数字电子技术课程设计实验报告
设计题目：多功能数字钟的设计、仿真
学 院：信息技术学院
姓 名：
学 号：201811010208
专业班级：计算机科学与技术系<2）班
指导教师：
设计时间：2018-12-19——2018-12-22
目录
一、设计目的.......................................2
二、设计要求和设计指标.............................2
三、设计内容.......................................2
3.1、数字钟电路工作原理.........................2
3.1.1、总体设计...................................3
3.1.2 、秒信号发生器...............................5
3.1.3、分信号发生器..............................5
3.1.4、时计时器...................................5
3.1.5、校时电路...................................6
3.1.6、整点报时电路...............................6
3.1.7、闹钟电路...................................8
3.1.8、主要仪器及器件.............................9
3.2仿真结果与分析.............................9
3.2.1、分析................................9
..............................93.2.2、仿真图 四、实验过程中遇到的问题及解决方法.................10
五、总结............................................11
六、主要参考文献....................................11
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设计目的 、一 掌握掌握多功能数字钟的工作原理。
）1（）2（ 掌握基本逻辑门电路、译码器、数字分配器、数字选择器、数值比较定时器、的常用的数字电路的综合器、触发器、计数器、锁存器、555设计方法。
）3软件进行数字电路仿真设计的方法。
（Proteus 熟悉用）设计的方法。
了解用Altuium Designer软件进行PCB 4（）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。
设计要求和设计指标 、二(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。
◆校时功能，能够对“分”“时”进行调整。
(2>扩展功能
◆具有正点报时功能.
◆闹钟功能.
三、设计内容
◆3.1 数字钟电路工作原理
数字电子钟由信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路等组成。秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用555构成的振荡器加分频器来实现。将标准秒脉冲信号送入“秒计数器”，该计数器采用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，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进制计数器，可以实现一天24h的累计。译码显示电路将“时、分、秒”计数器的输出状态经七段显示译码器译- 2 - / 12
码，通过六位LED显示器显示出来。整点报时电路是根据计时系统的输出状态产生一个脉冲信号，然后去触发音频发生器实现报时。校时电路是来对“时、分、秒”显示数字进行校对调整。其数字电子钟系统框图⑴如下:
秒显示器分显示器时显示器秒译码器分译码器时译码器整点报时时计数器分计数器秒计数器时钟校准振荡器分频器秒脉冲
数字电子钟系统框图
图 1
·3.1.1、总体设计
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2 图
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3.1.2、秒信号发生器
利用555定时器构成的多谐振荡器发生产生1KHZ信号，经1000分频后得到
RV123%10k
45
+5VR22k8
U11kHz37
CRQ
C2
CVDC555DNTHG1
CV
10nFTR
6
2C1100nF
R15.1k
图 3
3.1.3、分秒计时器
分、秒计数器为模60的计数器。
3.1.4、时计时器
时计数器是一个24小时制的计数器，当数字钟运行到23h59min59s时，秒的个位计数器再输入一个秒脉冲，数字钟应自动显示出00h00min00s。
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3.1.5、校时电路U7:U5:U5:U5:74LS074LS074LS074LS0RR3.33.3U6:U6:74LS074LS0CC10n10n
4
图
首先使用数字钟，或当数字钟计时时出现误差时，必须对时间进行校正，通常叫做“校时”，校时是数字钟的基本功能，一般要求能对时和分进行校对。对校正电路的要求是在小时校正时不影响分、秒的正常计数，在分校正时不影响 秒和时的正常计数。
3.1.6、整点报时电路四低一,,仿广播电台整点报时电路设计每当数字钟计时快到整点时发出响声 高并且以最后一声高音结束的时刻为整点时刻。
Q0 功能 Q1 Q2 Q3Cp/s
0
50
0
0
0
- 6 - / 12
51 0 0 0 1 发低音停 1 0 52 0 0
发低音 1 53 0 0
1
停54 0 1 0
发低音 1 1
55 0 56
1 0 发低音 057 58 1
发高音 159 0
0
0 1 0
1 0 1 0
1 0 0 0
1 0 0 0
00
图 5
U1:A
U6:D
U1:BU7:DU21:AU21:BU6:EU21:C
LSR图 6
3.1.7、闹钟电路
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9U13:C74LS088R210k
219
1581
2111948
21
011981
U4U5U13:BU3310232020131QQQQQQQQQQQQ74LS9074LS9074LS0874LS90))))))))))))212112112221BBBAAA((((((((((((KKKKKK900990990009RCRRRRRRRRRRRCCCCC6731426143276327146111312654U15:AU14:AU15:B74LS00U14:B74LS8674LS0074L110k
U74LS9U15:U15:74LS074LS0SWC0.01nSW-SPDR10R10k 7
图 3.1.8、主要仪器及器件 仪器：计算机- 8 - / 12
软件：电路仿真软件。
元器件：七段数码显示管6只，数码集成电路若干，电阻、电容若干，面包板，短导线若干。
集成电路具体有74LS48、74LS00、74LS90、74LS74、74LS04、
3.2、仿真结果与分析
3.2.1、分析：
①在仿真软件Proteus中将图所示基本电路绘制出来。
②分别单击或长按分校时开关S1，时校时开关S2，验证校时电路的功能是否完善。
③用Proteus软件中的逻辑分析仪观察并记录分频器各自输出信号的波形。使用逻辑分析仪时 ，在VSM Logic Analyser窗口中点击Caputure按键，稍等片刻<约20秒）既可以看见信号波形。
④用秒表测量数字钟的仿真计时结果，将测量数据填入表中
标称电压
+15V (2A>
+15V<1A
） +15V(1A>
-15V(1A>
空载实验结果
15.17
15.36
15.18
-16.01
满载实验结果
15.07
15.11
14.93
-14.9
8
图
3.2.2、仿真图
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86
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QQQQQQQQQ
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6
219801QQBAKKCC1416
974LS002129188119DC01BAQQQQQQ
11
74LS90))21((99RR7116
74LS00
3
))))))211221AABB((((((KKKK099000CCRRRRRCCR763231421411
9
图
四、实验过程中遇到的问题及解决方法 1（）连接数码显示器时忘记了表上下标，致使显示器没有反应 解决方法：学会标上下标的方法，进行仿真察看。）显示开关已切换至时钟显示，操作时钟调校正按钮时，显示器显示数据依2（ 然不改变，分、时电路可以正常进位。解决办法：此时校时开关处于锁定状态，不能校时，切换校时开关即可解决问 题。）定时电路可以正常定时，时钟电路也可以正常计时，但当时钟到达定（3- 10 - / 12
时时刻时，没有闹钟信号发出，扬声器没有声音，发光二极管不发光，且此时正点报时也不起作用。
解决办法：此时闹钟控制开关处于断开状态，把此开关闭合问题即得到解决。
五、总结
通过这次对数字钟的设计与制作，让我学会了如何使用Protues软件的使用方法，这是一大收获，另外，经过这次实训也让我了解了设计电路的程序，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，也是我知道学习不一定只是书本知识重要，还有自己的动手能力也是决定我们成功和失败的重要因素
六、主要参考文献
1 、《数字电子技术》 清华大学出版社出版社
2、《数字电子技术课程设计指导书》 昆明学院
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