第一篇：數(shù)字鐘的報告

FPGA數(shù)字導(dǎo)流設(shè)計——數(shù)字鐘

一、設(shè)計目的

二、設(shè)計要求

1、能夠進行正常的時、分、秒計時功能，分別由6個數(shù)碼管顯示24h/60min/60s。

2、Sc鍵進行校時：按下Sc鍵時，時計數(shù)器以秒速度遞增，并按24循環(huán)，計滿23后再回00。

3、Sb鍵進行校分：按下Sb鍵時，時計數(shù)器以秒速度，并按60循環(huán)，計滿59后再回00，但不向時進位。

3、Sa鍵進行秒清零：按下Sa鍵時，可對秒清零。

4、揚聲器整點報時：當(dāng)計時達(dá)到59’51”時開始報時

三、設(shè)計步驟

1、數(shù)字鐘頂層設(shè)計

根據(jù)外部輸入輸出要求劃分內(nèi)部功能模塊有：

（1）內(nèi)部1Hz的時間基準(zhǔn)和整點報時用的1KHz和500Hz的脈沖信號，需要設(shè)計一個輸入為1KHz輸出為1Hz和500Hz的分頻模塊FENP。

（2）實現(xiàn)六十進制帶有進位和清零功能的秒計數(shù)模塊SECOND，輸入為1Hz脈沖和低電平有效的清零信號CLR，輸出為秒個位s0[3…0]秒十位s1[3…0]、進位信號co。

（3）實現(xiàn)六十進制帶有進位和置數(shù)功能的分計數(shù)模塊MINUTE，輸入為1Hz脈沖和高電平有效的使能信號EN，輸出為分個位m0[3…0]分十位m1[3…0]、進位信號co。

（4）實現(xiàn)二十四進制帶無進位功能的時計數(shù)模塊HOUR，輸入為1Hz脈沖和高電平有效的使能信號輸出為時個位h0[3…0]、時十位h1[3…0]。（5）實現(xiàn)整點報時功能模塊ALERT，輸入為分個位m0[3…0]分十位m1[3…0]秒個位s0[3…0]秒十位s1[3…0]，輸出為高頻聲控制Q1K和低頻聲控制Q500。由上述功能模塊組成的數(shù)字鐘頂層原理圖如圖1所示。

2、數(shù)字鐘功能模塊設(shè)計

（1）分頻模塊

功能要求：輸入為1kHz，輸出為1Hz和500Hz脈沖信號，分頻模塊如圖2所示

設(shè)計思路：采用原理圖輸入方式實現(xiàn)2分頻和1000分頻，如圖3所示

圖2

圖3（2）秒模塊

功能要求：實現(xiàn)帶有進位和清零功能的六十進制“秒”計數(shù)器，輸入為1Hz秒沖和低電平有效的清零信號CLR，輸出為秒個位S0[3…0]、秒十位S1[3…0]、進位信號CO，模塊SECOND如圖4所示

設(shè)計思路：采用VHDL語言輸入方式，以時鐘clk和清零信號clr為進程的敏感変量，當(dāng)clr為“1”時清零，clr為“0”時在時鐘上升沿作用下狀態(tài)小于59計數(shù)而等于58時產(chǎn)生進位。源程序如下： library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity SECOND is port(clk, clr:in std_logic;

sec1, sec0:out std_logic_vector(3 downto 0);co:out std_logic);end SECOND;architecture SEC of SECOND is begin

process(clk, clr)variable cnt1, cnt0:std_logic_vector(3 downto 0);begin

if clr = '1' then cnt1:= “0000”;cnt0:= “0000”;elsif clk'event and clk = '1' then

if cnt1 = “0101” and cnt0 = “1000” then co <= '1';cnt0 := “1001”;elsif cnt0 < “1001” then cnt0 := cnt0 + 1;else cnt0 := “0000”;if cnt1 < “0101” then cnt1 := cnt1 + 1;else

cnt1 := “0000”;co <= '0';end if;end if;end if;sec1 <= cnt1;sec0 <= cnt0;end process;end SEC;

圖4

仿真圖

（3）分模塊

功能要求：實現(xiàn)帶有進位和置數(shù)功能的六十進制“分”計數(shù)器，輸入為1Hz脈沖和高電平有效的使能信號EN，輸出為分個位m0[3…0]、分十位m1[3…0]、進位信號co，分模塊如圖5所示。

設(shè)計思路：采用VHDL語言輸入方式，以時鐘clk為進程的敏感変量，當(dāng)en為“1”時,在時鐘上升沿作用下狀態(tài)小于59時完成計數(shù)，等于58時產(chǎn)生進位。源程序如下： library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity MINUTE is port(clk,en:in std_logic;

min1,min0:out std_logic_vector(3 downto 0);

co:out std_logic);end MINUTE;architecture MIN of MINUTE is begin process(clk)variable cnt1,cnt0:std_logic_vector(3 downto 0);begin if clk'event and clk ='1'then if en ='1'then if cnt1 =“0101” and cnt0 =“1000” then co <='1';cnt0:=“1001”;elsif cnt0 <“1001” then cnt0:=cnt0+1;else cnt0:=“0000”;if cnt1 <“0101” then cnt1:=cnt1+1;else cnt1:=“0000”;co <='0';end if;end if;end if;end if;min1 <= cnt1;min0 <= cnt0;end process;end MIN;

圖5

仿真圖

（4）時模塊

功能要求：實現(xiàn)無進位的二十四進制“時”計數(shù)器，輸入為1Hz脈沖和高電平有效的使能信號EN，輸出為時個位H0[3…0]、時十位H1[3…0]，時計數(shù)模塊如圖6所示。

設(shè)計思路：采用VHDL語言輸入方式，以時鐘clk為進程的敏感変量，當(dāng)en為“1”時,在時鐘上升沿作用下狀態(tài)小于23時計數(shù)。源程序如下： library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity HOUR is port(clk,en:in std_logic;

h1,h0:out std_logic_vector(3 downto 0));end HOUR;architecture hour_arc of HOUR is begin process(clk)variable cnt1,cnt0:std_logic_vector(3 downto 0);begin if clk 'event and clk='1' then if en='1' then if cnt1=“0010”and cnt0=“0011”then cnt1:=“0000”;cnt0:=“0000”;elsif cnt0<“1001” then cnt0:=cnt0+1;else cnt0:=“0000”;cnt1:=cnt1+1;end if;end if;end if;h1<=cnt1;h0<=cnt0;end process;end hour_arc;

圖6

仿真圖

（5）整點報時模塊

功能要求：實現(xiàn)整點報時功能，輸入為分個位m0[3…0]、分十位m1[3…0]、秒個位s0[3…0]、秒十位s1[3…0]，輸出為高頻聲控Q1K和低頻聲控Q500，整點報時模塊如圖7所示

