数电数字钟课程设计报告

第一篇：数电数字钟课程设计报告

题目：多功能数码种的设计

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，我们此次设计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.且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路.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.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。

（a）数字钟组成框图

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。

（b）CMOS 晶体振荡器（仿真电路）

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Ｑ２可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的ＣＰＡ相连。

十进制-六进制转换电路

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Ｑ３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Ｑ２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１２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１２进制转换。利用１片７４ＨＣ３９０实现１２进制计数功能的电路如图（d）所示。

（d）十二进制电路

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ＣＤ４５１１作为显示译码电路；选择ＬＥＤ数码管作为显示单元电路。由CD4511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数码管是采用共阴的方法连接的。

计数器实现了对时间的累计并以8421BCD码的形式输送到CD4511芯片，再由4511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，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。当开关打向下时，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；当开关打向上时，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）。

（f）带有消抖电路的校正电路

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，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，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

4．共阴八段数码管6个

5．网络线2米/人

6．CD4511集成块6块

7．CD4060集成块1块

8．74HC390集成块3块

9．74HC51集成块1块

10．74HC00集成块4块

11．74HC30集成块1块

12．10MΩ电阻5个

13．500Ω电阻14个

14．30p电容2个 15．32.768k时钟晶体1个

16．蜂鸣器10个

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4511组成，电路如图一。

（二）十进制电路

由74HC390、7400、数码管与4511组成，电路如图二。

（三）六十进制电路

由两个数码管、两4511、一个74HC390与一个7400芯片组成，电路如图三。

（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，电路图如图四。

（五）时间计数电路

由1个十二进制电路、2个六十进制电路组成，因上面已有一个双六十电路，只要把它与十二进制电路相连即可，详细电路见图五。

（六）校正电路

由74CH51D、74HC00D与电阻组成，校正电路有分校正和时校正两部分，电路如图六。

（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，电路如图七。

（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，电路如图八

第二篇：数电课程设计报告——数字钟

数字电子技术课程设计报告

设计题目： 数字钟 班级学号：092022226

二〇一一年十二月

数字钟的设计

数字钟是采用数字电路实现“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的使用，使得数字钟的精度、稳定度远远超过了机械钟表。钟表的数字化在提高报时精度的同时，也大大扩展了它的功能，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、定时启闭路灯等。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

一、设计目的

1.掌握数字钟的设计方法。2.熟悉集成电路的使用方法。

二、设计任务与要求

时钟显示功能，能够以十进制显示“时”、“分”、“秒”。其中时为24进制，分秒为60进制。

三、设计思路、芯片选择及单元电路功能简介 1.设计思路：

数字钟的设计可以分为4个单元电路来设计，分别为1Hz脉冲产生电路、数码管显示电路、60进制计数器电路、24进制计数器电路这四个单元电路。2.芯片的选择：

BCD——七段译码器74LS47

十进制可逆计数器74192

555定时器

集成与门芯片74LS11 3.单元电路功能简介： ①、1Hz脉冲产生电路：

该单元电路是用由555定时器构成的多谐振荡器来产生的1HZ方波的电路，其中考虑

到电路的“延时”效应，该电路产生的方波的频率并不是标准的1HZ方波，而是频率稍大于1Hz的方波。它是为整个电路提供时钟源的，它的输出脉冲提供给秒单元电路的低位计数芯片。

②、数码管显示电路：

该单元电路是用来显示一位数字的电路，它由一块数码管和一块数码管驱动芯片组成，它的输入信号由计数器提供。

③、60进制计数器电路：

该单元电路由两片74LS192可逆计数器芯片、一个三输入与非门和一个非门构成的60进制计数器电路，它是为秒显示和分显示电路提供驱动信号的单元电路

④、24进制计数器电路：

该单元电路是由两片74LS192可逆计数器芯片和一个与门构成的24进制计数器电路，它的低位脉冲信号由分钟计数器单元电路的进位信号提供，它为小时显示电路提供驱动信号。

