上海大学电子技术课程设计数电 - 图文

电子技术课程设计报告

——多功能数字钟电路设计

上海大学机自学院自动化系

电气工程及其自动化

姓名:*** 学号:******** 指导老师:徐昱琳 201*年*月**日

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目录

一，设计课题 ........................................................................................................ 1 二，用途 ................................................................................................................ 1 三，设计任务和要求 ............................................................................................ 1 3.1设计任务指标 .................................................................................................. 1 3.2设计要求 .......................................................................................................... 1 四，电路构成分析 ................................................................................................ 1 4.1秒脉冲产生电路 .............................................................................................. 2

4.1.1晶体振荡电路 ....................................................................................... 3 4.1.2分频电路 ............................................................................................... 3 4.2计数器电路 ...................................................................................................... 4

4.2.1六十进制计数电路 ............................................................................... 4 4.2.2二十四进制计数电路 ........................................................................... 5 4.3译码显示电路 .................................................................................................. 6

4.3.1．CD4511译码器 ................................................................................. 6 4.3.2小时译码显示电路 ............................................................................... 6 4.4校时、校分电路 .............................................................................................. 7 4.5整点报时电路 .................................................................................................. 8 4.6闹钟电路 .......................................................................................................... 8 五，总电路 ............................................................................................................ 9 六，电路仿真 ...................................................................................................... 10 6.1初始状态 ........................................................................................................ 10 6.2校时、校分功能 ............................................................................................ 11 6.3满六十进位 .................................................................................................... 11 七，总结 .............................................................................................................. 12

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一，设计课题

多功能数字钟电路设计

二，用途

数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的钟表。与机械钟相比具有更高的准确性和直观性，具有更长的使用寿命，已得到广泛的使用。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，设计任务和要求

3.1设计任务指标

1，时间以24小时为一个周期； 2，数值显示时、分、秒；

3，有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时,使其校正到标准时间； 4，具有整点报时功能，当时间到达整点前5秒进行蜂鸣报时； 5，具有闹钟功能，当时间到达预设的时间进行蜂鸣闹铃；

6，为了保证计时的稳定及准确须由石英晶体振荡器提供时间基准信号。

3.2设计要求

利用中规模数字集成器件设计、实现所需电路，并在Multisim，Pspice或其它EDA软件上对功能电路进行仿真、调试和完善。（本次设计采用Multisim软件）

四，电路构成分析

数字式计时器应由秒发生装置、计秒，计分，计时部分、时间显示部分、时

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间校正和闹钟报时等几部分组成。所涉及的电子器件主要有振荡器、加法计数器、译码器、显示器、寄存器、比较器等。其中，振荡器组成标准秒信号发生器；由不同进制的计数器、译码器和显示器组成计时，显示系统；寄存器和比较器构成定点报时系统。

其结构原理图如下：

图1数字钟基本原理框图

4.1秒脉冲产生电路

秒脉冲产生电路的功能是产生标准脉冲信号，提供整点报时所需要的频率信号。主要由振荡器和分频器组成。振荡器是计数器的核心，振荡器的稳定度和频率的精准度决定了计时器的准确度，本次设计采用石英晶体振荡电路。石英晶体振荡器具有频率准确、振荡稳定、温度系数小的特点。通常用晶体振荡器发出的脉冲经过整形、分频获得1Hz的脉冲输出，电路如下图：

图2

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4.1.1晶体振荡电路

电路通过CMOS非门构成的输出为方波的数字式晶体振荡电路，该电路中CMOS非门U1与晶体、电容和电阻构成的晶体振荡器电路，U2实现整形功能，将输出的近似于正弦波的波形转换为较为理想的方波。输出反馈电阻R1为非门提供偏置，使电路工作于放大区。电容C1,C2与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供180°相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现振荡器功能。

图3

4.1.2分频电路

一般采用多级2进制计数器来实现分频，本设计将32768Hz的振荡信号分频为1Hz的分频倍数为32768（2^15），即需15级二进制计数器，常用的二进制计数器有74HC74等等。本设计中采用CD4060输入端串接非门来构成分频电路。

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