設(shè)計思路：采用VHDL語言輸入方式，以時鐘clk為進程的敏感変量，在時鐘上升沿作用下，當(dāng)m1=“0101”、m0=“1001”、s1=“0101”，s0分別為“0001”、“0011”、“0101”、“0111”時，q500輸出為“1”；當(dāng)m1=“0101”、m0=“1001”、s1=“0101”、s0=“1001”時，q1k輸出為“1”。源程序如下： library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity ALERT is port(m1,m0,s1,s0:in std_logic_vector(3 downto 0);clk:in std_logic;q500,q1k:out std_logic);end ALERT;architecture sss_arc of ALERT is begin process(clk)begin if clk 'event and clk ='1'then if m1=“0101” and m0=“1001”and s1=“0101” then if s0=“0001” or s0=“0011”or s0=“0101” or s0=“0111”then q500 <='1';else q500<='0';end if;end if;if m1=“0101” and m0=“1001”and s1=“0101” and s0=“1001”then q1k<='1';else q1k<='0';end if;end if;end process;end sss_arc;

圖7

3、功能仿真

根據(jù)各模塊功能要求，分別對各模塊進行功能仿真，滿足功能要求后生成宏模塊。按照圖1形成數(shù)字鐘頂層圖。

4、編譯、下載、實測 對數(shù)字鐘頂層圖編譯后下載到CPLD/FPGA芯片中，將數(shù)字試驗箱中的各部分按照圖8連接電路即可進行實測。

四、心得體會

第二篇：數(shù)字鐘課程設(shè)計報告

摘要

數(shù)字電子鐘是一種用數(shù)字顯示秒﹑分﹑時的記時裝置，與傳統(tǒng)的機械時鐘相比，它一般具有走時準(zhǔn)確﹑顯示直觀﹑無機械傳動裝置等優(yōu)點，因而得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)字電子鐘的設(shè)計方法有許多種,例如,可用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘；也可以利用專用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路組成電子鐘；還可以利用單片機來實現(xiàn)電子鐘等等。本課程設(shè)計采用的是中小規(guī)模集成電路法，時鐘信號發(fā)生器采用32768Hz的CMOS石英諧振器制作，產(chǎn)生1Hz時鐘脈沖；用74LS290設(shè)計兩個六十進制的計數(shù)器對“分”、“秒”信號計數(shù)，二十四進制計數(shù)器對“時”信號計數(shù)、再通過“時”、“分”校正電路進行時間的校正，實現(xiàn)數(shù)字電子鐘的功能。

關(guān)鍵詞

數(shù)字電子鐘；中小規(guī)模集成芯片；計數(shù)器；數(shù)字電子技術(shù)

設(shè)計的目的

（1）加強對電子制作的認(rèn)識，充分掌握和理解設(shè)計個部分的工作原理、設(shè)計過程、選擇芯片器件、電路的焊接與調(diào)試等多項知識。（2）把理論知識與實踐相結(jié)合，充分發(fā)揮個人與團隊協(xié)作能力，并在實踐中鍛煉。（3）提高利用已學(xué)知識分析和解決問題的能力。（4）提高實踐動手能力

設(shè)計用到的儀器和零件

計數(shù)器（3片CD4518、CD4081）、顯示譯碼器（6片CD4511）、6片共陰極數(shù)碼管、二極管、電阻、電容、晶振（32.768kHz）、集成計數(shù)器（CD4060、CD4013）、開關(guān)、接線座、PCB板等元件。

數(shù)字鐘的結(jié)構(gòu)及基本工作原理

結(jié)構(gòu)

數(shù)字電子時鐘實際上是一個對標(biāo)準(zhǔn)頻率（1Hz）進行計數(shù)的計數(shù)電路。由于計數(shù)的起始時間不可能與某一個標(biāo)準(zhǔn)時間（如東八時區(qū)時間）一致，故需要在電路上加上一個對“時”、“分”進行校正的校時電路，同時為了提高計時的準(zhǔn)確性，信號發(fā)生器產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)的1Hz時間信號必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定，通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字電子時鐘中的信號發(fā)生器電路的主元件。

（1）晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768Ｈz的方波信號，可保證數(shù)字鐘的走時準(zhǔn)確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。

（2）分頻器電路將32768Ｈz的高頻方波信號經(jīng)3276次分頻后得到1Hz的方波信號供秒計數(shù)器進行計數(shù)。分頻器實際上也就是計數(shù)器。

（3）時間計數(shù)電路由秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器及時個位和時十位計數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器為60進制計數(shù)器，而根據(jù)設(shè)計要求，時個位和時十位計數(shù)器為12進制計數(shù)器。

（4）譯碼驅(qū)動電路將計數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。

（5）數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶（LCD）數(shù)碼管，本設(shè)計提供的為ＬＥＤ數(shù)碼管。

工作原理

（1）秒脈沖產(chǎn)生電路— CD4060

14位二進制串行計數(shù)器 CD4060。CD4060 是由一振蕩器和 14 級二進制串行計數(shù)位組成。振蕩器的結(jié)構(gòu)可以是 RC 或晶振電路。CR 為高電平時，計數(shù)器清零且振蕩器停止工作。所有的計數(shù)器均為主-從觸發(fā)器，在 CP1（和 CP0）的下降沿，計數(shù)器以二進制進行計數(shù)。在時鐘脈沖線上使用斯密特觸發(fā)器對時鐘的上升和下降時間無限制。利用CD4060組成32.768 kHz振蕩器，再經(jīng)過內(nèi)部分頻器14分頻從其第3腳輸出2Hz（32.768 kHz /214 = 2 Hz）的脈沖信號。焊接完畢后，通電測試 LED指示燈閃爍，1秒鐘閃爍 2次。說明該電路正常工作

（2）分脈沖產(chǎn)生電路— CD4518 CD4518，是一種同步加計數(shù)器，在一個封裝中含有兩個可互換二 / 十進制計數(shù)器，其功能引腳分別為1～7和9～15。該計數(shù)器是單路系列脈沖輸入（1 腳或 2 腳；9 腳或 10腳），4路BCD碼信號輸出(3腳～6腳；{11}腳～{14}腳)。此外還必須掌握其控制功能，否則無法工作CD4518有兩個時鐘輸入端CP和EN，若用時鐘上升沿觸發(fā)，信號由CP輸入，此時EN端應(yīng)接高電平“1”, 若用時鐘下降沿觸發(fā)，信號由EN端輸入，此時CP端應(yīng)接低電平“0”,不僅如此，清零（又稱復(fù)位）端CR也應(yīng)保持低電平“0”，只有滿足了這些條件時，電路才會處于計數(shù)狀態(tài)，若不滿足則不工作。值得注意，因輸出是二/十進制的BCD碼，所以輸入端的計數(shù)脈沖到第十個時，電路自動復(fù)位0000狀態(tài)。另外，CD4518無進位功能的引腳，但電路在第十個脈沖作用下，會自動復(fù)位，同時第6腳或第14 腳將輸出下降沿的脈沖，利用該脈沖和EN端功能，就可作為計數(shù)的電路進位脈沖和進位功能端供多位數(shù)顯用。（3）小時脈沖產(chǎn)生電路— CD4518 與分脈沖產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)工作原理相同，只是為24進制。