四、总电路图

五、仿真效果

本次课程设计使用proteus软件进行仿真，在进行仿真时应注意以下几点： 1.在接通电源之前，应保持开关SW1断开且SW2闭合，如下图所示：

2.接通电源后应先断开开关SW2，保持开关SW1断开状态不变，如下图所示： 3.在做完第二步之后，应保持开关SW2断开状态不变，闭合开关SW1，如下图所示：

在执行完以上三步之后，就是仿真的正确结果了，如下图所示：

否则，将会产生以下错误的仿真效果：

六、总结

通过这次课程设计，我对数字电子技术的理论知识的理解更加深刻，对时序电路的设计步骤也更加熟悉，熟悉了仿真软件proteus的应用。在本次设计中，我还发现了一点问题，就是理论和实际并不是完全符合的。比如对于74LS192可逆计数器芯片来说，他本是十进制计数器，若用它构成六进制计数器，按照理论知识，只需要将它的输出端Q1和Q2端通过一个与门后反馈到清零端CR即可。但在实际应用中，按照理论上的接法并不能实现六进制，而是需要将他的Q0端取反后再与Q1和Q2相与反馈到清零端CR，才能实现六进制计数。另外，秒钟单元电路向分钟单元电路提供脉冲的进位信号不能直接加到分钟单元电路的脉冲端口上，而是需要经过一个非门后再加到分钟单元电路的脉冲输入端上。同时，还要给这部分进位电路并联一个开关（详见总电路图），且在接通电源之前应保持该开关的闭合状态，接通电源后应先断开该开关，然后再接通脉冲单元电路，否则将不能保证整个电路的零状态。

此外，本次课程设计比较仓促，只是完成了设计的基本功能，其拓展功能没有精力去深究，等到以后有时间再逐步完善该电路的拓展功能。由于时间短暂和本人能力有限，本电路的设计可能存在一定问题和缺陷，如有发现希望老师能够给予批评指正。

七、元器件清单

1.七段数码管：6块 2.74LS192可逆计数器：6片 3.555定时器：1片

4.74LS47 BCD——七段译码器：6片 5.74LS11三—3输入与门：1片 6.非门：3块 7.2输入与门：1块 8.开关：2个

9.电阻：10M 1个，46.25M 1个 10.电容：0.01uF

2个

参考书

⑴《现代电子学及应用》，童诗白、徐振英编，高等教育出版社，1994年

⑵《电子系统设计》，何小艇等编，浙江大学出版社，2000年

⑶《集成电子基础教程》，郑家龙、王小海、章安元编，高教出版社，2002年5月

⑷《电子技术课程设计指导》 彭介华编，高等教育出版社，1997年10月

⑸《数字电子技术》童诗白编著高等教育出版社

2001年

第三篇：数电课程设计-电子数字钟

题目：数字电子钟 数字电子技术课程设计报告

班 级:

2016年 12月26日

第 1 页 目录

1、课程设计内容及要求**********************************************第3页

2、元器件清单及主要器件介绍****************************************第4页

3、原理设计和功能描述***********************************************第7页

4、数字电子钟的实现*************************************************第10页

5、总结与心得体会******************************************************第11页

第 2 页 课程设计内容及要求

1.1 数字钟简介

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。数字钟已成为人们日常生活中必不可少的生活日用品。广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。

本次设计就用数字集成电路和一些简单的逻辑门电路来设计一个数字式电子钟，使其完成时间及星期的显示功能。多功能数字钟采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。具有时间显示、走时准确、显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到了广泛的应用。

1.2 设计要求

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.整点报时。在59分59秒时输出信号，音频持续1s，在结束时刻为整点。

元器件清单及主要器件介绍

第 3 页 2.1 元器件清单（1）74LS00（1片）（2）74LS20（1片）（3）74LS161（6片）

（4）共阳七段数码显示器（6片）（5）74LS248（6片）（6）555(1片)（7）开关(3片)（8）电阻、晶振、电容、导线、锡丝等（若干）

2.2 主要元器件引脚排列及逻辑功能

1.共阳七段显示器

发光二极管（在图中以dp表示），用于显示小数点。通过七段发光二极管亮暗的不同组合，可以显示多种数字、字母以及其它符号。

LED数码管中的发光二极管共有两种连接方法：

（1）共阴极接法：把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极。使用时公共阴极接地，这样阳极端输入高电平的段发光二极管就导通点亮，而输入低电平的则不点亮。实验中使用的LED显示器为共阴极接法

（2）共阳极接法：把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极。使用时公共阳极接＋ 第 4 页 5V。这样阴极端输入低电平的段发光二极管就导通点亮，而输入高电平的则不点亮。

