第一篇：智能仪表课程设计 电子钟
目录
1.设计任务与要求 1 1.1设计目的 1 1.2设计要求 1 2.方案设计原理及方案论证 2 2.1系统整体设计思路 2 2.2系统方案论证 2 2.2.1 时钟系统方案选择 2 2.2.2单片机的选择 2 2.2.3显示系统的方案比较 2 2.2.4测温系统方案选择 3 2.2.5串口通信方案选择 3 3.硬件设计 4 3.1硬件总体结构简介 4 3.2 单片机选择 4 3.2.1 单片机概述 4 3.2.2 STC89C54单片机的引脚说明 5 3.2.3 STC89C54单片机最小系统 7 3.3显示模块的选择 7 3.3.1 LCD12864概述 8 3.3.2 LCD12864基本参数及引脚功能 8 3.4温度传感器的选择 9 3.5硬件线路设计分析 10 3.5.1 单片机最小系统 10 3.5.2 LCD12864连线图 10 3.5.3 按键连线图 12 3.5.4 DS18B20及蜂鸣器驱动 12 3.5.5 串口通信模块 12 3.5.6 直流稳压模块 13 4.系统工作流程图 14 5.电路图的绘制 15 6.个人心得 16 7.参考文献 17
1.设计任务与要求 1.1设计目的
1、掌握数字电子钟的设计方法；
2、掌握常用数字集成电路的功能和使用；
3、掌握小型单片机系统的开发。1.2设计要求 基本功能要求
1、可动态左右、上下显示“欢迎使用”；
2、在5秒按钮无操作则以24h（小时）计时方式显示时、分、秒；
3、使用按键开关可实现时分调整；
4、具有闹钟功能，声光提示。扩展功能
1、显示日期与星期；
2、实时温度的采集与显示；
3、可232通讯显示计算机传送字符；
4、液晶屏的背光控制。
2.方案设计原理及方案论证 2.1系统整体设计思路
按照系统的设计功能要求，本时钟温度系统的设计必须采用单片机软件系统实现，用单片机的自动控制能力配合温度传感器来控制时钟和温度的调整显示，并可实现闹钟及串口通信功能，获得时钟温度数据信息，单片机对其进行一系列的处理，最后通过液晶显示出来。2.2系统方案论证
2.2.1 时钟系统方案选择 方案1：
通过单片机内部的定时器/计数器，用软件实现，直接用单片机的定时器编程以实现时钟； 方案2：
用专门的时钟芯片实现时钟的计时，再把时间数据送入单片机，由单片机控制显示。为节约成本，我们选用方案1。2.2.2单片机的选择
实现对于单片机的选择，如果用8031 系列，由于它没有内部RAM，系统又需要大量内存存储数据，因而不可用；51 系列单片机的ROM 为4K，对于我们设计的系统可能有点小；54 系列单片机与51 系列的结构一样，而ROM 扩大为16K，对我们设计系统提供充足的空间进行功能的扩展。再有51 系列单片机与54 系列的单片机价格差不多。因此，我们选择54系列的单片机。2.2.3显示系统的方案比较
方案1：用数码管或点阵LED 显示。方案2：用液晶1602 显示。方案3：用液晶12864 显示。
时钟和温度的显示可以用数码管或LED，而且价格便宜。但是数码管的只能显示简单的设计的系统，与我们设计要求也不相符。因为有很多东西需要显示，还是用显示功能更好的液晶显示器比较好，它能显示更多的数据，用1602 液晶显示数据有限，1602不能够显示指针时钟，只能够显示一些基本的西文字符，显示数据的可读性不好，用可以显示汉字的12864液晶显示器还可以增加显示信息的可读性，用12864的绘图功能即可绘制出指针时钟的框架，让人看起来会很方便。虽然它们在价格上差距很大，但是1602不能够实现我们的要求，所以我们选择LCD12864显示屏。2.2.4测温系统方案选择 方案1：
用热敏电阻等测温元件测出电压，再转换成对应的温度。需要比较多的外部元件（A/D 转换）支持，且硬件电路复杂，制作成本相对较高。方案2：
用温度传感器DS18B20 直接测温。DS18B20 温度传感器是美国DALLAS 半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12 位的数字值读数方式。经比较，我们选择方案2。2.2.5串口通信方案选择
方案1：RS485，传输距离远，抗干扰能力强，但只普遍用于工业现场，在普遍民用中很少使用。
方案2：RS232，传输范围有限，比较容易受干扰，但普遍民用计算机都设有该接口，所以相对普及且易操作。
经过比较选择方案2以能满足该实验要求。
3.硬件设计
3.1硬件总体结构简介
带秒表、时钟计时器，万年历的显示屏设计设计硬件结构图如下所示：
图1-1系统总体硬件连接图
此系统包括单片机主控模块、温度检测模块、12864显示模块、按钮设置模块、串口通信模块、稳压模块、蜂鸣器模块共7大部分。3.2 单片机选择 3.2.1 单片机概述
单片微型计算机简称单片机，又称微控制器，嵌入式微控制器等，属于第四代电子计算机。它把中央处理器、存储器、输入/输出接口电路以及定时器叶数器集成在一块芯片上，从而具有体积小、功耗低、价格低廉、抗干扰能力强且可靠性高等特点，因此，适合应用于工业过程控制、智能仪器仪表和测控系统的前端装置。正是由于这一原因，国际上逐渐采用微控制器(MCU)代替单片微型计算机(SCM)这一名称。“微控制器”更能反映单片机的本质，但是由于单片机这个名称已经为国内大多数人所接受，所以仍沿用“单片机”这一名称。