（4）與門電路— CD4081 CD4081為14腳封裝，四2輸入與門。在數(shù)字鐘電路中的作用：將CD4518置為60進制、24進制計數(shù)器。

（5）2分頻電路— CD4013 CD4013 是雙 D 觸發(fā)器芯片，為14腳封裝，在數(shù)字電路中常用來進行鎖存數(shù)據(jù)，組成分頻電路等。CD4013 在數(shù)字鐘電路中的作用：將 CD4060 產(chǎn)生的2Hz 脈沖2分頻（2進制計數(shù)器），輸出 1Hz 的秒脈沖。（6）譯碼顯示電路— CD4511 CD4511 是一片 CMOS BCD —鎖存 / 7 段譯碼 / 驅(qū)動器，用于驅(qū)動共陰極LED數(shù)碼管顯示器的BCD碼—七段數(shù)碼管譯碼器。具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動功能的CMOS電路，能提供較大的拉電流。共陰 LED 數(shù)碼管是指 7 段 LED 的陰極是連在一起的，在應(yīng)用中應(yīng)接地。限流電阻要根據(jù)電源電壓來選取，電源電壓5V時，可使用300Ω左右的限流電阻。（7）秒、分、時校準(zhǔn)電路—開關(guān)S3、S2、S1 分、時校準(zhǔn)電路：利用開關(guān)手動輸入脈沖，S2、S1每按下一次，相應(yīng)的時、分的數(shù)字加一。秒校準(zhǔn)電路：正常計時工作時，S3閉合；進行秒校準(zhǔn)時，S3斷開，暫停秒計時，等標(biāo)準(zhǔn)時間一到，立即閉合S3，恢復(fù)正常走時。

課程設(shè)計電路的組裝與調(diào)試

組裝

（1）核對元器件清單：是否有缺件；

（2）檢查印制電路板：是否有斷線、短路等；（3）焊接電阻：擺放整齊一致，黃色環(huán)在下邊；（4）焊接二極管：1N4148，注意極性；（5）焊接跨線：剪下二極管引腳，焊J1~J6；（6）焊接集成電路座：注意缺口位置與圖一致；（7）焊接無極性電容、晶振：注意C的字在正面；（8）焊接數(shù)碼管：注意小數(shù)點在右下方；（9）焊接發(fā)光二極管：LED，注意極性；（10）焊接開關(guān)、電解電容、接線座。（1）判斷二極管1N4148，LED的極性；

（2）判斷電阻阻值：讀色環(huán)、用萬用表測量；（3）安裝集成芯片12片：芯片型號不要裝錯，缺口位置與圖/座一致，缺口左下方為1腳；（4）安裝數(shù)碼管：注意小數(shù)點在右下方；

（5）安裝電容：正負(fù)極性，無極性C的字放在正面（6）最后檢查焊接質(zhì)量：焊點有無虛焊、瑕疵。

調(diào)試

（1）安裝完成后通電，觀察各個模塊的工作情況；（2）若數(shù)碼管不亮，檢查地線通否，3腳接地否；（3）若整個電路不工作，分模塊檢查，各個部分 的接線、安裝、功能是否正常；（一般方法）（4）芯片工作是否正常：首先檢查電源，??；（5）秒、分、時校準(zhǔn)部分：測試是否功能正常。

總結(jié)與心得

通過這次課程設(shè)計，加強了我動手、思考和解決問題的能力。在設(shè)計中用的芯片可能與平時常見的不一樣，但原理一樣，同時我還理解到，同樣功能可以由不同的芯片實現(xiàn)，需遵行簡單，經(jīng)濟的原則，從而最大程度符合目標(biāo)設(shè)計。課程設(shè)計是一次難得的鍛煉機會，讓我們能夠充分利用所學(xué)過的理論知識還有自己的想象的能力，另外還讓我們學(xué)習(xí)查找資料的方法，以及自己處理分析電路，設(shè)計電路的能力。這些對我來說都是一個很好的提高。我趁著做課程設(shè)計同時也是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運用各個元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識。另外還學(xué)習(xí)到了一些仿真軟件，比如Proteus等學(xué)習(xí)軟件，給設(shè)計提供了很大的便利。

同時，這次課設(shè)還讓我明白，困難是成功的臺階，只有一級級走上去才能有所收獲。工科院校的學(xué)生應(yīng)當(dāng)這樣多參與實踐，多去運用自己所學(xué)的知識，為將來工作打下基礎(chǔ)。

第三篇：數(shù)字鐘實驗設(shè)計報告

數(shù)字鐘實驗設(shè)計報告

數(shù)字鐘設(shè)計

一 設(shè)計任務(wù)

1.基本功能：以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間，小時的計時要求為“24翻1”，分和秒的計時要求為60進位； 2.擴展功能：校時、正點報時及鬧時功能；

二 電路工作原理及分析

數(shù)字電子鐘主要由以下幾個部分組成：秒信號發(fā)生器，時、分、秒計數(shù)器，顯示器，校時校分電路，報時電路。

2.1數(shù)字鐘的基本邏輯功能框圖

圖1 數(shù)字鐘的基本邏輯功能框圖

2.2振蕩器的設(shè)計

振蕩器是數(shù)字鐘的核心。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精確度決定了數(shù)字鐘的準(zhǔn)確程度。通常選用石英晶體構(gòu)成振蕩器電路。一般來說，振蕩的頻率越高，計時精度越高。如果精度要求不高則可以采用由集成邏輯門與R、C組成的時鐘源振蕩器或集成電路計時器555與R、C組成的多諧振蕩器,電路參數(shù)如圖2所示.接通電源后，電容C1被充電，當(dāng)Vc上升到2Vcc/3時，使vo為低電平，同時放電三極管T導(dǎo)通，此時電容C1通過R2和T放電，Vc下降。當(dāng)Vc下降到Vcc/3時，vo翻轉(zhuǎn)為高電平。電容C1放電所需時間為 tpL=R2ln2≈0.7R2C1 當(dāng)放電結(jié)束時，T截止，Vcc將通過R1、R2向電容器 C1充電，一；Vc由Vcc/3上升到2Vcc/3所需的時間為