注： 课设中使用的是共阳极数码管。2.74LS161芯片介绍

74LS161是十进制同步计数器（异步清除）。其管脚图及逻辑

功能引脚图：

Qcc进位输出端 CR 清零 Q1-Q3 输出端 CP 脉冲 D0-D3 数据输入

3.译码器（74LS247）

74LS247各引脚功能说明如下图：6、2、1、7脚为译码输入（即编码输出）；9—15为

第 5 页 译码输出；

8、16脚为电源正负极。

74LS247译码器功能表

原理设计和功能描述

第 6 页

3.1数字计时器的设计思想

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地频率较高，因此，需要进行分频，使得高频脉冲信号变成适合于计时的低频脉冲信号，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。由于计时的规律是：60秒=1分，60分=1小时，24小时=1天，就需要分别设计60进制，24进制计数器，并发出驱动信号。各计数器输出信号经译码器、驱动器到数字显示器，是“时”、“分”、“秒”得以数字显示出来。

3.2数字电子钟总体框架图

（一）计数器

秒脉冲信号经过6级计数器，分别得到“秒”个位、十位、“分”个位、十位以及“时”个位、十位的计时。“秒”“分”计数器为六十进制，小时为二十四进制。

（1）六十进制计数

由分频器来的秒脉冲信号，首先送到“秒”计数器进行累加计数，秒计数器应完成一分钟之内秒数目的累加，并达到60秒时产生一个进位信号，所以，选用一片555组成六十进制计数器，来实现六十进制计数。其中，“秒”十位是六进制，“秒”个位是十进制。

第 7 页（2）二十四进制计数

“12翻1”小时计数器是按照“01——02——03——„„——22——23——00——01——02——„„”规律计数的，这与日常生活中的计时规律相同。在此实验中，它是由一片555构造成的同步二十四计数器，利用异步清零端实现起从23——00的翻转，其中“24”为过渡状态不显示。其中，“时”十位是3进制，“时”个位是十进制。

（二）显示器

本系统用七段发光二极管来显示译码器输出的数字，显示器有两种：共阳极显示器或共阴极显示器。74LS247译码器对应的显示器是共阳极显示器。

3.2 数字电子钟原理图

3.5PCB图

第 8 页

3.5数字电子钟的组装与调试

由图3-1中所示的数字中系统组成框图按照信号的流向分级安装，逐级级联。这里的每一级是指组成数字中的各个功能电路。

级联时如果出现时序配合不同步，或剑锋脉冲干扰，引起的逻辑混乱，可以增加多级逻辑门来延时。如果显示字符变化很快，模糊不清，可能是由于电源电流的跳变引起的，可在集成电路器件的电源端Vcc加退藕滤波电容。通常用几十微法的大电容与0.01μF的小电容相并联。

数字电子钟的实现

第 9 页

PCB板正面

PCB板背面

第 10 页

总结与心得体会

此次课程设计，我们三个人分工合作，努力把课程设计做好，在完成数字时钟的基本功能的前提下，不断完善它的外观、课程设计的费用等其他外部问题。坚持做好课程设计的每一步。

刚开始的PCB的制作是由杨宜谚负责具体实施部分，万梓杰负责的是各种器件的购买，我则负责报告的撰写。每个人都有相应的任务，负责的部分都需要付出巨大的努力才能得到相应的收获。在此我们明白了团结合作的重要性。

具体的实施过程中我们也遇到了许多的困难。刚开始的PCB制作，我们多次尝试未果，总是出现各种问题，在实验室学长同学等的帮助下，我们最终弄出来了。在实际制作板子的过程中我们也遇到了一个问题。导致总是不能成功，我们几个不断想尽办法，然而结果却不是很理想，最终知道就是一个小小的错误的时候，我们就知道了细节也是我们需要的极其注重的一个地方。一个数码管是坏的。我们做课设的时候不仅要注重整体把握，同时也需要细节上的不错误。

第 11 页

第四篇：数电课程设计 多功能数字钟

数字电子技术课程设计报告 课题名称：多功能数字钟

学院：国际教育学院 专业：电子信息工程 班级： 学号： 姓名： 老师:葛远香

时间：2016年6月28日

目 录

一内容摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1 二主要器件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1 三 设计内容及要求„„„„„„„„„„„„„„„„ 1 四总设计原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1 4-1数字钟电路系统的组成框图„„„„„„„„„„„ 1 4-2主体电路的设计„„„„„„„„„„„„„„„„2 4-2-1 振荡器„„„„„„„„„„„„„„„„„2 4-2-2 分频器„„„„„„„„„„„„„„„„„3 4-2-3 时分秒计数器„„„„„„„„„„„„„„ 3 4-2-4 译码显示电路„„„„„„„„„„„„„„ 4