1、单片机的主要特点有:(1)具有优异的性能价格比。
(2)集成度高、体积小、可靠性高。(3)控制功能强。(4)低电压，低功耗。
2、单片机的主要应用领域:(1)工业控制(2)仪器仪表(3)电信技术
(4)办公自动化和计算机外部设备(5)汽车和节能(6)制导和导航(7)商用产品(8)家用电器
因此，在本课题设计的温湿度测控系统中，采用单片机来实现。在单片机选用方面，由于STC89系列单片机与MCS-51系列单片机兼容，所以，本系统中选用STC89C54单片机。3.2.2 STC89C54单片机的引脚说明
图1-2 STC89C54单片机引脚图 芯片引脚如图1-2所示： VCC : 电源。GND: 地。
P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。
P1口： 是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL 逻辑电平。
P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。
RST: 复位输入。晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。
ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。
PSEN:外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。
XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。
程序存储器：如果EA引脚接地，程序读取只从外部存储器开始。对于89C54，如果EA 接VCC，程序读写先从内部存储器（地址为0000H～1FFFH）开始，接着从外部寻址，寻址地址为：2000H~FFFFH。数据存储器：STC89C52 有256 字节片内数据存储器。高128 字节与特殊功能寄存器重叠。定时器2：定时器2是一个16位定时/计数器，它既可以做定时器，又可以做事件计数器。3.2.3 STC89C54单片机最小系统
图1-3 晶振电路
图1-4 复位电路
如图1-
3、图1-4所示，复位电路和时钟电路是维持单片机最小系统运行的基本模块。单片机最小系统是在以51单片机为基础上扩展，使其能更方便地运用于测试系统中，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被测试的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，称为在实时检测和自动控制领域中广泛应用的器件，在工业生产中称为必不可少的器件，尤其是在日常生活中发挥的作用也越来越大。3.3显示模块的选择 3.3.1 LCD12864概述
带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64, 内置8192个16*16 点汉字，和128个16*8 点ASCII 字符集。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4 行16×16 点阵的汉字，也可完成图形显示。低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。图形液晶模块。
图1-5 LCD1602实物图
3.3.2 LCD12864基本参数及引脚功能 引脚功能如表1-1所示： 编号 符号 方向 引脚说明 1 VSS模块的电源正端 3 V0背光源正极（LED+5V）20 LED_K-背光源正极（LED+5V）表1-1 LCD12864引脚功能 3.4温度传感器的选择
传感器是能够感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置的总称。通常被测量是非电物理量, 输出信号一般为电量。
温度实现只能通过外部的温度传感器来实现。经上网查阅资料及市场考察，DS18B20 体积小，只有3 只脚，电路接法简单。它能够直接读出被测温度。内部含有寄存器为我们设计实现上下限报警功能提供保障。用户可定义的非易失性温度报警设置；报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；精度为0.5°C，也符合我们设计的要求。DS18B20 也是我们通常使用的型号，因此温度传感器用DS18B20。引脚说明见表1-2。典型应用电路如图1-6所示。
表1-2 DS18B20引脚说明 引脚号 名称 引脚说明 1 GND 电源地 DQ 数字信号输入/输出端 3 VDD 外接供电电源输入端
DS18B20 有两种接法：一是单线接法即只接DQ。这种方法应用它内部的寄生电源，因此在QT 上要用一个MOSFET 把I/O 线只接拉到电源上。二是从vdd 脚加上电源。方法一适合于远距离温度监控，不需要本地电源。而我们只是设计测温系统，选择方法二就行了，还有MOSFET 极容易烧坏，我们不用它。Vdd 接5V 电源，vss 接地，DQ 与P3.7 相连。因为DS18B20 的工作电流约为1MA，因此Qt 端还要加上拉电阻为其提供电流。若用5V 电源，则R=5/1MA=5k。R 取4.7K。
