数电课程设计多功能数字钟的设计与实现(编辑修改稿)

数电课程设计多功能数字钟的设计与实现(编辑修改稿)内容摘要：

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。 数字钟是由振荡器、计数器、译码器、显示器、校时电路、报时电路、闹钟电路组成，振荡器产生的信号作为秒脉冲，秒脉冲送入计数器，计数结果通过时、分、秒译码器显示时间。 秒脉冲 是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，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报时。 校 准 电路时用来 对“ 时 ” 、 “ 分 ” 、 “ 秒 ” 显示数字进行校对调整的。 闹 钟电路则是通过数值比较器来实现。 EWB 简介 EWB 是一种电子电路计算机仿真软件，它被称为电子设计工作平台或虚拟电子实验室，英文全称为 Electronics Workbench。 EWB 是 加拿大 Interactive Image Technologies 公司于 1988 年开发的。 EWB 以 SPICE3F5 为 软 件 核心，增强了其在数字及 模拟混合信号 方面的仿真功能。 SPICE3F5 是 SPICE 的最新版本， SPICE 自 1972 年使用以来，已经成为模拟集成电路设计 的标准 软件。 相对其它 EDA 软件 而言，它是个较小巧的软件，只有 16M，功能也比较单一，就是进行模拟电路和数字电路的 混合仿真，但它的仿真功能十分强大，可以几乎 100%地仿真出真实电路的结果，而且它在 桌面 上提供了万用表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器等工具，它的器件库中则包含了许多大公司的晶体 大学《数字电子技术》课程设计 2 管元器件、集成电路和数字门电路芯片，器件库中没有的元器件，还可以由外部模块导入，在 众多的电路 仿真软件 中， EWB 是最容易上手的，它的工作界面非常直观，原理图和各种工具都在同一个窗口内，未接触过它的人稍加学习就可以很熟练地使用该软件，对于电子设计工作者来说，它是个 很 好的 EDA 工具，许多电路无需动用烙铁就可得知它的结果，而且若想更换元器件或改变元器件参数，只需点点鼠标即可，它也可以作为电学知识的辅助教学软件使用。 大学《数字电子技术》课程设计 3 2 方案选择 方案一：采用中小规模集成电 路实现 采用中小规模集成逻辑电路设计可以实现数字钟的时、分、秒计时功能、定点报时功能、校时功能、闹钟功能，计时模块采用时钟信号触发，不需要程序控制。 所有功能模块的主要部件都使用集成芯片。 此方案正是所学的知识的实际应用，可以加深对逻辑电路的了解，符合此次设计的要求。 方案二： EDA 技术实现 采用 EDA 作为主控制器外围电路进行电压，时钟控制、键盘和 LED 控制。 但此方案逻辑电路复杂，外围设备多，灵活性较低，不利于扩展。 且涉及的大多是未学的知识，不能达到此次设计的目的。 方案三：单片机编程实现 利用 AT89S51 单 片机和 74HC573 八位锁存器以及利用 C语言对 AT89S51 进行编程来实现数字钟的时间显示。 单片机的相关知识尚未学习，而且运用单片机也不符合运用数字电路完成设计的初衷，不能达到此次设计的目的。 综上，根据自身的知识和方案比较，采用方案一，因为方案一简便灵活，扩展性好，而且正好是所学知识的应用，可以对逻辑器件的使用增加经验，同时符合此次数字电路知识设计的要求。 大学《数字电子技术》课程设计 4 3 系统框图 图 系统框图 计数电路 秒电路 分电路 时电路 十位显示 个位显示 计数器 译码器 十位显示 十位显示 个位显 示 个位显示 译码器 译码器 译码器 译码器 译码器 计数器 计数器 计数器 计数器 计数器 脉冲振荡器 报时电路 校时电路 闹钟电路 大学《数字电子技术》课程设计 5 4 分电路设计 脉冲产生电路 设计要求 要求设计出一个能产生一秒周期信号的电路。 用 555 定时器作为基础，调节外界参数R 和 C，使得振荡周期为 1 秒。 所需元件 导线若干、 555 定时器、 1000kΩ、 200kΩ、 20kΩ、 1kΩ、 300Ω、 40Ω、 8Ω电阻各一个、 1μ F、 F 电容各一个。 元件介绍 555 定时器： 555 定时器 是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。 内部结构图： 图 41 555 定时器内部结构图 引脚图： 大学《数字电子技术》课程设计 6 引脚功能注释： 表 41 555 定时器引脚功能 功能表： 表 42 555 定时器功能表 清零端 高触发端TH 低触发端 Q 放电管 T 功能 0 0 导通 直接清零 1 0 1 x 保持上一状态 保持上一状态 1 1 0 1 截止 置 1 1 0 0 1 截止 置 1 1 1 1 0 导通 清零 参数计算 由 555 定时器构成的多谐振荡器由电阻 R R2，电容 C 以及旁路电容 Cp 等组成。 输出频率为： 2ln2 121 CRRf ）（  当 f=1Hz 时，若选 C 为 1μ F 的电解电容，取 ln2=，得 R1+2R2=。 令 R1=1MΩ， R2=。 若 R2 用 200kΩ +20kΩ +1kΩ +300Ω。