五 芯片工作原理„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4 六总电路设计图„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6 七 设计结果„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7 八心得体会„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7 九附录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 8

多功能数字钟

一 内容摘要: 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。它可以实现数字电子时钟功能这一项基本功能。

二主要器件：

NE555 74LS90 74LS92 74LS191 74LS74 74LS00 CD4511 5011AS 1片 5片 2片 1片 1片 4片 4片

4个(共阴LED数码管）

电阻2.2kΩ×1，5.1kΩ×1，47kΩ×1 电容 0.1μF×1，0.01μF×1

三设计内容及要求：

基本功能

以数字形式显示时、分、秒的时间，为节省器件，其中秒的个位用发光二极管指示，小时的十位亦用发光二极管指示，灯亮为“1”，灯灭为“0”。小时计数器的计时要求为“12翻1”。要求手动快速校时、校分或慢校时、慢校分。

四 总设计原理：

1.数字钟电路系统的组成框图

如图S1-1所示，数字钟电路系统由主体电路和扩展电路两大部分所组成。其中主体电路完成数字钟的基本功能，扩展电路完成数字钟的扩展电路。

时显示器主体电路分显示器分译码器分计数器校时电路秒显示器秒译码器秒计数器定时控制仿电台报时报整点时数扩展电路时译码器时计数器触摸整点报时1S振 荡 器分 频 器

图S1-1 多功能数字钟系统组成框图

2.主体电路的设计

主体电路是由功能部件或单元电路组成的。在设计这些电路或选择部件时，尽量选择同类型的器件，如所有功能部件都采用TTL集成电路或都采用CMOS集成电路。整个系统所用的器件种类应尽可能少。下面介绍各功能部件或电路的设计。

（1）振荡器

振荡器是数字钟的核心，振荡器的稳定度和频率的精准度决定了数字钟计时的准确程度，所以通常选用石英晶体来构成振荡器电路。一般来说，振荡器的频率越高，计时的精度就越高，但耗电量将增大。如果精度要求不高可以采用由集成逻辑门与RC组成的时钟源振荡器或集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器。这里选用555构成的多谐振荡器，设振荡器频率f0=10^3Hz，电路参数如图S1-2所示，其中10KΩ电位器RP可微调振荡器的输出频率f0。

555多谐振荡器的工作波形如图S1-3所示：

图S1-3 555多谐振荡器波形图

图S1-2 555振荡器

（2）分频器

分频器的主要功能是：产生标准秒脉冲信号。选用中规模集成电路计数器74LS90可以完成上述功能。如图S1-4所示，将3片74LS90进行级联，因每片为1/10分频器，3片级联正好获得1Hz的标准秒脉冲信号。由74LS90的功能表可得，当它接成BCD十进制计时器时，QA的输出是输入脉冲CP的2分频，所以第1片74LS90的QA输出脉冲的频率为500Hz。

图S1-4 振荡器与分频器电路

（3）时分秒计数器

分和秒计数器都是模M=60的计数器，采用中规模集成电路十进制计数器至少需要2片，因为10

图S1-5 分和秒六十进制计数器

时计数器是一个“12翻1”的特殊进制计数器，即当数字钟的计数器运行到12时59分59秒时，秒的个位计数器再输入一个秒脉冲时，数字钟应自动显示01时00分00秒，实现日常生活中习惯用的计时规律。由此可见，时计数器的个位有0～9十个状态，图S1-6 “12翻1”的时计数器

十位只有0和1两种状态，因此，十位位可以采用仅有两个状态的集成触发器，如双D触发器74LS74（只用其中一个D触发器）。时的个位虽然只有0～9十个状态，但其重复周期需要输入13个时钟脉冲，因而需要采用功能较灵活的4位2进制计数器，这里选用74LS191。再将74LS74与74LS191通过控制门和反馈控制线进行级联，组成“12翻1”的小时计数器。如图S1-6所示。

(4）译码显示电路

译码显示电路的作用是将时分秒计数器输出的4位二进制代码翻译并显示出相应的十进制数的状态，通常译码器与显示器是配套使用的，如果选择共阴发光二极管数码显示器5011AS，则译码驱动器应选配CD4511。如图S1-7所示。