3.5硬件线路设计分析 3.5.1 单片机最小系统
CPU 为STC89 系列增强型8 位单片机，频率高达80MHz，可工作于6Clock，32 I/O，3 定时器，内置 WDT、EEPROM。支持ISP，ESD。晶振采用12M/11.0592M（可更换）。3.5.2 LCD12864连线图
第1 脚：VSS 为地电源 第 2 脚：VCC 接5V 正电源
第 3 脚：V0 为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地电源时对比度最高,对
比度过高时会产生重影,使用时可以通过一个10K 的电位器调整对比度。
第 4 脚：RS 为寄存器选择,高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
第 5 脚：RW 为读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作。当RS 和RW 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址,当RS 为低电平RW为高电平时可以读忙信号,当RS为高电平RW 为低电平时可以写入数据。
第 6 脚：E 端为使能端,当E 端由高电平跳变成低电平时,液晶模块执行命令。第 7～14 脚：D0～D7 为8 位双向数据线。
第15脚：PSB 并/串行接口选择：H-并行；L-串行。
第19脚：背光源正极（LED+5V）由P24脚接三极管放大后驱动背光，可实现由单片机管脚控制背光亮灭。
第20脚：背光源负极（LED-0V）。
3.5.3 按键连线图
5个独立按键接P10~P14口，并由LED灯指示。实现时钟的增、减、确认、返回和闹钟设置等功能。
3.5.4 DS18B20及蜂鸣器驱动
DS18B20数据脚通过接上拉电阻接入单片机P3.7脚，蜂鸣器由P2.0控制并通过三极管放大驱动。
3.5.5 串口通信模块
RS232 接口是制定用于串行通讯的标准。该标准规定采用一个25 个脚的 DB25 连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。DB25 的串口一般只用到的管脚只有2（RXD）、3（TXD）、7（GND）这三个，随着设备的不断改进，现在DB25 针很少看到了，代替他的是DB9 的接口，DB9 所用到的管脚比DB25 有所变化，是2（RXD）、3（TXD）、5（GND）这三个。因此现在都把RS232 接口叫做DB9。3.5.6 直流稳压模块
直流电源通过插座接入，由开关控制其开关，通过稳压二极管稳压到9伏，再通过7805稳压到5伏输出，并有LED灯指示。
4.系统工作流程图
5.电路图的绘制
电路图通常是在系统框图、单元电路设计、参数计算和器件选择的基础上绘制的，它是电路组装、调试和维修的依据。绘制电路图时，注意以下几点：（1）元器件布局合理、排列均匀、图面清晰、便于阅读。
（2）注意信号流向。一般从输入端或信号源开始，由左至右或上至下按信号的流向依次画出各单元电路，而反馈通路的信号流向则与此相反。（3）图形符号标准，适当标注。
（4）连线应为直线，尽量少交叉和折弯。
6.个人心得
通过这次课程设计使我对课堂上的理论知识有了进一步的了解，并增强了对单片机领域的兴趣。同时也发现自对数电知识和电子设计软件掌握得不够。
这次设计仿真我们用到了仿真软件Proteus7.7和编译软件keil4.0，从软件的安装到使用，从网上查阅资料学到了很多课堂之外的专业知识。这次的设计最主要是单片机的应用，从控制到接口。这个技术是一个多学科的综合，要做到灵活应用需要自我学习各种辅助技术的应用。其次感受最深的是设计是一小步，实现成实物才是一大步。在仿真时，驱动液晶屏没有用电流放大电路，到制作实物时因为电流很小液晶屏无法显示，我们只能增加电流放大电路。设计中每一步都要细心认真，一个小的失误，都会导致后面的环节发生错误。在制作过程中虽然后来有设计上的疏忽但是我们每一步都细心焊接，一步一检查，一次成功。此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题的能力，出现差错的随机应变，和与人合作的团队精神，都让我受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也能扛的起并高质量的完成项目。
这次设计中我明显体会到自己知识的匮乏，思考问题不全面，这激励我学好基础知识的同时要拓展知识面，增强自己的综合能力，从而使自己成为一个高综合素质人才从而更好地适应社会。
7.参考文献
[1] 周润景，张丽娜，基于PROTEUS的电路及单片机系统设计与仿真，北京航空航天大学出版社
[2] 万福君，潘松峰，刘芳，MCS-51单片机原理、系统设计与应用，清华大学出版社
第二篇：电子钟课程设计
paequ 8002h
pbequ 8004h
pccequ 8001h
ORG0000HLJMP STARTORG 001BHLJMP INT
START:MOV R0,#71HMOV R1,#06H
CLEAR:MOV @R0,#00HINC R0
DEC R1
