多功能数字时钟报告.pdf

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1、学号09070009数字逻辑与系统课程设计说明书多功能数字时钟设计起止日期：2010 年 12月 27 日 至2010 年 12 月 31 日学生姓名班级成绩指导教师计算机工程系2010 年 12 月 27 日天津理工学院中环信息学院课程设计任务书20102011学年第 1 学期计算机工程系计算机科学与技术专业09 计科 1 班级课程设计名称：数字逻辑与系统课程设计设计题目：多功能数字时钟设计完成期限：自2010 年 12 月 27 日至 2010 年 12 月 31 日共1 周设计依据、要求及主要内容（可另加附页）：数字逻辑与系统课程设计是计算机科学与技术专业学生的必修专业实践课程，通过完成

2、课程设计达到目的：一、初步掌握电子线路的设计、组装及调试方法。即根据设计要求，查阅文献资料，收集、分析类似电路的性能，并通过组装调试等实践活动，使电路达到性能要求；二、课程设计为后续的毕业设计打好基础。毕业设计是系统的工程设计实践，而课程设计的着眼点是让学生开始从理论学习的轨道上逐渐引向实际方面，运用已学过的分析和设计电路的理论知识，逐步掌握工程设计的步骤和方法，同时，课程设计报告的书写，为今后从事技术工作撰写科技报告和技术资料打下基础。设计主要内容：运用已学知识，通过查阅文献资料，收集、分析类似电路，设计一个数字电子钟，具体功能如下：（1）准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间；（2）有校

3、正时间功能；（3）整点报时。指 导 教 师：渠丽岩批准日期：2010 年 12 月 27 日文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8

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10、工产品以及家用电器等各个领域。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、闹钟设置、报时功能、校正作用。电路装置十分小巧,安装使用方便。它以其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜爱。关键词：晶体振荡器、分频器、计数器、显示器和校时电路文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5

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17、设计任务与要求.2 2 总体设计方案.2 2.1 方案选择.2 2.2 多功能数字钟设计总体方框图.4 3 系统详细设计.5 3.1 振荡电路.5 3.2 分频器电路.6 3.3 计数器.7 3.3.1计数器六十进制的接法.8 3.3.2二十四进制计数器的接法.8 3.4 译码显示电路 .10 3.5 校时电路.12 3.6 整点报时电路 .13 3.6.1控制门电路部分 .15 3.6.2音响电路部分 .16 3.7 相关元器件的介绍.18 3.7.1 74LS279.18 3.7.2 74LS148.18 3.7.3 555 定时器.19 4 安装与调试.20 4.1 接通电源逐步调试.2

18、0 4.2 按顺序对电路连线和调试.20 5 结束语.21 参考文献.21 附录 元器件清单.22文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D

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24、2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3多功能数字时钟设计1 1 绪论1.1 设计背景世界上第一只石英钟出现在二十世纪二十年代，从三十年代开始得到了推广，从六十年代开始，由于应用半导体技术，成功地解决了制造日用石英钟问题，石英电子技术在计时领域得到了广泛的应用。并取代机械钟做了更精确的时间标准。早在

25、1880 年，法国人皮埃尔居里和保罗雅克居里就发现了石英晶体有压电的特性，这是制造钟表“心脏”的良好材料。科学家以石英晶体制成的振荡计时器和电子钟组合制成了石英钟。经过测试，一只高精度的石英钟表，每年的误差仅为3-5秒。1942 年，著名的英国格林威治天文台也开始采用了石英钟作为计时工具。在许多场合，它还经常被列为频率的基本标准，用于日常测量与检测。大约在 1970 年前后，石英钟表开始进入市场，风靡全球。随着科学的进步，精密的电子元件不断涌现，石英钟表也开始变得小巧精致，它既是实用品，也是装饰品。它为人们的生活提供方便，更为人们的生活增添了新的色彩。在现行情况下根据简单实用强的、走时准确进行

26、设计。而实验证明，钟表的振荡部分采用石英晶体作为时基信号源时，走时更精确、调整更方便。钟是一种计时的器具，它的出现开拓了时间计量的新里程。提起时钟大家都很熟悉，它是给我们指明时间的一种计时器，并且我们每天都要用到它。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。我们相信在科技高速发展的今天，钟表业运用当今材料工业、电子工业和其他领域的最新技术，一定会生产出代表中国科学水平的产品。我们希望钟表业的精英们在提高制造技术水平中不断创新，培育

27、出拥有自主知识产权的品牌。目前，数字钟正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。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。数字钟是采用数字电路实现对时、分、秒数字显示的计时装置,广泛用于个人家文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T

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33、8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T

34、9U7A9B3多功能数字时钟设计2 庭,车站,码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表,钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。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、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。1.2 设计任务与要求设计目的：熟悉数字逻辑设计的基本概念和原理。掌握计数器、定时器等逻辑芯片的工作原理及应用设计

35、。熟悉数字逻辑集成芯片的外围电路设计与使用。设计任务及要求：设计一个数字电子钟，具体要求如下：（1）准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间；（2）有校正时间功能；（3）整点报时。2 总体设计方案2.1 方案选择方案一：由集成逻辑门与RC组成的时钟源振荡器或由集成电路定时器555与 RC组成的多谐振荡器作为时间标准信号源。文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 H

36、N6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9

37、B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 H

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39、B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 H

40、N6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9

41、B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3多功能数字时钟设计3 图 A方案二:

42、振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，通常选用石英晶体构成振荡器电路。石英晶体振荡器的作用是产生时间标准信号。因此，一般采用石英晶体振荡器经过分频得到这一时间脉冲信号。图 B 如图(2)所示为电子手表集成电路（如5C702）中的晶体振荡器电路，常取晶振的频率为 32768Hz，因其内部有 15 级 2 分频集成电路，所以输出端正好可得到1Hz的标准脉冲。结论：与方案一相比，方案二使用的振荡器频率的精度与稳定度基本决定了数字电子钟的质量保证数字钟的走时准确及稳定，故选用方案一。文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3

43、文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6

44、W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3

45、文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6

46、W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3

47、文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6

48、W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3

49、文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3文档编码:CX7L6D5V8B1 HN6W7X5X3L9 ZT2T9U7A9B3多功能数字时钟设计4 2.2 多功能数字钟设计总体方框图数字钟实际上是一个对标准频率进行计数的计数电路。它的计时周期是 24小时，由于计数器的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致所以采用校准功能和报时功能。数字钟电路主要由译码显示器、校准电路、报时电路、时计数、分计数、秒计数器，振荡电路和单次脉冲产生电路组成。其中电路系统由秒信号发生器、“时”、“分”、“秒”计数器、译码器及显示器、校准电路、整点报时电路组成。秒信号产生器是整个系

50、统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用石英晶体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，每累计 60 秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60 进制计数器，每累计60 分钟，发出一个时脉冲信号，该信号将被送到时计数器。时计数器采用24 进制计时器，可实现对一天24 小时的计时。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态通过显示驱动电路，七段显示译码器译码，在经过六位LED七段显示器显示出来。整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一个脉冲信号，然后去触发一音频发生器实现低、高音报时。校准电