图S1-7 译码显示电路

五 芯片工作原理：

1.1 74LS191为可预置的四位二进制加/减法计数器，其管脚图如图所示：

RCO 进位/借位输出端 MAX/MIN 进位/借位输出端 CTEN 计数控制端 QA-QD计数输出端 U/D计数控制端

CLK时钟输入端

LOAD异步并行置入端（低电平有效）。1.2 74LS191功能表：

2.1 74LS90功能：十进制计数器（÷2 和÷5）

原理说明：本电路是由4个主从触发器和用作除2计数器及计数周期长度为除5的3位2进制计数器所用的附加选通所组成。有选通的零复位和置9输入。为了利用本计数器的最大计数长度（十进制），可将B输入同QA输出连接，输入计数脉冲可加到输入A上，此时输出就如相应的功能表上所要求的那样。74LS90可以获得对称的十分频计数，办法是将QD输出接到A输入端，并把输入计数脉冲加到B输入端，在QA输出端处产生对称的十分频方波。2.2 74LS90功能表：

3.1 74LS92是十二分频计数集成电路：

本电路是由4个主从触发器和用作除2计数器周期长度为6的3位2进制计数器所用的附加选通所组成。也有选通的零复位输入。为了利用本计数器的最大计数长度（十二进制），可将B输入同QA输出连接，输入计数脉冲可加到输入A上，此时输出就如相应的功能表上所要求的那样。3.2 74LS92功能表：

4.1 CD4511七段码译码器：

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：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。4.2 CD4511功能表：

5.1 74LS74边沿触发器数字电路: SD和RD接至基本RS触发器的输入端，它们分别是预置和清零端，低电平有效。当SD=0且RD=1时,不论输入端D为何种状态，都会使Q=1，Q=0，即触发器置1；当SD=1且RD=0时，触发器的状态为0,SD和RD通常又称为直接置1和置0端。我们设它们均已加入了高电平，不影响电路的工作。5.2 74LS74功能表：

六 总设计电路图：

六 实验六 心得数字钟电路实现对数字显示的广泛用于个站,码头办场所,成为活中不可少由于数字集展和石英晶广泛应用,的精度,运钟表,钟表人们生产生大的方便，扩展了钟表功能。以数的。

结果： 体会：

是采用数字时、分、秒计时装置,人家庭,车公室等公共人们日常生的必需品,成电路的发体振荡器的使得数字钟运超过老式的数字化给活带来了极而且大大地原先的报时字化为基础因此，这次课程设计制作数字钟，对我们来说有着很现实的意义。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，数字钟的原理与设计理念，也让我对各种应用电路有了更深刻的了解，同时也看到了自己存在很多不足之处。在不断的选择和调试过程中，我对元器件，设备仪器有了更实际性的了解体会，自己搞不懂的地方，首先在书本上找原理自己琢磨，如果还是找不出问题所在，就和同学一起讨论研究，最终找出了问题所在。通过对电路的改进，使得自己的设计更好。在与同学共同讨论的同时，不但解决了自己的实际问题，也锻炼的相互协作的能力，并且切实体会到了合作的乐趣。

经过这次课程设计，将理论与实际相结合，把抽象的理论原理运用到实际的设计过程中，让我对理论有了更切实际的理解。不但学会了运用所学知识解决实际问题的能力，也提高了自己实际动手能力和解决困难的应变力。更重要的时通过这次课程设计让我学会了很多书本上学不到的东西，如何将所学知识付诸实践，体会到了相互协作解决问题在社会实践中的重要性。

附录

74LS90引脚图 74LS92引脚图

555引脚图

CD4511引脚图

74LS74引脚图

74LS191引脚图

74LS00

引脚图

5011AS 共阴二极管

第五篇：数电课程设计 数字钟电路设计

数字电子技术课程设计报告

目录

一、设计目的........................................................................................2

二、设计要求和设计指标....................................................................2（1）基本功能..................................................................................2（2）扩展功能..................................................................................2

三、设计内容........................................................................................2 3.1数字钟电路工作原理...................................................................2 3.2总体设计.......................................................................................3 3.2.1原理框图：.........................................................................3 3.2.2主要仪器及元器件.............................................................4 3.2.3系统模块设计.....................................................................4 3.3仿真结果.......................................................................................7 3.3.1电路连接.............................................................................7 3.3.2仿真截图.............................................................................8

四、本设计改进及建议........................................................................9

五、总结....................................................................................................9

六、参考文献..........................................................................................10 1