DJNZ R1,CLEARMOV 6DH,#00MOV 6CH,#00MOV 7DH,#00ACALL MIAOMOV 7EH,#00ACALL FENMOV 7FH,#00ACALL XIAOSHIINI8255:MOV DPTR ,#8003HMOV A,#81H
MOVX @DPTR,AINIT1:MOV TMOD ,#20HMOV TL1, #06HMOV TH1,#06HSETB TR1SETB ET1SETB EA
LOOP1: LCALL DISPLAYLCALL YMYJZLOOP1MOV R1,#70H
LCALL DDCJNE A ,#0FH,LOOP1CLRTR1
LOOP2:LCALL DIR
LCALL YMYJZLOOP2;清零;8255初始化;T1初始化;判断有无键按下;判断到底哪个键按下;判断有无键按下
LCALL DD;判断到底哪个键按下，并写进存储单元CJNE R1,#77H,LOOP;最后一位有没有输入完
SETBTR1
LCALL ZH
LJMPLOOP1
LOOP:LJMPLOOP2
INT:PUSH ACC;中断子程序
PUSH PSW
INC 6DH
MOV A,6DH
JNZ BJ
INC 6CH
BJ:MOV A,#0A0H
CJNE A,6DH,RETURN
MOV A,#0FH
CJNE A,6CH,RETURN
MOV 6DH,#00H
MOV 6CH,#00H
MOV A,#01H
ADD A,7DH
MOV 7DH,A
ACALL MIAO
MOV A,7DH
CJNE A,#60,RETURN
MOV 7DH,#0
ACALLMIAO
INC7EH
ACALL FEN
MOV A,7EH
CJNE A,#60,RETURN
MOV7EH,#00H
ACALL FEN
INC 7FH
ACALL XIAOSHI
MOV A,7FH
CJNE A,#24,RETURN
MOV 7FH,#00H
ACALL XIAOSHI
RETURN: POP PSW
POP ACC
RETI
MIAO: MOV A,7DH
DIV AB
MOV 75H, A
MOV 76H,B
RET
FEN:MOV A,7EH
MOV B,#10
DIV AB
MOV 73H,A
MOV 74H,B
RET
XIAOSHI: MOV A,7FH
MOV B,#10
DIV AB
MOV 71H,A
MOV 72H,B
RET
ZH:;输入值转换并送入相应存储单元
MOVA, 75H
MOVB,#10
MULAB
ADD A,76H
MOV7DH,A
MOVA, 73H
MOVB,#10
MULAB
ADD A,74H
MOV 7EH,A
MOVA, 71H
MOVB,#10
MULAB
ADD A,72H
MOV 7FH,A
RET
DISPLAY: MOVA,7DH;显示子程序
MOVB,#10
DIVAB
MOV75H,A
MOV76H,B
MOVA,7EH
DIVAB
MOV73H,A
MOV74H,B
MOVA,7FH
MOVB,#10
DIVAB
MOV71H,A
MOV72H,B
DIR:MOV R0,#76H
MOV R2,#01H
CLR C
DIR1:MOV A,R2
MOV DPTR,#pa
MOVX @DPTR,A
MOV A,@R0
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR
MOV DPTR, #pb
MOVX @DPTR,A
ACALL DELAY
DEC R0
MOV A,R2
RL A
MOV R2,A
CJNE R0,#70H,DIR1
RET
TAB:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,40H
YMY:MOV DPTR,#pa;判断有无键按下子程序
MOV A,#00H
MOVX @DPTR ,A
INC DPTR
mov DPTR,#pcc
MOVX A,@DPTR
CPL A
ANL A,#0FH
RET
DD:MOV R2,#0DFH;判断到底哪个键按下并送入相应单元子程序MOV R5,#4
MOV R4,#00H
LK4:MOV DPTR,#pa
MOV A,R2
MOVX @DPTR,A
INC DPTR
mov DPTR,#pcc
MOVX A,@DPTR
JB ACC.0,LINE1
MOV A,#00H
AJMP LKP
LINE1:JB ACC.1,LINE2
MOV A,#04H
AJMP LKP
LINE2:JB ACC.2,LINE3
MOV A,#08H
AJMP LKP
LINE3:JB ACC.3,NEXT
MOV A,#0CH
LKP:ADD A,R4
ACALL KEYIN
PUSH ACC
LK3:ACALL YMY
JNZ LK3
POP ACC
RET
NEXT:INC R4
MOV A,R2
RR A
MOV R2,A
DJNZ R5,LK4
KEND:RET
KEYIN:
MOVDPTR,#KEYTAB
MOVCA,@A+DPTR
MOV@R1,A
INCR1
RET
DELAY: MOV R7,#02H
DE:MOV R6,#0FFH
DJNZ R6, $
DJNZ R7,DE
RET
KEYTAB: DB 00H,0FH,0EH,0DH
