烟台南山学院。
电子技术课程设计。
题目数字钟。
姓名： 000000
所在学院： 自动化工程学院
所学专业： 电气自动化技术
班级： 10级电气技术3班
学号。指导教师： 田洪波。
完成时间： 2023年6月2日
前言。数字钟实际上是一个对标准频率（1hz）进行计数的计数电路。振荡器产生的时钟信号经过分频器形成秒脉冲信号，秒脉冲信号输入计数器进行计数，并把累计结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。
秒计数器电路计满60后触发分计数器电路，分计数器电路计满60后触发时计数器电路，当计满24小时后又开始下一轮的循环计数。一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、数码显示器等几部分组成。
振荡电路：主要用来产生时间标准信号，因为时钟的精度主要取决于时间标准信号的频率及稳定度，所以采用石英晶体振荡器。
分频器：因为振荡器产生的标准信号频率很高，要是要得到“秒”信号，需一定级数的分频器进行分频。
计数器：有了“秒”信号，则可以根据60秒为1分，24小时为1天的进制，分别设定“时”、“分”、“秒”的计数器，分别为60进制，60进制，24进制计数器，并输出一分，一小时，一天的进位信号。
译码显示：将“时”“分”“秒”显示出来。将计数器输入状态，输入到译码器，产生驱动数码显示器信号，呈现出对应的进位数字字型。
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可以对分和时进行校时。另外，计时过程要具有报时功能，当时间到达整点前10秒开始，蜂鸣器1秒响1秒停地响5次。
为了使数字钟使用方便，在设计上使用了一个变压器和一个整流桥来实现数字钟电能的输入，使得可以方便地直接插入220v的交流电就可以正常地使用了。
目录。1. 设计目的4
2. 设计任务5
2.1设计指标5
2.2设计要求5
3.数字电子钟的组成和工作原理6
3.1数字钟的构成6
3.2原理分析6
3.3数字点钟的基本逻辑功能框图6
4．数字钟的电路设计7
4.1 电源电路的设计7
4.2 秒信号发生器的设计7
4.2.1方案7
4.2.2方案二8
4.2.3两个方案的比较9
4.3时间计数电路的设计10
4.4译码显示电路12
4.5正点报时电路的设计13
4.6校时电路的设计13
5.数字电子钟的整体电路14
6.电路的装配与调试过程15
6.1电路焊接15
6.2调试过程15
6.3 所需器件15
7.收获和体会16
8.参考文献16
1.设计目的。
1) 使学生在学完了《电子技术基础》课程的基本理论，基本知识后，能够综合运用所学理论知识、拓宽知识面，系统地进行电子电路的工程实践训练，锻炼动手能力，培养工程师的基本技能，提高分析问题和解决问题的能力。
2) 熟悉集成电路的引脚安排， 掌握各芯片的逻辑功能及使用方法了解面包板结构及其接线方法，了解数字钟的组成及工作原理。学会检查电路的故障与排除故障的一般方法。
3) 学会检查电路的故障与排除故障的一般方法，掌握虚拟设计，学会使用一种电路分析软件（ewb或pspices）在计算机上进行电路设计与分析的方法。
2.设计任务。
2.1 设计指标。
1) 时间计数电路采用24进制，从00开始到23后再回到00；
2) 各用2位数码管显示时、分、秒；
3) 具有手动校时、校分功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间；
4) 计时过程具有报时功能，当时间到达整点前10秒开始，蜂鸣器1秒响1秒停地响5次。
5) 为了保证计时的稳定及准确，须由晶体振荡器提供时间基准信号。
2.2设计要求。
1) 小组集中查找资料，讨论，确定设计方案；
2) 根据选定方案确定实现设计要求的基本电路和扩展电路，画出电路原理图（或**电路图）；
3) 根据经济原则选择元器件及参数；
4) 小组进行电路焊接、调试、测试电路性能，撰写整理设计说明书。
3.数字电子钟的组成和工作原理。
3.1数字钟的构成。
数字钟一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器、较时电路、报时电路等部分组成，这些都是数字电路中应用最广的基本电路。
3.2原理分析。
数字钟实际上是一个对标准频率（1hz）进行计数的计数电路。振荡器产生的时钟信号经过分频器形成秒脉冲信号，秒脉冲信号输入计数器进行计数，并把累计结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。秒计数器电路计满60后触发分计数器电路，分计数器电路计满60后触发时计数器电路，当计满24小时后又开始下一轮的循环计数。
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可以对分和时进行校时。另外，计时过程要具有报时功能，当时间到达整点前10秒开始，蜂鸣器1秒响1秒停地响5次。
3.3数字点钟的基本逻辑功能框图。
图1 数字钟的基本逻辑框图。
4.数字钟的电路设计。
下面将介绍设计电路具体方案。其中包括电源电路的设计、秒信号发生器的设计、时间计数电路的设计、译码驱动显示电路的设计、正点报时电路的设计、校时电路的设计几个部分。
4.1 电源电路的设计。
用一个变压器把220v的家用交流电压变为9v的小电压。利用二极管单向导通的原理，用四个二极管构成一个桥堆，对交流电进行半波整形，再经过一个电容对其整形，变成供这个近似直流的电压，但由于还有许多文波，再用一个w7805稳压管变成5v的稳定直流电压，供这个电路的使用。 (如图2
图2电源电路。
4.2 秒信号发生器的设计。
通过查找资料并展开讨论，我们共同讨论了两个不同的秒信号发生器的设计方案。
4.2.1方案一 555构成的多谐振荡器 (如图3)
电容c1放电时间为：t1=r2*c1*ln2,充电时间为：t2=(r1+r2)*ci*ln2,则其振荡频率为f=1/(t1+t2)。选择适当的r1、r2、c1值可使f＝1hz。
图3 555构成的多谐振荡器。
4.2.2方案二晶体振荡分频电路石英晶体振荡电路。
1.采用频率fs＝32768hz的石英晶体。
d1、d2是反相器，d1用于振荡，d2用于缓冲整形。rf为反馈电阻（10~100mω），反馈电阻的作用是为cmos反相器提供偏置，使其工作在放大状态。c1是频率微调电容，改变c1可对振荡器频率作微量调整，c1一般取5~35pf。
c2是温度特性校正用的电容，一般取20~405pf，电容c1、c2与晶体共同构成ⅱ型网络，完成对振荡器频率的控制，并提供必要的1800相移。最后输出fs=32768hz
图4 石英晶体振荡电路。
多级分频电路。
将32 768hz脉冲信号输入到cd4060（内部结构如图4－4）组成的脉冲振荡的14位二进制计数器，所以从最后一级q14输出的脉冲信号频率为：32768/214 = 32768/16384 = 2hz (如图6)。再经过二次分频，得到1hz的标准信号脉冲，即秒脉冲如图7。
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