数字电子技术课程设计报告

一、设计目的

（1）掌握多功能数字钟的工作原理。

（2）掌握基本逻辑门电路、译码器、数据分配器、数据选择器、数值比较器、触发器、计数器、锁存器、555定时器等常用数字电路的综合设计方法。（3）熟悉用Proteus软件进行数字电路仿真设计的方法。（4）了解用Altium Designer软件进行PCB设计的方法。

（5）熟悉复杂数字电路的安装、测试方法，提高实验技能，增强工程实践能力。

二、设计要求和设计指标

（1）基本功能

具有“秒”“分”“时”计时和显示功能。小时按24小时计时制计时。校时功能，能够对“分”和“时”进行调整。（2）扩展功能

具有整点报时功能，在59min51s后隔秒发出500Hz的低音报时信号，在59min59s时发出1kHz的高音报时信号，声响时间持续1s。闹钟功能，闹时信号持续1min。

三、设计内容

3.1数字钟电路工作原理

电子数字钟的，通过计时精度很高的石英晶振，采用相应进制的计数器，转化为二进制数，经过译码和显示电路准确地将时间“时”“分”“秒”用数字的方式显示出来。

1.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

数字电子技术课程设计报告

字钟的走时准确及稳定。2.分频器电路

分频器电路将32768Ｈz的高频方波信号经32768（）次分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器。3.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，而根据设计要求，时个位和时十位计数器为24进制计数器。4.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，译码电路及驱动电路由74LS248电路完成。5.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，本设计提供的为ＬＥＤ数码管。

3.2总体设计

3.2.1原理框图：如图1

数字电子技术课程设计报告

图1：数字钟设计原理

3.2.2主要仪器及元器件

用到的元件有：7SEG-BCD、74HC30、74LS08、74LS90、555、BUTTON、CAP、CELL、LED-RED、RES等。3.2.3系统模块设计

（1）秒信号发生电路

根据计时的精度确定石英晶振的频率，采用32768HZ的石英晶体振荡器通过15次的分频来获得秒脉冲的信号，作为计时的基本单位。选CD4060作为秒脉冲发生电路的主要器件，它是14级的二进制计数器/分频器/振荡器。如图2，C1，C2，晶振，R4，CD4060等器件构成32768HZ振荡器。3脚输出14分频信号，图中的R4是反馈电阻，可使内部的非门电阻工作在线性放大区，C2是微调电容，可改变振荡频率，以保证精确度。从3脚输出的为32768的第14级二分频，即为2HZ，经74LS74（D触发器）再作二分频，从而得到秒脉冲（1HZ信号）为止。

（2）“时”“分”“秒”计数器电路“秒”、“分”、“时”计数器电路采用双BCD同步加法计数器CD4518，由图2得到的秒脉冲送图3a秒计数器，由此完成60秒计数功能。由74LS08的3脚输出信号即为60秒的进位时脉冲。

数字电子技术课程设计报告

图中，QA1、QB1、QC1、QD1为秒个位上十进制显示的二进制BCD码，QA1、QB2、QC2、QD2为秒十位上6进制BCD码，当十位要显示十进制6时即0110，QB2、QC2位均为1，利用此条件，经74LS08（四二输入与门）内部与门输出为1即高电平，给15脚，高电平使CD4518一组十位上的计数输出全部为0并向前输出一高电平，其他时候为低电平，此脉冲即为分脉冲的输入信号。CD4518 15脚和2脚分别为清零端，当它为高电平时，QD～QA=0为低电平，执行计数功能，其脉冲输入有2个方式，从2脚10脚输入时，为下降沿计数，此时9脚1脚接低电平才有效，否则不能计数，计数脉冲信号从9脚1脚输入时，从脉冲的上升沿开始计数，此时，2脚10脚应高电平才有效，否则不能计数。

分计数器与秒计数器完全相同。不同之处在于输出的脉冲不同，前者是1HZ，这里是1/60 HZ。图略。

时计数器为24进制计数，基本电路与分秒计数器相同。不同的是找出24进制的复位脉冲即显示24时个位及十位共8个输出端全部清零。十位为0010（显示2）时，个位为0100（显示4）时全部清零即00点。选十位的QB=1和个位的QC=1，通过与门74LS08给CD4518的15脚与7脚为高电平，使输出QA～QD全为0从而实现24进制，此进位