當(dāng)平。如得到 振 故

tpH=(R1+R2)C1ln2≈0.7(R1+R2)C Vc 上升到2Vcc/3 時，電路又翻轉(zhuǎn)為低電此周而復(fù)始，于是，是在電路的輸出端就一個周期性的矩形波。其振蕩頻率為 f=1/(tpL+tpH)≈1.43/[(R1+2R2)C] 蕩周期：T=T1+T2=(R1+2R2)C1In2 得 R1+2R2=T/C1In2=0.142k 選定R1=0.1K,R2=0.021k

圖2 555振蕩器（圖中R1，R2值不為實際值）

圖3 555振蕩器產(chǎn)生的波形

2.3時、分、秒計數(shù)器電路

時、分、秒計數(shù)器電路由秒個位和秒十位，分個位和分十位及時個位和時十位計數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個位和秒十位計數(shù)器，分個位和分十位計數(shù)器為60進制計數(shù)器，而時個位和時十位為24進制計數(shù)器。

2.4校時電路

通過開關(guān)，觸發(fā)器，邏輯門組成的校時電路來校時。校時電路時用來對“時”、“分”、“秒”顯示數(shù)字進行校對調(diào)整的.三 數(shù)字電路的設(shè)計

3.1計數(shù)電路的設(shè)計

由2個74LS90計數(shù)器和4個74LS290計數(shù)器組成的時分秒的計數(shù)電路。

3.1.1六十進制計數(shù)電路

秒計數(shù)和分計數(shù)單元為60進制計數(shù)器，其輸出為8421BCD碼。采用十進制計數(shù)器74LS290來實現(xiàn)時間計數(shù)單元的計數(shù)功能。由圖可知，74LS90為異步清零計數(shù)器，有異步清零端12,13腳（高電平有效）。

圖4 六十進制計數(shù)器

(1)秒計數(shù)器電路的電路圖如圖4所示

秒個位計數(shù)單元為10進制計數(shù)器，無需進制轉(zhuǎn)換，當(dāng)QAQBQCQD從1001變成0000時，U1 向U3 的輸入端發(fā)出一個脈沖信號，使秒十位進1位。

秒十位計數(shù)單元為6進制，當(dāng)QAQBQCQD變成0110時，通過與QBQC相連的導(dǎo)線，給U3 兩個清零端一個信號，把它的兩個清零端都變成1，計數(shù)器的輸出被置零，跳過0110到1111的狀態(tài)，又從0000開始，如此重復(fù)，十位和個位合起來就是60進制。

(2)分計數(shù)器

分的個位和十位計數(shù)單元的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和秒的是一樣的，只是它要把進位信號傳輸給時的個位計數(shù)單元，電路圖如圖4所示

3.1.2二十四進制計數(shù)器電路

時計數(shù)單元為24進制計數(shù)器，其輸出為8421BCD碼。采用十進制計數(shù)器74LS90來實現(xiàn)時間計數(shù)單元的計數(shù)功能。

時計數(shù)器電路的電路圖如圖5所示

圖5 二十四進制計數(shù)器

當(dāng)“時”十位的QAQBQCQD為0000或0001時，“時”的個位計數(shù)單元是十進制計數(shù)器，當(dāng)個位的QAQBQCQD到1010時，通過與非門使得個位74LS90上的清零端為０，則計數(shù)器的輸出直接置零，從0000開始。當(dāng)十位的QAQBQCQD為0010時，通過與非門使得該74LS90的清零端為０，“時”的十位又重新從0000開始，此時的個位計數(shù)單元變成4進制，即當(dāng)個位計數(shù)單元的QAQBQCQD為0100時，就要又從0000開始計數(shù)，這樣就實現(xiàn)了“時”24進制的計數(shù)。

3.2校時電路的設(shè)計

數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時校正功能，因此，應(yīng)截斷分個位和時個位的直接計數(shù)通路，并采用正常計時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中。如圖6所示，當(dāng)開關(guān)J1按下時，直接給分個位計數(shù)器一個脈沖信號，使分計數(shù)器進1位，同時不影響數(shù)字鐘的運行。同理，由J2對時計數(shù)器進行校對。

圖6 校時校分電路

3.3 整點報時設(shè)計

仿廣播電臺正點報時電路的功能要求時：每當(dāng)數(shù)字鐘計時快要到正點時發(fā)出聲響，通常按照4低音1高音的順序發(fā)出間斷聲響，以最后一聲高音結(jié)束的時刻是整點時刻。

每當(dāng)數(shù)字鐘計時快要到正點時發(fā)出聲響，按照4低音1高音的頻率發(fā)出間 斷聲響，前4低音聲響頻率為500HZ，后1高音聲響頻率為1000HZ。并以最后一 聲高音結(jié)束的時刻為正點時刻。本設(shè)計中，報時電路采用TTL與非門。報時電路如圖1.5所示。4聲低音分別發(fā)生在59分51秒、53秒、55秒及57秒，最后一 聲高音發(fā)生在59分59秒，聲響均持續(xù)1秒。如表1.2所示。由表可得式1.1。只有當(dāng)分十位的Q2M2Q0M2=11，分個位的Q3M1Q0M1=11，秒個位的Q2S2Q0S=11及秒個位的Q0S1=1時，音響電路才能工作。

3.4 報時電路的安裝與調(diào)試

按照原理圖及實物連線圖接線。報時音響電路采用三極管3DG130來推動喇叭。報時所需的500Hz和1000Hz音頻信號，分別取分頻器的500Hz輸出端和1000Hz輸出端。

四 主要芯片的技術(shù)參數(shù)

4.1 74LS90芯片

74LS90芯片結(jié)構(gòu)及引腳分布如圖7所示，74LS90計數(shù)器是一種中規(guī)模的二一五進制計數(shù)器。它由四個主從JK觸發(fā)器和一些附加門電路組成，整個電路可分兩部分，其中FA觸發(fā)器構(gòu)成一位二進制計數(shù)器；FD、FC、FB構(gòu)成異步五進制計數(shù)器，在74LS90計數(shù)器電路中，設(shè)有專用置“0”端R1、R2和置位（置“9”）端S1、S2。

圖7 74LS90芯片

4.2 74LS290芯片

74LS190芯片的管腳分布如圖8所示，其中，R9（1）、R9（2）稱為置“9”端，R0（1）、R0（2）稱為置“0”端；A、B端為計數(shù)時鐘輸入端，QAQBQCQD為輸出端，NC表示空腳。74LS290具有以下功能：

