文档介绍：多功能数字钟设计报告
目录
一、设计目的、任务和要求 1
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二、设计的方案的选择与论证 2
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三、电路设计与分析 3
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四、心得体会 15
五、附录 18
附录一元件明细表 18
附录二整机原理图 19
六、参考文献 19
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、任务和要求

1)掌握数字钟的设计、组装与调试方法。
2)熟悉集成电路的使用方法。
3)了解计时器主体电路的组成及工作原理。
4)熟悉采用异步时序电路设计方法实现课题要求。
5)熟悉集成电路及有关电子元器件的使用。
6)熟悉集成电路的引脚安排。
7)掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。
8)了解数字钟的组成及工作原理。
9)熟悉数字钟的设计与制作。

1)时钟具有显示功能,能够以十进制显示“时”、“分”、“秒”。
2)具有快速校准时、分、秒的功能。
3)计时准确度,每天计时误差不超过1s。
4)整点自动报时,在离整点10s时,便自动发出鸣叫声,步长1s,每隔1s鸣叫一次,前四响是低音,最后一响为高音,最后一响结束为整点。
5)为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供时间基准信号。
二、设计的方案的选择与论证

一个具有显示、计时、校时、报时等基本功能的数字钟主要由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器、校时电路、报时电路等七部分组成。石英振荡器产生的信号经过分频器得到秒脉冲,秒脉冲送入计数器计数。计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器译码,并通过显示器显示时间。

,即下图所示:
译码显示电路
时计数器
分计数器
秒计数器
校时电路
报时电路
多级分频器
振荡器
整机逻辑电路框图

通过课设要求和原理框图可以了解到在本次设计中数字钟的组成单元电路有译码显示电路、计数器电路、校时电路、报时电路及由石英晶体振荡器和分频器组成的秒脉冲发生电路。
一个具有计时,校时,报时,显示等基本功能的数字钟主要由振荡器,分频器,计数器,译码器,显示器,校时电路及报时电路等七部分组成。石英晶体振荡器产生的信号经过分频器得到秒脉冲,秒脉冲送入计数器计数,计数结果通过“时”“分”“秒”译码器译码,并通过显示器显示时间。
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。
三、电路设计与分析

根据设计任务和要求,对照数字钟的整机逻辑电路框图(图一),完成单元电路模块化设计。主要单元电路的设计分析如下。

1)石英晶体振荡器
石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易调整,它是数字钟的核心,用它产生标准频率信号,再由分频器分成秒时间脉冲。。利用两个非门G1与G2自我反馈,使它们工作在线性状态,然后利用石英晶体X1来控制振荡频率。振荡器振荡频率的精度与稳定度基本上决定数字钟的准确度,晶振频率越高,计时准确度越高。目前常见的石英晶振频率是4MHz时,则振荡器的输出频率为4MHz。
。

石英晶体振荡器电路
分频器
时间标准信号的频率很高,要得到秒脉冲,需要分频电路。例如,振荡器输出3MHz信号,可以通过D触发器(如74LS74进行3分频得到1MHz,然后送到10分频计数器74LS160,经