DB 01H,02H,03H,0CH
DB 04H,05H,06H,0BH
DB 07H,08H,09H,0AH
END
;本程序用到的8255是这样接的：PA口接位选信号，也是列信号，;PB口接七段数码管，PC口只用到其低四位，接行信号。
;通过改变8255的初始化，接法不固定。
;运行时，F键可设置时间值（先停后设置）
第三篇：数字电子钟课程设计
课程设计名称： 电子技术课程设计
题 目： 数字电子钟课程设计
专 业：班 级：姓 名：学 号：
电气工程及其自动化 电气10-5 曹庆春 1
1001150103
目录
1.综述……………………………………………………………………1 2.电路组成………………………………………………………………2 2.1电路原理组成………………………………………………………2 2.2振荡电路……………………………………………………………3 2.3分频电路……………………………………………………………4 2.4计数电路……………………………………………………………5 2.4.1二十四进制的实现………………………………………………5 2.4.2六十进制的实现…………………………………………………5 2.5译码与显示电路……………………………………………………6 2.6校时电路……………………………………………………………7 2.7报时电路……………………………………………………………8 3.整体电路图…………………………………………………………10 4.结论…………………………………………………………………13 5.心得体会……………………………………………………………14 6.参考文献……………………………………………………………15
1.综述
数字电子钟主要分为数码显示器，60进制和24进制计数器，频率振荡器和校时报时这几个部分。数字电子钟要完成显示需要6个数码管，七段的数码管需要译码器械才能显示，然后要实现时、分、秒的计时器需要60进制计数器和24进制计数器，60进制、24进制可以采用74LS160计数器构成。秒信号可以由555定时器产生脉冲并分频为1Hz。
2.1电路的组成原理
数字钟它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒。因此，一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”，校时电路、报时电路和振荡器、分频器组成。秒信号是整个系统的基信号，它直接决定计时系统的精度，本设计采用555振荡器加分频器来实现。将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60进制计数器，图示为数字电子钟钟的一般构成框图。
图2.1 数字电子钟的结构图
2.2振荡电路
数字电路中的时钟是由振荡器产生的，振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精度决定了数字钟计时的准确程度，振荡器的频率越高，计时精度越高。
本设计采用555构成的自激多谐振荡器通过调节电阻值产生1000Hz的高频信号。由
f11TR12R2Cln2，设C0.01uF,可得R15.1k,R270k.从而产生f1000Hz的信号。
2.3分频电路
要精确输出1Hz脉冲，对电容和电阻的数值精度要求很高，所以输出脉冲不够准确也不够稳定。用555直接产生1Hz的信号不准确，所以用其先产生f1000Hz的高频信号，在经过1000分频的分频电路产生1Hz的秒脉冲，这样做可以保证秒信号的准确性与稳定性。分频器是三个用十进制计数器74LS90串联而成的分频器，分频原理是在74LS90的输出端子中，从低位输入10个脉冲才从高位输出1个脉冲，这样一片74LS90就可以起分频作用，三个74LS90串联就构成了千分频电路，输出的便是1Hz的信号，从而可以实现秒脉冲的产生。
图2.3 千分频器
分频电路产生的1Hz秒脉冲：
图2.4 分频过后的秒脉冲
2.4计数电路
数字钟的计数电路是用两个六十进制计数电路和一个二十四进制计数电路实现的。数字钟的计数电路可以用反馈清零法。当技术器正常计数时，反馈门不起作用，只有当进位脉冲来到时，反馈信号将计数电路清零，实现相应的循环计数。用74LS160实现六十进制与二十四进制的计数电路。
2.4.1时计数器：用两片74LS160串行进位实现二十四进制
图2.5 二十四进制计数器
2.4.2分、秒计数器：用四片74LS160串行进位分别实现两片六十进制
图2.6 六十进制计数器
2.5译码与显示电路
译码与显示电路如图，译码是编码的相反过程，译码器是将输入的二进制代码翻译成相应的输出信号。常用的集成译码器有二进制译码器、二—十进制译码器和BCD—7段译码器。
本设计用74LS47D作为译码器与七段数码管相连接。译码与显示电路连接原理图：
图2.7 译码与七段数码管接线图
秒计数数码显示：
图2.8 秒计数显示图
2.6校时电路
校时电路如图琐事，用到的元器件有三个单刀双掷开关S1，在设计中使用1、2、3脚。脚1接从分频器出来的1Hz标准脉冲，脚2接正常的进位脉冲，脚3接输入时钟信号CLK。当正常工作时将开关打到2，进行正常的计数，即校时时不影响正常计数。
图2.9 单刀双掷开关图
下图示为分校时电路：