脉冲即为一天的计数脉冲，此设计中未使用。时计数器电路如图4：

数字电子技术课程设计报告

(3)译码显示电路设计 由计数器得到的4位二进制码的必须通过译码后转为人民习惯的数字显示。如12：54：30的二进制码为00010010：01010100：00110000。译码之后再驱动7段数码管显示时、分、秒。译码电路及驱动电路由74LS248电路完成。

见图5：

74LS248既作译码又是LED的驱动电路。13.12.11.10.9.15.14 输出分别推动数码管的a.b.c d.e.f.g.字段。74LS248的7、1、2、6 脚分别输出4 位二进制BCD码。根据计数器的输出状态由74LS248译码后再驱动LED直观显示出来。LED是共阴的。在LED 的第3或8脚串接一个电阻。可以改变LED 的亮度。

数字电子技术课程设计报告

(4)校时电路的设计

当出现时间误差时，可利用秒脉冲来进行校对，具体方法是通过校时开关将秒脉冲直接输入到分计数器和时计数器。利用微动开关进行校对。如图6所示：

校对工作过程，校对时，将开关拨到校对位置。此时秒计数器无脉冲输入停止计数。接下微动开关S1时。脉冲输入到74LS32的10脚。内部为二输入或门电路。⑨脚输入的是分脉冲，因秒计数器停止，分计数器也停止（不停也可以），分脉冲用秒脉冲替代。分计数器由1分计数脉冲变为1秒计数脉冲，加快了调整速度。同理，按下S2开关后，小时输入脉冲就以1秒脉冲代替，快速改变小时的显示，达到校时目的。当时间调到与标准时间相同时将开关拨到正常位置，计时又开始。

3.3仿真结果

3.3.1电路连接如图7所示

数字电子技术课程设计报告

D1LED-RED+5v8U574HC30+5v1234U10141CKACKBQ0Q1Q2Q31298116U4:B5474LS083174LS08U4:A22367R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)74LS90U3U9141CKACKBQ0Q1Q2Q3129811U7141CKACKBQ0Q1Q2Q***2Q0Q1Q2Q3129811CKACKB2367R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)74LS902367R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)74LS902367R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)74LS9021U8:A74LS08U2U63141CKACKBQ0Q1Q2Q3129811141CKACKBQ0Q1Q2Q3129811U4:C108911U4:D131274LS082367R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)74LS902367R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)74LS9074LS088U1QDC37R2500k23%RVCC4RV11kC150.01u2CVR1GNDTRTH6250k1555C21.428577u

图7 仿真电路

3.3.2仿真截图

（1）仿真后的截图如下：

图8 仿真后截图

（2）仿真后的波形图如下：

数字电子技术课程设计报告

图9 仿真波形图

四、本设计改进及建议

1.用示波器检测集成电路多谐振荡器的输出信号波形和频率，振荡器输出频率应为32768HZ。

2.将频率为32768Hz的信号送入分频器，并用示波器检查各级分频器的输出频率是否符合设计要求。

3.将1秒信号分别送入“时”、“分”、“秒”计数器，用显示器检查计数器的工作情况，看计数器是否按设计的进制计数。4.观察校时电路的功能是否满足校时要求。

5.当分频器和计数器正常工作后，将各级的电路相连，观察数字钟能否准确正常工作。

五、总结 在此次的数字钟设计过程中,更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法.在连接六进制,十进制,六十进制的进位及十二进制的接法中,要求熟悉逻辑电路及其芯片各引脚的功能,那么在电路出错时便能准确地找出错误所在并及时纠正了.在设计电路中,往往是先仿真后连接实物图,但有时候仿真和电路连接并不是完全一致的。在设计电路的连接图中出错的主要原因都是接线和芯片的接触不良以及接线的错 9

数字电子技术课程设计报告

误所引起的.接线的时候一定要细心,不要接错

对自己的设计图要仔细考虑，是否可行，尤其是进位输出，着重看看进位的CP脉冲是否正确。

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.在ＥＷＢ软件中得到绘制出原理图。每一部分电路完成后就对其进行功能检测，以便及时发现问题进行改正。扩展电路是在主体电路的基础上加上一部分功能实现电路，以实现定时、整点报时等功能。并附带原理阐述。

通过这次课程设计学习，让我对各种电路都有了大概的了解，也学会了常用绘图软件及仿真软件的应用。

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，才会有收获。

六、参考文献

（1）数字电子技术课程设计指导书 2011年11月（2）阎石.《数字电子技术基础》.北京 清华大学出版社