多功能数字电子钟.doc

数字电子课程设计论文
—多功能数字电子钟
指导教师:邬春明 李蕾
姓名:冉超威
班级:通信081
学号:0806220107
一.设计题目:多功能数字电子钟
二.设计任务及要求
1.设计任务
(1)画出数字电子钟的电路图。
(2)用EWB进行功能仿真。
(3)撰写课程设计说明书,要求:
课题名称;
设计任务及要求;
设计方案选择及论证(包括参数计算和器件选择等);
附图(包括框图,单元电路,总电路及说明)及原理说明;
2.设计要求
(1)有“时”、“ 分”、“ 秒”(23小时59分59秒)显示且有校时功能。(设计秒脉冲发生器)
(2)有整点报时功能。
(3) 用中规模或者小规模集成电路及模拟器件实现
(4) 供电方式:5V直流电源。
3.附加功能
闹钟提示功能。
三.设计方案选择及论证
1.设计思路原理图,如图1所示。
图1.数字电子钟原理图
2.设计思路
本设计主体为时,分,秒的设计,秒为整个电路的时基电路。进制包括有60进制和24进制。所以在设计计数器的时候,将采用两个芯片共同作用来达到对进制的要求。调试时间时可以采用开关控制是否接入脉冲,发生器可以采用时钟源来达到要求。
3.时间计数器
数字电子钟系统由秒脉冲发生器,“时”,“分”,“秒”计数器,译码器以及显示器,校时电路组成。秒脉冲信号发生器是整个系统的时基信号。秒计数器采用60进制计数器,没累计60秒发一个分脉冲信号,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进制计数器,可实现对一天24小时的累计。译码器电路将“时”“分”“秒”计数器的输出状态送入八段数码管,通过三个两位LED八段显示器显示出来。
在本设计中,采用74LS90计数器和7408芯片实现计数功能。74LS90芯片和7408芯片分别如图2和图3所示。
图2. 74LS90芯片图 图3. 7408芯片图
7490是一个十进制计数器,这表示它能够从0到9循环计数,这也是它的自然态序。更确切地说,QA、QB
QC和QD分别代表二进制数的4个数位,这些引线从0循环到9,如表1所示
表1. 7490芯片 十 —— 二进制转换表
对应十进制数字
QD QC QB QA
对应十进制数字
QD QC QB QA
0
0 0 0 0
5
0 1 0 1
1
0 0 0 1
6
0 1 1 0
2
0 0 1 0
7
0 1 1 1
3
0 0 1 1
8
1 0 0 0
4
0 1 0 0
9
1 0 0 1
在设计中可以对芯片进行设置,使其计数到其他最大数字,然后再恢复到0。设置方法是更改R01、R02、R91和R92线的连接。如果R01和 R02都是1(5伏),并且R91或R92为0(接地),则芯片会将QA、QB、QC和QD 重置为0。因此:
构造10进制计数器:
应该先将引线5(VCC)连接到 5伏,再将引线10(GND)接地来给芯片供电。然后将引线12(QA)连接到引线1(CKB),将引线2(RO1)、3(RO2)、6(R91)和7(R92)接地。在引线14(CKA)上运行来自时基或上一个计数器的输入时钟信号。然后在引线12(QA)、引线9(QB)、引线8(QC)和引线11(QD)上输出。将引线11(QD)上的输出连接到下一个阶段。
构造6进制计数器:
应该先将引线5(VCC)连接到 5伏,再将引线10(GND)接地来给芯片供电。然后将引线12(QA)连接到引线 1(CKB),将引线6(R91)和7(R92)接地。引线 9(QB)和引线3(RO2)用与门(芯片7408)相连,将引线2(RO1)连接到引线 9(QB),将引线3(RO2)连接到引线 8(QC)。在引线14(CKA)上运行来自时基或上一个计数器的输入时钟信号。在引线12(QA)、引线9(QB)和引线8(QC)上输出。使用引线8(QC)连接到下一个阶段。
7408芯片实现的与功能,也可以用一个与门来替代。
数字钟时间计数电路由秒的个位和十位计数器,分的个位和十位计数器以及时的个位和十位计数器电路构成,其中秒和分是60进制计数器,时是24进制计数器。图4,图5,图6分别为时间计数器的秒电路,分电路和时电路。
图4.时间计数器 ——秒电路
图5.时间计数器——分电路
个位接成十进制形式,十位通过QA与CLKB外部链接,向显示屏间隔地输出“0”和“1”,组成24进制递增计数器。构成时间计数器——时电路。
图6. 时间计数器——时电路
4.调节电路
将时电路和分电路直接接到时钟源,再分别由开关控制电路的接通与断开,实现调节时电路和分电路。如图7。
图7. 调节电路
5.整点报时电路
用八脚或非门分别与秒和分的输出相连,再用与门连接,最后连接小灯泡。所以当输出为“00:00”时,小灯亮。连接线路如图8所示。
图8.整点报时电路
6.定时闹钟电路
定时器定时时间的设定,可用开关,分别置入0或1,就可以在其输入端得到对应的0或1,。然后与数字钟的输出端用同或门和与门组成比较电路,当定时器数值与时钟的值一致时便可触动小灯泡使之报时。如图9所示。
图9. 定时闹钟电路
7.系统电路图 ,如图10所示。
图10. 系统电路图
四.仿真过程
1.加脉冲,打开开关,电路正常运行,如图11所示。
图11. 电路运行显示图
2.当分电路和秒电路的LED显示“00:00”时,表示为整点,此时红灯亮,如图12所示。
图12.整点报时显示电路
3.打开开关3和开关4,调节自己想要设定的时刻,之后断开开关3和开关4,时间设定完毕。时钟正确运行,当时钟所显示的时刻与所设定的时间一致时,表示达到闹钟预定时刻,闹钟的蓝灯亮,如图13所示。
图13.闹钟显示
五.所用元器件列表 ,如表2所示。
表2.元器件列表
元器件名称
型号或类型
元件可个数
芯片Digital ICs
74LS90
10块
芯片Digital ICs
74LS08
5块
时钟源 Clock
1HZ
1个
LED数码管
Dec