图2.10 分校时电路
2.7报时电路
2.7.1蜂鸣器工作原理图：
给高电平工作通过调节蜂鸣器的频率与电压来实现蜂鸣器的声音的大小与品质。
图2.11 蜂鸣器接线图
2.7.2报时电路图
电路应在整点前5秒开始报时，即在59分55秒到59分59秒期间时，报时电路控制信号。
当时间在59分50秒到59分59秒期间时，分十位、分个位和秒十位保持不变，分别为5、9、5，因此可将计数器十位的Qc和Qa，个位的Qd和Qa及秒计数器十位的Qa和Qc相与，从而产生报时控制信号。
由于与门容易产生竞争冒险现象，故采用与非门和非门串接。电路如下图所示：
图2.12 报时电路示意图
由于使用的是TTL门电路，所以允许悬空。
图2.13 报时电路实际接线图
3.整体电路图 3.1 进位脉冲
图3.1 进位脉冲
图3.2整体电路图
图3.3 秒计数与报时电路整体电路图
图3.4 秒计数与报时电路整体电路图
图3.5 分计数整体电路图
结论
数字电子钟的实现方法很多，根据我所学的知识，选择恰当的计数器和振荡电路来控制其信号的稳定性。数字电子钟电路的振荡电路，分频电路，计数器电路，译码与数码管显示电路，校时电路，报时电路都是息息相关的。其中每一个部分都得做到准确性来保证数字电子钟的精确性。本设计采用555多谐振荡产生1000Hz信号，在经过分频器产生1Hz的秒信号，其实采用石英晶振振荡电路，这样产生的信号更加的稳定与精确。
课程设计体会
这学期期末我们做了数字电子技术课程设计，我设计的是数字电子钟。个人觉得这是一次将理论应用与实践的活动，在设计过程中不仅锻炼了我们积极思考的好习惯，而且培养了我们一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神。
由于拥有模拟电子技术基础和数字电子技术基础的理论知识，加之这次的课程设计，使我对以往的一些知识有了更深入的理解。
我在设计过程中认真的翻阅大量的书籍，去网上搜寻资料，在看了很多思路之后形成了一套我自己的思路。所谓博览群书，而后了然于胸。一旦形成了自己的思路，在设计过程中可以说是得心应手，泉思涌动。当然在设计过程中，我学会了Multism这个软件进行仿真，感觉用的挺好的，仿真是数字电子钟运行的良好。我感觉这增强了我以后设计的信心，我也喜欢上了设计，很好的培养了我对设计的兴趣，启蒙了我。I will remember it forever！
参考文献及资料
【1】Multism9在电工电子技术中的应用/董玉冰主编.—北京：清华大学出版社，2008.11 【2】数字电子技术基础/阎石主编；清华大学电子学教研组编.—5版.—北京：高等教育出版社，2006.5 【3】模拟电子技术基础/童诗白，华成英主编；清华大学电子教学教研组编.—4版.—北京：高等教育出版社，2006.5 【4】数字电子技术实验与实践/吴慎山主编.—北京：电子工业出版社，2011.4 【5】Multism7电路设计及仿真应用/熊伟等主编.—北京：清华大学出版社，2005.7 【6】数字电子技术基础/范文兵主编.—北京：清华大学出版社，2007.12 【7】数字逻辑电路实验/候传教等编.—北京：电子工业出版社，2009.7 【8】数字电子技术基础实验教程/张秀娟，薛庆军主编.—北京：北京航空航天大学出版社，2007.10
第四篇：数字电子钟课程设计
目录
一． 引言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
二． 课程设计目的„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
三． 设计所需要的器材„„„„„„„„„„„„„„„„„2
四． 课程设计原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
五． 课程设计各个部分模块的介绍„„„„„„„„„„„„2
1.振荡器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2.2.分频器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3.3.计数器„„„„„„„„ „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3.4．译码器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
5.显示器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
6.正点报时的扩展电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
六．设计总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
七．心得体会„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
八．各部分电路图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5—8
九．总电路图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.9