置“9”功能：當(dāng)R9（1）= R9（2）=1時，不論其他輸入端狀態(tài)如何，計數(shù)器輸出QAQBQCQD=1001，而1001（2進制）=9（10進制），故又稱為異步置數(shù)功能。

置“0”功能：當(dāng)R9（1）和 R9（2）不全為1，并且R0（1）=R0（2）=1時，不論其他輸入端狀態(tài)如何，計數(shù)器輸出QAQBQCQD=0000，故又稱為異步清零功能或復(fù)位功能。

計數(shù)功能：當(dāng)R9（1）和 R9（2）不全為1，并且R0（1）和R0（2）不全為1時，輸入計數(shù)脈沖，計數(shù)器開始計數(shù)。

圖8 74LS290芯片

五 心得體會

通過這次綜合試驗設(shè)計,大大提高了我分析問題的能力，同時提高了運用電工領(lǐng)域有關(guān)的軟件進行電路模擬仿真的能力，將自己在課堂上學(xué)到的數(shù)電知識得到充分發(fā)揮，解決了很多問題，同時學(xué)到了很多元件和芯片的各種用途及性能，從中學(xué)到了很多書上沒有明白的問題

本次的課程設(shè)計，是對所學(xué)的數(shù)電知識的一次綜合應(yīng)用，既考驗了我的知識掌握程度，也鍛煉了我的動手能力。在此過程中，我學(xué)到很多新知識，對電工電子課程的學(xué)習(xí)也更有興趣了。雖然此次課程設(shè)計花費了一番功夫，卻讓我收獲了很多，讓我知道了學(xué)無止境,永遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)有的知識，人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高山峰在等著你。

在這次數(shù)字電子鐘課程設(shè)計中，也非常感謝同學(xué)的幫助！

第四篇：數(shù)字鐘課程設(shè)計報告

一、綜述

數(shù)字電子鐘是一種用數(shù)字電路實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機械裝置，具有更長的使用壽命，因此得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)字鐘從原理上來講是一種典型的數(shù)字電路，其中即包含了組合邏輯電路，也有時序電路。

因此，我們此次設(shè)計與制作數(shù)字電子鐘就是為了了解其工作原理，從而學(xué)會制作數(shù)字鐘。通過設(shè)計和制作數(shù)字電子鐘，可以加深我們對中小規(guī)模集成電路相關(guān)知識的理解，并且通過實際運用，提高我們的動手能力、培養(yǎng)我們的探索精神。

二、設(shè)計題目與設(shè)計要求 1.設(shè)計題目

本次的題目為設(shè)計一個具有計時、顯示“時、分、秒”和校時功能的數(shù)字電子鐘，具體功能如下：

① 顯示時、分、秒；

② 具有校時功能，可以分別對時及分進行單獨校時，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時間； ③ 計時過程具有報時功能，當(dāng)時間到達(dá)整點前10秒進行蜂鳴報時； ④ 為了保證計時的穩(wěn)定及準(zhǔn)確須由晶體振蕩器提供表針時間基準(zhǔn)信號。2.設(shè)計要求

本次設(shè)計的具體要求如下：

① 畫出電路原理圖（或仿真電路圖）； ② 元器件及參數(shù)選擇； ③ 電路仿真與調(diào)試；

三、方案選擇

數(shù)字電子鐘作為實際生活中運用廣泛的一個物品。在電路實現(xiàn)方面，完全可以用單片機實現(xiàn)功能。這也是我們小組一開始的思路。但是，由于我們小組的這道題本身就比較簡單，如果還從用單片機來做，基本上就只是編個程序的事情了。如此，這個學(xué)期在數(shù)電課上學(xué)到的一些東西并不能得到很好的運用，老師也是基于此考慮，建議我們還是不要使用單片機。

因此，我們采用了老師提供的思路和方案，具體的闡述請見以下幾個部分。

四、大體設(shè)計思路

1.總體概要設(shè)計

數(shù)字鐘實際上是一個對標(biāo)準(zhǔn)頻率（1HZ）進行計數(shù)的計數(shù)電路。由于計數(shù)的起始時間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校時電路，同時標(biāo)準(zhǔn)的1HZ時間信號必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。晶體振蕩器電路給數(shù)字電子鐘提供一個頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768Hz的方波信號，可保證數(shù)字鐘的走時準(zhǔn)確及穩(wěn)定。然后分頻器將32768Hz的高頻方波信號經(jīng)32768次分頻后得到1Hz的方波信號供秒計數(shù)器進行計數(shù)。分頻器實際上也就是計數(shù)器。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。圖1所示為數(shù)字鐘的一般構(gòu)成框圖。

“時”計時信號 “分”計時信號

校時信號

“秒”計時信號

圖 1

數(shù)字電子鐘原理框圖

2.晶體振蕩器電路

晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768Ｈz的脈沖，可保證數(shù)字鐘的走時準(zhǔn)確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。

3.分頻器電路

分頻器電路將32768Ｈz的高頻方波信號經(jīng)74HC4060和T’觸發(fā)器（將D端接至輸出的非端，使其變成一個T’觸發(fā)器實現(xiàn)二分頻）的分頻后得到1Hz的方波信號，可以供秒計數(shù)器進行計數(shù)。分頻器實際上也就是計數(shù)器。

4.時間計數(shù)器電路

時間計數(shù)電路由秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器及時個位和時十位計數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器為60進制計數(shù)器，時個位和時十位計數(shù)器設(shè)計為24進制計數(shù)器。

5.譯碼驅(qū)動電路

譯碼驅(qū)動電路將計數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。

6.示數(shù)電路

用譯碼驅(qū)動電路提供的電流帶動數(shù)碼管實現(xiàn)數(shù)字電子鐘最后的示數(shù)部分。數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶（LCD）數(shù)碼管，本設(shè)計采用的為LED數(shù)碼管。

五、元件清單

30pF電容2個 32768Hz晶振1個 15k歐姆電阻4個 74HC4060一片

74LS74雙D觸發(fā)器一個 單刀雙擲開關(guān)2個 1M電阻1個

74Ls00四二輸入7個 74Ls192六片 74Ls48六片 共陰數(shù)碼管6個 蜂鳴器一個

六、仿真電路圖

根據(jù)上述思路，我們小組的各個成員分別負(fù)責(zé)了部分電路，在確認(rèn)部分功能可以實現(xiàn) 的前提下，將它們有機地組合起來得到了總電路。并在proteus軟件中進行了仿真，確定可以實現(xiàn)功能后，再申請了實做。

