电路进入正常计时功能。其电路如总电路图所示
3.整点报时：
分别用2个或非门接到分和秒的各输出个节点处，再用一个与非门与报时灯链接，当输出同时为零时，即整点时，报时灯就亮了，起到报时功能。本实验使用LED发光（1s），其电路图如下：
4日历系统：
月和日都用2片74192实现。月份功能则接成13进制，因为月份分日都是从1开始计起，所以要求从0001开始，到1101时，立刻清零，清零时应该切换到置数状态，即将ABCD置1000，通过一个与非门链接到LOAD端置零，同时也将计数器置为0001的状态。其电路图如下所示
日功能74192三十一进制电路图：
总电路图：
四、电路调试：
调试这部分工作在EWB仿真软件上进行。对于电路的调试应该分为几个部分，分别对电路各个部分的功能都进行调试，之后，每连接一部分都要调试一次。在实现日历系统时，如月份需要显示灯显示1～31。一开始以为只把计数器链接成三十一进制即可，结果显示灯只显示0～30，没有自己预期的结果。经过仔细思考，要把0去掉不显示，从1开始显示，而还要显示31。经过查书，最后，知道开始需置数成0001状态，到1000才清零，清零的同时回到置数0001状态，通过多次链接、测试，终于实现了。
在实现校时功能过程中，由于之前想得太过复杂了，浪费了大量时间，最后，经过上网搜索，到图书馆查书，简单的用了个开关连接到脉冲实现了。
五、收获心得体会：
整个过程花了我不少时间，可当做完时才发现做这个数字钟是多么简单的一件事，主要是在调试时花了不少时间，其间换了不少器件，有的器件在理论上可行，但在实际运行中就无法看到效果，所以调试花了我不少时间，有时无法找出错误便更换器件重新接线以使电路正常运行。
在实际的操作过程中，能把理论中所学的知识灵活地运用起来，并在调试中会遇到各种各样的问题，电路的调试提高了我们解决问题的能力，学会了在设计中独立解决问题，也包括怎样去查找问题。似乎所有的事都得自己新手去操作才会在脑海中留下深刻的印象，这个小小的课程设计让我可以熟练的操作EWB软件，也了解了不少器件的功能的应用，也加深了对数字电路认识和理解。
本次课程设计主要是用软件仿真，如果是实际加工电路板就更加锻炼我们的动手能力了，因此，能力还有待提高。
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