简易数字电子钟课程设计.doc-资料库

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课程设计说明书课程名称：电子技术课程设计题学专年学学目：院：业：级：生：号：指导教师：完成日期：简易数字电子钟电气信息学院电气工程与自动化 2007 级 2009 年 7 月 4 日

西华大学课程设计说明书简易数字电子钟摘要：数字电子钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。随着科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高。高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟、石晶表、石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校，同时，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用 LED 显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，它具有时、分、秒、显示时间，还可以进行时和分的校对，整点报时等功能。本系统由晶体振荡器、分频器、计数器、译码器、LED 显示器以及校时电路和整点报时电路组成，采用了 CMOS 系列中小规模集成芯片。总体方案设计由主体电路和扩展电路两大部分组成。其中主体电路完成数字钟的基本功能，扩展电路完成数字钟的扩展功能。进行了各单元设计，总体调试。关键词：晶体振荡器；计数器； LED 显示器。 I

西华大学课程设计说明书 Abstract：The digital clock has become people's daily life in the necessity of the essential to have, useding for etc. of personal family and offices public place extensively, give the people's life, study, work, amuse to bring the tremendous convenience. Along with science technical develop continuously, the people are more and more high to the accuracy request that time calculate. Tool when high accuracy account the majorities all used silicon crystal oscillator, the electric clock, stone Crystal form, quartz clockses all adopted the quartz technique, so walk the accuracy is high, stability good, usage convenience, do not need to usually adjust the school, at the same time, when it still used for account, tell the time automatically and automatic control etc. each realm. The numerical type electric clock accounts with the integrated circuitalways,translate the code to replace the machine type to spread to move, replace to point the needle manifestation to then show time with the display of LED, while letting up to account error margin, when it have, cent, second, the manifestation time, can also carry on and divide of check, a little bit whole tell the time to wait the function. The system is made up by silicon crystal oscillator，frequency divider，number counter， decipherer，LED indicator and calibrated circuit and utilizes the medium－sized and small－ sized integruted chip of CMOS series．The design for the overa1l project is composed of two parts the main circuit and the expanded circuit．The main circuit carries on the basic function of the digital electronic clock and the expanded circuit carries on the expanded function of it．Each unit is designed and the overa1l adjustment is performed． Keywords：silicon crystal oscillator； number counter； LED indicator . II

西华大学课程设计说明书目录 1 前言.....................................................................................................................................1 1.1 设计背景...................................................................................................................1 总体方案设计............................................................................................................................2 1.2 方案比较...................................................................................................................2 1.2.1 方案一............................................................................................................2 1.2.2 方案二............................................................................................................3 1.3 方案论证与选择.......................................................................................................4 单元模块设计............................................................................................................................5 1.4 各单元模块功能介绍及电路设计...........................................................................5 60Hz 信号产生电路.......................................................................................5 1.4.1 1.4.2 整点报时电路................................................................................................7 1.4.3 定时闹钟电路................................................................................................8 1.4.4 误报时控制电路............................................................................................8 1.5 特殊器件的介绍.......................................................................................................9 LM8364 简介.................................................................................................9 LM8364 内部电路框图.................................................................................9 LM8364 的功能...........................................................................................10 2 原理图与 PCB 板设计...................................................................................................... 13 2.1 Protel DXP 简介.................................................................................................... 13 2.2 原理图的设计........................................................................................................13 2.3 PCB 板的设计....................................................................................................... 13 3 系统调试............................................................................................................................16 4 总结与讨论........................................................................................................................17 5 谢辞（致谢）....................................................................................................................19 6 参考文献............................................................................................................................20 附录..........................................................................................................................................21 1.5.1 1.5.2 1.5.3 III

