数字电子钟设计2.doc

大 庆 石 油 学 院 课 程 设 计 课 程 低频与数字电路课程设计 题 目 数字电子钟设计 院 系 电子科学学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 2008年 7 月19 日 大庆石油学院课程设计任务书 课程 低频与数字电路课程设计 题目 数字电子钟设计 主要内容、基本要求、主要参考资料等 主要内容： 设计一个数字电子钟，能显示小时、分钟和秒；能进行24小时和12小时转换；具有小时和分钟的校时功能。 基本要求： 1.画出数字电子钟的结构框图。 2.画出系统原理电路图。 3.用MULTISIM进行仿真实验。 4.按要求完成课程设计报告，交激光打印报告和电子文档。 主要参考资料： [1] 阎石.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2001. [2] 彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：高等教育出版社，1997. [3] 孙梅生.电子技术基础课程设计[M].北京：高等教育出版社，1998. [4] 高吉祥. 电子技术基础实验与课程设计[M].北京：电子工业出版社，2002. 完成期限 2008、7、19 指导教师 专业负责人 2008年 7月10 日 一、任务技术指标 1.画出数字电子钟的结构框图。 2.画出系统原理电路图。 3.用MULTISIM进行仿真实验。 4.按要求完成课程设计报告，交激光打印报告和电子文档。 二、总体设计思想 1．基本原理 数字电子钟由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器等主要部分构成。其中振荡器和分频器组成标准秒信号发生器，有不同进制的计数器、译码器，显示器组成计时系统。秒信号送入计时器进行计数，把累积的结果以“时”、“分”、“秒”数字显示出来。‘时’显示由二十四/十二进制计数器、译码器、显示器构成，‘分’、‘秒’显示分别由六十进制计数器、译码器、显示器构成。 2．系统框图 本息统采用石英晶体振荡器、分频器、计数器、显示器和校时电路组成。由LED数码管来显示译码器所输出的信号。采用了74LS系列中小规模集成芯片。使用了RS触发器的校时电路。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。 59 59 译码器 译码器 译码器 时计数器 秒计数器 分计数器 分频器 振荡器 校时电路 23/11 三、具体设计 1．振荡器 振荡器是电子钟的核心，振荡器的稳定度和频率的精度决定了计时器的准确度。一般来说，振荡器的频率越高，计时器的精度越高，但耗电量将增大，故在设计时，应根据需要，选择最佳电路。在此有两种选择： （1）选用石英晶体构成振荡电路，如图（1）： 图（1） （注：图中参数仅为指代，无具体意义） 石英晶体振荡器的具体工作原理：石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易调整。它被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中。它还具有压电效应：在晶体某一方向加一电场，晶体就会产生机械变形；反之，若在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场，这种物理现象称为压电效应。在这里，我们在晶体某一方向加一电场，从而在与此垂直的方向产生机械振动，有了机械振动，就会在相应的垂直面上产生电场，从而使机械振动和电场互为因果，这种循环过程一直持续到晶体的机械强度限制时，才达到最后稳定，这种压电谐振的频率即为晶体振荡器的固有频率。利用两个非门G1和G2 自我反馈，使它们工作在线性状态，然后利用石英晶体JU来控制振荡频率，同时用电容C1来作为两个非门之间的耦合，两个非门输入和输出之间并接的电阻R1和R2作为负反馈元件用，由于反馈电阻很小，可以近似认为非门的输出输入压降相等。电容C2是为了防止寄生振荡。频率是100kHz，把石英晶体串接于非门1、2组成的震荡反馈电路中，非门3是振荡器整形缓冲级。凭借与石英晶体串联的微调电容，客队振荡器频率做微量调解。此电路有比较高的精度。 （2）如果对精度要求不高，可采用集成电路555定时器与RC组成的多谐振荡器，其振荡频率为1kHz，R3微可调电位器，微调R3可得到所需频率。为了得到比较高的精度，在此选用石英晶体振荡器，产生100kHz的信号。如图（2）：