仿真電路總圖見下：

七、各單元模塊的具體設(shè)計和分析

1.晶體振蕩器電路

晶體振蕩器是構(gòu)成數(shù)字式時鐘的核心，它保證了時鐘的走時準(zhǔn)確及穩(wěn)定。

圖2所示電路通過CMOS非門構(gòu)成的輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩電路，這個電路中，CMOS非門U1與晶體、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路，U2實現(xiàn)整形功能，將振蕩器輸出的近似于正弦波的波形轉(zhuǎn)換為較理想的方波。輸出反饋電阻R1為非門提供偏置，使電路工作于放大區(qū)域，即非門的功能近似于一個高增益的反相放大器。電容C1、C2與晶體構(gòu)成一個諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對振蕩頻率的控制功能，同時提供了一個180度相移，從而和非門構(gòu)成一個正反饋網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。

晶體XTAL的頻率選為32768HZ。該元件專為數(shù)字鐘電路而設(shè)計，其頻率較低，有利于減少分頻器級數(shù)。

從有關(guān)手冊中，可查得C1、C2 為30pF時，頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度較高。

由于CMOS電路的輸入阻抗極高，因此反饋電阻R1可選為20MΩ或10MΩ。較高的反饋電阻有利于提高振蕩頻率的穩(wěn)定性。但是，由于實驗室只提供了1MΩ的電阻，所以在實際制作的過程中，我們采用的是實驗室提供的電阻，最終造成了脈沖輸出端的頻率并不是嚴(yán)格符合1Hz。

圖2 晶體振蕩器電路圖

2.分頻器電路

通常，數(shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了得到1Hz的秒信號輸入，需要對振蕩

器的輸出信號進行分頻。

通常實現(xiàn)分頻器的電路是計數(shù)器電路，一般采用多級2進制計數(shù)器來實現(xiàn)。例如，將32767Hz的振蕩信號分頻為1Hz的分頻倍數(shù)為32767（2），即實現(xiàn)該分頻功能的計數(shù)器相當(dāng)于15級2進制計數(shù)器。

本實驗中采用HC4060來構(gòu)成分頻電路。HC4060在數(shù)字集成電路中可實現(xiàn)的分頻次數(shù)最高，而且HC4060還包含振蕩電路所需的非門，使用更為方便。

HC4060計數(shù)為最高為14級2進制計數(shù)器，可以將32767Hz的信號分頻為2Hz，而經(jīng)過轉(zhuǎn)換為T’的D觸發(fā)器則可以通過翻轉(zhuǎn)功能將它分為1HZ的信號。如圖3所示，可以直接實現(xiàn)振蕩和分頻的功能。

5圖3 分頻電路圖

3.時間計數(shù)單元

時間計數(shù)單元有時計數(shù)、分計數(shù)和秒計數(shù)等幾個部分。

時計數(shù)單元一般為24進制計數(shù)器計數(shù)器，其輸出為兩位8421BCD碼形式；分計數(shù)和秒計數(shù)單元為60進制計數(shù)器，其輸出也為8421BCD碼。

針對每個計數(shù)單元，本實驗分別采取了用兩塊74LS192芯片進行級聯(lián)來產(chǎn)生相應(yīng)的進制。

74LS192是同步十進制可逆計數(shù)器，它具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號如下所示：

（a）引腳排列(b)邏輯符號

其中：為置數(shù)端，為加計數(shù)端，為減計數(shù)端，為非同步進位輸出端，為清除端，Q0、Q1、Q2、為非同步借位輸出端，P0、P1、P2、P3為計數(shù)器輸入端，Q3為數(shù)據(jù)輸出端。

其功能表如下：

表1 74LS192的功能表

對于秒計數(shù)單元，由于192內(nèi)部本身就是10進制，所以只需要將作為十位輸出的那一片192的輸出端中的Q2和Q1（相與代表作為得到數(shù)字6）作為反饋端，相與再連接到兩片

192的清零端上即可。如此就可以實現(xiàn)60進制的計數(shù)。滿足秒計數(shù)的要求。實現(xiàn)此功能的部分電路如圖四所示：

圖4 60進制計數(shù)器電路

對于分計數(shù)單元，與秒計數(shù)單元完全一致，在此不再累述。

對于時計數(shù)單元，同理，將作為十位輸出的那一片的192的輸出端中的Q1(代表數(shù)字2）和作為個位輸出的那一片192的輸出端中的Q2（代表數(shù)字4）作為反饋端，相與再連接到兩片192的清零端上即可。如此就可以實現(xiàn)24進制的計數(shù)。滿足時計數(shù)的要求。實現(xiàn)此功能的部分電路如圖五所示：

圖5 24進制計數(shù)器電路

4.譯碼驅(qū)動及顯示單元

計數(shù)器實現(xiàn)了對時間的累計以8421BCD碼形式輸出，選用顯示譯碼電路將計數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流，選用74LS48作為顯示譯碼電路，選用共陰LED數(shù)碼管作為顯示單元電路，實現(xiàn)此部分的功能的電路如圖6所示。

圖6 譯碼驅(qū)動和顯示電路

5.校時電路

當(dāng)重新接通電源或走時出現(xiàn)誤差時都需要對時間進行校正。通常，校正時間的方法是：首先截斷正常的計數(shù)通路，然后再進行人工出觸發(fā)計數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號加到需要校正的計數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉(zhuǎn)入正常計時狀態(tài)即可。

根據(jù)要求，數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時校正功能，因此，應(yīng)截斷分個位和時個位的直接計數(shù)通路，并采用正常計時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中。

圖7 校正電路

6.整點報時電路

一般時鐘都應(yīng)具備整點報時電路功能，即在時間出現(xiàn)整點前數(shù)秒內(nèi)，數(shù)字鐘會自動報時，以示提醒。其作用方式是發(fā)出連續(xù)的或有節(jié)奏的音頻聲波，較復(fù)雜的也可以是實時語音提示。本次采用的是用蜂鳴器實現(xiàn)簡單的鳴響。

根據(jù)要求，電路應(yīng)在整點前10秒鐘內(nèi)開始整點報時，即當(dāng)時間在59分51秒到59分59秒期間時，報時電路報時控制信號。故將秒計數(shù)電路部分的作為十位的那一片的192的輸出端中的Q2、Q0相與（即表示數(shù)字5），作為蜂鳴器的控制端1。再將分計數(shù)電路部分的作為十位的那一片192的輸出端中的Q2、Q0相與（即表示數(shù)字5），再和作為個位的那一片192的輸出端中的Q3、Q0相與（即表示數(shù)字9）相與，如此作為蜂鳴器的控制端2。最后，再將兩個控制端相與，連接至蜂鳴器的一端，再將另一段接地即可。