西华大学课程设计说明书 1 前言随着社会的进步，信息化产业的发展，出现的高科技产品的技术含量也越来越来高，数字电子技术的掌握和发展是对新知识新技术接轨的一种直接途径；再加上定时器部分自动设置的结合可以说这也是一个现代化产品。虽然现在它的技术含量并不高，但我相信通过努力创新和不断的改进与改装，也将会成为一种实用性强、水平高的产品。可以知道《简易数字电子钟》这是以社会生活相接轨的课题，因此它会得到社会的认可和使用。 1.1 设计背景由于我门学习了数字电子技术等课程，另外还做过模拟、数字电子技术等实践训练。为了达到设计要求，所以根据自己掌握的数字电路知识，再结合其他专业课知识，我选择了《简易数字电子钟》这个题目。在制作这个电路的基础上可以看出自己对数字电路及其它专业课的掌握程度，因而很适合电子技术课程设计的题目要求。再者数字电子钟在我们的实际生活中经常见到，它的精度、稳定性远远超过了机械钟表，因此得到了广泛的使用。第 1 页

西华大学课程设计说明书总体方案设计通过查阅大量相关技术资料，并结合自己的实际知识，我知道数字电子钟一般由六个部分组成，其中振荡器和分频器组成标准的秒信号发生器，由不同进制的计数器、译码器和显示器组成计时系统。秒信号送入计时器进行计数，把累计的结果以“时”、 “分”、“秒”的十进制数字显示出来。“时”显示由二十四进制计数器、译码器和显示器构成，“分”、“秒”显示分别由六十进制计数器、译码器和显示器构成。针对这样的结构，我主要提出了两种技术方案来实现系统功能。下面我将首先对这两种方案的组成框图和实现原理分别进行说明，并分析比较它们的特点，然后阐述我最终选择方案的原因。 1.2 方案比较 1.2.1 方案一分析数字电子钟的原理，可分为以下几个模块进行设计：①60Hz 标准脉冲发生器： 60Hz 标准脉冲发生器是数字钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量。通常用晶体振荡器发出的脉冲经过整形、分频获得 60Hz 的标准秒脉冲。②计数译码显示: 秒、分、时分别为六十、六十、二十四进制，可以采用同步或异步中规模计数器完成。 ③译码采用 4/7 译码器驱动共阳极数码管。④校正电路：由于走时不准确而造成显示的时间快或慢，就要对表进行校准。这一功能利用手动单脉冲或连续脉冲对其进行校准。 ⑤整点报时电路：当数字钟显示 59min 变为 00min 时，开始整点报时。⑥定时定闹电路：如定开时间到，则继电器开触点闭合，如定关时间到，则继电器常开触点断开。其原理框图如图所示。振荡器可采用集成电路 555 定时器与 RC 组成的多谐振荡器，或者石英晶体振荡器；分频器可以采用 CD4060 通用型集成电路产生标准的分频信号；可以采用 4 片双十进制计数器 74LS390 构成 8 位十进制计数器，采用 74LS48 组成译码驱动电路。第 2 页

西华大学课程设计说明书时显示器分显示器秒显示器时译码器分译码器秒译码器正点报时电路时计数器分计数器秒计数器校正定时电路振荡器分频电路简易数字电子钟方案一框图 1.2.2 方案二根据设计任务和原理，数字钟可用中小规模集成电路制作，也可用大规模集成电路制作。数字钟专有集成电路有多种，有的没有定时功能，有的只有单定时功能。而本课题要求具有双定时功能，通过查找资料可知，可以选用集成电路 LM8364 较为合适。其原理框图如图所示： LED 显示器 60Hz 信号产生电时钟 I C 整点报时电路定时定闹电路控制电路简易数字电子钟方案二框图 LM8364 除了用做数字钟外，还可兼做钟控定时器。这种钟控定时器具有 24h 任意时间开、任意时间关、1h 定时输出等功能，适合家庭某些电器每天一次的自动控制。数字钟由 60Hz 信号产生电路、时钟 IC、LED 显示、整点报时电路、定时定闹电路、控制电第 3 页

西华大学课程设计说明书路等组成。 1.3 方案论证与选择数字钟可用中小规模集成电路制作，也可用大规模集成电路制作。若用方案一的中小规模集成电路制作，至少需要震荡器、分频器、计数器、显示器等电路，所用的元器件较多，仅计数器就需要好多块，虽然原理简单，但所画出的原理图比较复杂，功能单一。如果用方案二中的 LM8364 设计简易数字电子钟，其电路较为简单，而且实用可靠，走时准确，制作容易。如果仅显示时间之用，只需振荡器、时钟集成电路和显示器就能实现。因此本课题采用方案二中的时钟专用大规模集成电路来设计制作。第 4 页

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