一．引言
当今时代，电子技术迅猛发展，各种各样的电子产品也相继出现，数字电子钟也应运而生。数字电子钟能够将时间以数字的形式直观地展现出来，让人们更加清楚地掌握时间，因此备受人们的青睐。数字钟是采用数字电路来实现的，以“时”、“分”、“秒”的形式直观地显示时间。它已成为人们日常生活必不可少的一部分，广泛地应用在各家各户以及车站等公共场所，数字钟的广泛应用，有着非常现实的意义，由于数字集成电路的发展,使得数字电子钟的精度,远远超过老式钟表, 而且具有较好报时功能。本设计采用各种集成电路，进行了一个具有正点报时功能的数字电子钟的设计。由于本人能力有限，设计中如有不足之处，还请老师批评指正。
二．课程设计目的1.独立完成一个数字电子钟的设计；
2.了解和掌握用数字集成电路来设计数字钟的基本原理和方法；
3.掌握N进制计数器的设计与并了解一些常用的电子芯片的功能；
4.进一步巩固所学到的理论知识，并应用所学知识分析和解决实际问题；
三．设计所需要的器材
1.555定时器一个
2.电阻：2K、10K、5.1K、0.3K各一个；1K电阻42个
3.电容：0.1ūF、0.01ūF各一个
4.芯片：74LS90（三个）、74LS161(两个)CD4518一个、CD4511（六个）
5.共阴极七段显示器（六个）
6.喇叭1个
四．课程设计原理
数字钟是由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器以及具有正点报时功能的扩展电路所构成的。
欲设计一个数字电子钟，首先应该有一个脉冲源（能够自动的产生稳定的标准时间脉冲信号），即为振荡器；但是一般脉冲源所产生的脉冲信号的频率较高，所以，就需要使用分频器对其进行分频，从而得到适合用来计时的秒脉冲信号，即频率为1Hz的秒脉冲信号；经过分频器输出的秒脉冲信号，再进入计数器当中进行计数，又由于在计数时，北京时间规定60秒为一分钟，60分钟为一小时，24小时为一天，因此就需要两个60进制的计数器和一个24进制的计数器；计数器计数完毕后再经过译码器进行译码；最后在显示器中将累计结果以“时”、“分”、“秒”的形式显示出来。能够正点报时的扩展电路完成了对整时的提示，使人们能够更清楚地掌握时间。图1为数字钟的逻辑框图。
五．课程设计各个部分模块的介绍
1.振荡器
振荡器的精确度和稳定性对电子钟的质量影响最大，石英晶体振荡器具有震
荡频率准确、频率容易调整且电路结构较简单的优点。但一般来讲，如果振荡器的频率和其计时精度越高，则其耗电量越大。555定时器是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙地结合在一起的中规模集成电路，功能灵活，所以本设计采用由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器。555定时器由电阻分压器、比较器、基本RS触发器、双极型三极管T和输出缓冲器组成，其外部有八个引脚，第8脚为电源端，第1脚为接地端，第3脚为输出端，第4脚为直接复位端，第5脚为控制电压输入端，第6脚为复位控制端，第2脚为置位控制端，第7脚为放电端。图2为由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器的电路图，图3为555定时器的引脚图。R为可调电阻，调节R1时可以得到相应频率的信号输出。
2.分频器
由于振荡器所产生的信号频率很高，因此需要由分频器来实现对信号频率的调整，从而得到频率为1Hz的脉冲信号，本设计采用3片中规模集成电路计数器74LS90来实现，从而得到设计所需要的秒脉冲信号，其电路图如图4所示。
3.计数器
“秒”和“分”计数器应当采用60进制计数器，而“时”计数器应当采用24进制计数器。秒脉冲信号经过六级计数器以后，分别得到“秒”的个位、十位，“分”的个位、十位，“时”的个位、十位的计时。
60进制计数：“秒”和“分”的计数都需要60进制，本设计根据《电子技术》课本中提到的知识，采用两片74LS161组成256进制计数器后再用反馈归零法来组成60进制计数，其中，“秒”十位是六进制，“秒”个位是十进制其电路图如图5所示。74LS161芯片的引脚排列图和逻辑功能示意图如图6所示。图中C是输入计数脉冲，CR非是清零端，LD非是置数端，CTp和CTt是计数工作状态控制端，D0～D3是并行数据输入端，CO是进位信号输出端，Q0～Q3是计数器状态输出端。
24进制计数：“时”的计数是24进制计数，本设计采用CD4518来实现24进制计数，CD4518是一个同步加法计数器，在一个封装中含有两个可互换二/十进制计数器，其功能引脚分别为1～7和9～{15}.该CD4518计数器是单路系列脉冲输入（1脚或2脚；9脚或10脚），4路BCD码信号输出（3脚～6脚；{11}脚～{14}脚）。完成24进制计数的电路图如图7所示，CD4518的引脚图如图8所示。
4．译码器
我们在新校区做电子试验时，在“译码器及其应用”实验中曾用到芯片CD4511，对其较为熟悉，因此本设计采用数字显示译码器CD4511，来实现计数器传来的信号的译码功能。译码是编码的逆过程，即，将给定的代码进行翻译的过程。当计数器所采用的码制不同时，译码电路也会随之不同。CD4511内接有