八、心得體會

第五篇：數(shù)字鐘

電子技術(shù)課程設(shè)計

__24_小時__數(shù)字鐘

學(xué)院：電子信息工程學(xué)院

任課老師：張學(xué)成

課程設(shè)計：數(shù)字鐘

學(xué)號：25號

班級：095

姓名：黃偉

目 錄

一、課程設(shè)計的設(shè)計任務(wù)和基本要求??????1

二、總體框圖 ???????????????1

三、選用器件及部分器件使用說明 ??????6

四、功能模塊 ???????????????14

五、總體設(shè)計電路圖?????????????17

六、課程設(shè)計的心得體會???????????19

七、參考文獻(xiàn)????????????????20

數(shù)字鐘

數(shù)字鐘是用數(shù)字集成電路構(gòu)成的、用數(shù)碼顯示的一種現(xiàn)代計時器，與傳統(tǒng)機械表相比，它具有走時準(zhǔn)確、顯示直觀、無機械傳動裝置等特點。因而廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、機場、商店等公共場所。在控制系統(tǒng)中，也常用來作定時控制的時鐘源。

一、課程設(shè)計的設(shè)計任務(wù)與基本要求

用中小規(guī)模集成電路設(shè)計并制作一臺能顯示時、分、秒的數(shù)字鐘。（1）由信號發(fā)生器器產(chǎn)生時鐘信號。（2）小時計數(shù)器用24進制計數(shù)器。

（3）可以用手動校正時間，能分別進行時、分的校正。（4）采用LED顯示時、分、秒。（5）要求電路主要采用中規(guī)模集成電路。(6)要求電源電壓+5伏— +10伏。

二、總體框圖

(一)各個模塊及功能

數(shù)字式計時器一般都由振蕩器、分頻器、計數(shù)器、譯碼器、顯示器等幾部分組成。其中振蕩器和分頻器組成標(biāo)準(zhǔn)秒信號發(fā)生器，由不同進制的計數(shù)器、譯碼器組成計時系統(tǒng)。秒信號送入計數(shù)器進行計數(shù)，把累計的結(jié)果以“時”、“分”、“秒”的數(shù)字顯示出來?！皶r”顯示由二十四進制計數(shù)器、譯碼器、顯示器構(gòu)成，“分”、“秒”顯示分別由六十進制計數(shù)器、譯碼器、顯示器構(gòu)成。其原理圖如圖6.1.1所示。

1.振蕩器 振蕩器是數(shù)字鐘的核心。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的準(zhǔn)確度決定了數(shù)字鐘計時的準(zhǔn)確程度，通常選用晶振構(gòu)成振蕩器電路。一般來說，振蕩器的頻率越高，計時精度越高，如果精度要求不高也可以采用集成邏輯門與RC組成的時鐘源振蕩器或由集成定時器555與RC組成的多諧振蕩器。這里選用多諧振蕩器，設(shè)振蕩頻率f=1kKz。

圖6.1.1 數(shù)字鐘原理框圖

2．分頻器 分頻器的功能是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號，因為74LS90是二—五—十進制計數(shù)器，所以選用1片就可以完成上述功能，即3片級連則可獲得所需要的頻率信號：第1片的Q0端輸出頻率為1Hz標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號。如果振蕩頻率為100kHz時，就需要5片74LS90進行級聯(lián)。

3．時間計數(shù)器 由總系統(tǒng)框圖可知，數(shù)字時鐘需要兩個六十進制計數(shù)器分別用作“分”和“秒”的計數(shù)，還需要一個二十四進制計數(shù)器作“小時”的計數(shù)。計數(shù)器可以采用前面的中規(guī)模集成計數(shù)器74LS160。

4．校時電路 在計數(shù)開始或計時出現(xiàn)誤差時，必須和標(biāo)準(zhǔn)時間校準(zhǔn)，這一功能同校時電路完成。校時的方法是給被校的計時電路引入一個超出常規(guī)計時許多倍的快速脈沖信號，從而使計時電路快速到達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時間。將“秒”信號分別引到“分”和“時”的脈沖輸入端以便快速校準(zhǔn)“分”

5.譯碼器、驅(qū)動及顯示電路 從數(shù)字鐘計數(shù)器輸出的信號為8421BCD代碼，需要經(jīng)譯碼變成七段字形代碼，用七段數(shù)碼管顯示出來。七段數(shù)碼管分共陰，共陽兩種，這里選用共陰數(shù)碼管BS201，相應(yīng)的譯碼器采用CT74248。由于采用靜態(tài)方式顯示，每個數(shù)碼管必須有一個相應(yīng)的譯碼器將8421BCD代碼譯成七段字形代碼。

(二)方案設(shè)計及選擇

方案一：由集成邏輯門與RC組成的時鐘源振蕩器或由集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器作為時間標(biāo)準(zhǔn)信號源。如圖（1）所示。

圖（1）

方案二：振蕩器是數(shù)字鐘的核心。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精確度決定了數(shù)字鐘計時的準(zhǔn)確程度,通常選用石英晶體構(gòu)成的振蕩器電路。石英晶體振蕩器的作用是產(chǎn)生時間標(biāo)準(zhǔn)信號。因此,一般采用石英晶體振蕩器經(jīng)過分頻得到這一時間脈沖信號。

圖（2）

如圖(2)所示為電子手表集成電路中的晶體振蕩器電路,常取晶振頻率為32768Hz,因其內(nèi)部有15級2分頻集成電路,所以輸出端正好可得到1Hz的標(biāo)準(zhǔn)脈沖。

信號發(fā)生器是數(shù)字鐘的核心。它的穩(wěn)定度及頻率的精確度決定了數(shù)字鐘計時的準(zhǔn)確程度，在本實驗中我選用555振蕩器產(chǎn)生脈沖經(jīng)過整形、分步獲得1Hz的脈沖。一般來說，振蕩器的頻率越高，計時精度就越高。

三、選用器件及部分器件的使用說明

74LS90 1片，74LS160 6片，74LS00 19片，74LS08 2片。74LS04 4片

74LS90邏輯框圖

74LS90邏輯符號

74LS90邏輯功能:74LS90是異步二-五-十進制加法計數(shù)器，它即可以做二進制加法計數(shù)器，有可以做五進制和十進制加法計數(shù)器。

通過不同的連接方式，可以實現(xiàn)四種不同的邏輯功能；還可以借助R0(1)、R0(2)對計數(shù)器清零，借助S9(1)、S9(2)將計數(shù)器置9，其功能如下；

(1)計數(shù)脈沖從CP1輸入，QA作為輸出端，為二進制計數(shù)器。

(2)計數(shù)脈沖從CP2輸入，QD、QC、QB輸出端，為異步五進制加法計數(shù)器。(3)若將CP2和QA相連，計數(shù)脈沖由CP1輸入，QD、QC、QB、QA作為輸出端。則構(gòu)成異步8421碼十進制加法計數(shù)器。(4)若將CP1和QD相連，計數(shù)脈沖由CP2輸入，QD、QC、QB、QA作為輸出端，則構(gòu)成異步5421碼十進制加法計數(shù)器。

(5)清零、置9功能

a)異步清零

當(dāng)R0(1)、R0(2)均為“1”；S9(1)、S9(2)中有“0”時，實現(xiàn)異步清零功能，即QDQCQBQA＝0000。b)置9功能

當(dāng)S9(1)、S9(2)均為“1”；R0(1)、R0(2)中有“0”時，實現(xiàn)置9功能，即QDQCQBQA＝1001

74LS90邏輯功能表

74LS90內(nèi)部原理圖

74LS02邏輯框圖(異或邏輯框圖)

74LS02邏輯符號

74LS02內(nèi)部原理圖

74LS02邏輯功能表

異或邏輯功能如下:當(dāng)A、B不同時,輸出Y為1；而A、B相同時，輸出Y為0。2輸入端四或非門

74LS00邏輯框圖(與非邏輯框圖)

74LS00邏輯符號

74LS00內(nèi)部原理圖

74LS00邏輯功能表(與非邏輯功能表)

與非門邏輯功能:將A、B先進行與運算,然后將結(jié)果求反,最后得到的A、B的與非運算結(jié)果.因此,可以把與非運算看作是與運算和非運算的組合.2輸入端四與非門

74LS08邏輯框圖(與門邏輯框圖)

74LS08邏輯符號

74LS08內(nèi)部原理圖

74LS08邏輯功能表(與門邏輯功能表)

與門邏輯功能：只有決定事物結(jié)果的全部條件同時具備時，結(jié)果才發(fā)生。2輸入端四與門

74LS04邏輯框圖(非門邏輯框圖)

74LS04邏輯符號

74LS04內(nèi)部原理圖

74LS04邏輯功能表(非門邏輯功能表)

非門邏輯功能：只要條件具備了，結(jié)果便不會發(fā)生；而條件不具備時，結(jié)果一定發(fā)生。

四、功能模塊

1．每個模功能塊要分別打印出電路圖，并詳細(xì)說明每一模塊的邏輯功能，每一器件的邏輯功能，器件之間的連接關(guān)系

（一）振蕩器 振蕩器是數(shù)字鐘的核心。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的準(zhǔn)確度決定了數(shù)字鐘計時的準(zhǔn)確程度，通常選用晶振構(gòu)成振蕩器電路。一般來說，振蕩器的頻率越高，計時精度越高，如果精度要求不高也可以采用集成邏輯門與RC組成的時鐘源振蕩器或由集成定時器555與RC組成的多諧振蕩器。這里選用石英晶體振蕩器，設(shè)振蕩頻率f=1kKz。電路圖如下

（二）分頻器 分頻器的功能是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號，因為74LS90是二—五—十進制計數(shù)器，第1片的Q3端輸出為1Hz。如果振蕩頻率為100kHz時，就需要5片74LS90進行級聯(lián)。電路圖如下圖所示

（三）時間計數(shù)器 由總系統(tǒng)框圖可知，數(shù)字時鐘需要兩個六十進制計數(shù)器分別用作“分”和“秒”的計數(shù)，還需要一個二十四進制計數(shù)器作“小時”的計數(shù)。計數(shù)器可以采用前面的中規(guī)模集成計數(shù)器74LS160。電路圖如下所示

（四）校時電路 在計數(shù)開始或計時出現(xiàn)誤差時，必須和標(biāo)準(zhǔn)時間校準(zhǔn)，這一功能同校時電路完成。校時的方法是給被校的計時電路引入一個超出常規(guī)計時許2倍的快速脈沖信號，從而使計時電路快速到達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時間。將震蕩信號分別引到“分”和“時”的脈沖輸入端以便快速校準(zhǔn)“分”。電路圖如下所示

三． 總體設(shè)計電路圖

1.數(shù)字式計時器一般都由振蕩器、分頻器、計數(shù)器、譯碼器、顯示器等幾部分組成。其中振蕩器和分頻器組成標(biāo)準(zhǔn)秒信號發(fā)生器，由不同進制的計數(shù)器、譯碼器組成計時系統(tǒng)。秒信號送入計數(shù)器進行計數(shù)，把累計的結(jié)果以“時”、“分”、“秒”的數(shù)字顯示出來?！皶r”顯示由二十四進制計數(shù)器、譯碼器、顯示器構(gòu)成，“分”、“秒”顯示分別由六十進制計數(shù)器、譯碼器、顯示器構(gòu)成。

555振蕩器發(fā)生脈沖信號,經(jīng)過分頻器最后輸出1Hz信號，把分頻器的Q3接到計數(shù)器的INA處,使分頻器與計數(shù)器相連。然后計數(shù)器與顯示器相連，秒、分、時分別對應(yīng)著。另外還有校正部分，圖見校時電路的電路圖。左邊的開關(guān)是時校正，中間的開關(guān)是分校正，可以手動校正。

實驗結(jié)果:實驗箱上的數(shù)字鐘正常運行,已經(jīng)成功達(dá)到了設(shè)計的要求和目的。第一次連線沒有顯示出結(jié)果，原因是接線處有一處導(dǎo)線接觸不良，經(jīng)過檢查，成功的排除了故障。當(dāng)再一次打開數(shù)字實驗箱開關(guān)后，還是跟第一次一樣，只顯示50秒，然后秒的數(shù)字就再運行。經(jīng)過又一次檢查，發(fā)現(xiàn)是秒顯示器的74LS90器件接觸不良，用手按住后，數(shù)字鐘正常運行，秒到六十向分進一，分到六十向時進一，時到二十四時，自動回到零。自此，實驗全部完成。

六．課程設(shè)計的心得體會

課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新月異，電子技術(shù)在生活中可以說是無處不在。因此做為二十一世紀(jì)的大學(xué)生來說掌握電子技術(shù)是非常之重要?；仡櫞舜握n程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在整整兩周的日子里，可以說是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上無法學(xué)到的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合的重要性，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。只有理論與實際相結(jié)合才能提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計中遇到的問題有很多，這畢竟是第一次，難免會遇到各種各樣的問題。在這次設(shè)計中我發(fā)現(xiàn)我所學(xué)的知識這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，在今后的學(xué)習(xí)中我要更加努力奮斗！

這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多問題，最后在百度的幫助下都一一解決。在此我十分感謝百度對我的幫助和支持。