上拉电阻，故只需在输入端与数码管笔段之间传入限流电阻即可工作。其特点为：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。CD4511的引脚图如图9所示。
5显示器
本设计用七段发光二极管来显示译码器所输出的数字，显示器有共阳极显示器和共阴极显示器两种，而74LS48译码器所对应的显示器是共阴极（接地）显示器。LED7段显示器的外形图及二极管的连接方式如图10所示。
6.正点报时的扩展电路
该正点报时的功能为：最外端对其安装一个喇叭，每当正点到来时，按4次低音和一次高音的顺序发出间断声响，最后一声高音结束的时刻正好是正点。设声响为一秒钟，则相邻声响时刻为2秒，则低音发声时刻分别为59分51秒、53秒、55秒、57秒，高音发声时刻为59分59秒，由此可定出每次声响的时刻。部分门电路控制音响，输入有时、分的各相应位的控制组合。设高低音频率分别为512Hz和1024Hz。其电路图如图11所示。
六．设计总结
本数字电子钟的设计是由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器和正点报时电路所组成。但本设计电路的缺点是：没有设计校时电路，即据该方案进行生产得到的产品并无校时功能；且其只能正点报时，而不能报整时数。该设计方案的优点是：采用北京时间计时，直接将时间以数字形式表现出来、精确度较高、走时稳定、使用方便、且它具有正点报时功能。本设计采用有集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器组成，由它得到高频信号；再将此信号传至由3片中规模集成电路计数器74LS90相串联得到的分频器中，从而得到我们计时所需要的秒信号（频率为1Hz的秒信号）；之后再将该信号传至计数器，计数器计数的准确性直接影响数字表的准确，且计数器部分是我们《电子技术》课程学习的重点，计数器包括两部分，即24进制计数和60进制计数，本设计24进制计数采用CD4518来实现，60进制采用我们《电子技术》课本上学到的方法：采用两片74LS161组成256进制计数器后再用反馈归零法来组成60进制计数器；经过准确计数后，再将信号传至译码器，由于我们在新校区做电子试验时，在“译码器及其应用”试验中曾用到芯片CD4511，故本设计采用显示译码器CD4511,来进行对来自计数器信号的译码（需要在输入端与数码管笔段之间串入限流电阻）；最后将时间以数字形式体现在显示器上，显示器由七段发光二极管采用共阴极接法组成；本设计还有一个能够正点报时的扩展电路，它的功能是每当正点到来时，按4次低音和一次高音的顺序发出间断声响，它由组合逻辑电路组成。其总电路图如图12所示。
七．心得体会
通过这次对数字电子钟的课程设计，我觉着最大的收获就是增强了自己独立收集资料的能力，锻炼了自己独立思考、独立解决问题的能力。虽然我们至此已经完成了本学期对电子技术课程（模电部分和数电部分）的学习，但在本次课设的实际应用当中仍然遇到了很多未曾想到的问题。实际操作是我们的目的，而理论知识是我们实际操作的基础，这使我更加体会到了理论联系实际的重要性，同时也增加了自己解决实际问题的能力，对独立设计电路的过程、对各个分块电路的工作原理和功能的实现过程都有了更加清楚的了解。同时对所学到的理论知识有了更近一部的理解（尤其是计数器部分）。
此外，通过这次的课程设计，使得我对word等应用软件的应用能力有了更进一步的提高，为以后的工作和日常生活中的应用打下了结实的基础。
八．各部分电路图如下：
第五篇：单片机课程设计电子钟
课程设计任务书
（指导教师填写）
课程设计名称电子技术课程设计学生姓名专业班级设计题目数字钟
一、课程设计的任务和目的任务：设计一台能显示“时”、“分”、“秒”的数字钟，周期为24小时；具有校时、正点报时功能。
目的：培养学生综合运用所学知识的能力，综合设计能力，培养动手能力及分析问题、解决问题的能力。
二、设计内容、技术条件和要求
1.数字钟可显示“时”、“分”、“秒”，且“时”、“分”、“秒”分别用两个数码管显示，计满23小时60分钟60秒，则全部清零。
2.具有校时功能，时、分校时用1HZ的信号进行，而秒较时用2HZ时钟信号进行。
3.整点能自动报时。要求报时声响为四低一高，最后一响为整点，前四声用500HZ信号让喇叭发声，最后一声用1000HZ信号。
4.根据上述要求，画出电路总框图，简述各部分工作原理。
5.进行各部分电路的设计，要求有分析过程、原理图表示。
6.对原理图进行仿真。
7.在实验箱上组装、调试。
8．撰写设计总结报告。
三、时间进度安排
第一周：理论设计。
周一上午布置设计任务，讲解设计要求，安排答疑、实验时间；
周三、周四下午课程设计答疑，其他时间学生查资料，做初步理论设计;
周五交设计初稿，由指导教师审查；
第二周：仿真和安装调试、撰写设计总结报告
周一、二学生进实验室做仿真实验，并根据实验情况修正设计图;
周三至周五做插接线实验，最后根据实验情况总结、撰写设计说明书。
四、主要参考文献
1．各种版本的数字电子技术基础教材
2.各种版本的电子技术课程设计指导书
3.集成电路手册
指导教师签字：年月日
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