华南理工大学广州学院。
数字电路课程设计报告。
题目：数字钟的电路设计。
专业： 电子信息工程
班级： 通信（1）班
姓名： 邬惠明。
学号： 201038795080
序号： 34
日期： 2011 年 12 月 26 日。
1、 前言1
2、设计任务1
3、电路工作原理1
3.1秒信号发生电路1
3.2计数器电路3
3.3译码、显示电路4
3.4校时电路4
3.5整点报时电路5
4、 元器件6
5、 安装与调试7
6、 参考文献7
7、心得体会7
一、前言。数字钟是采用数字电路实现“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。钟表的数字花在提高报时精度的同时，也大大扩展了它的功能，诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、定时启闭路灯等。
因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。
二、设计任务。
1） 时钟显示功能，能够以十进制显示“时”、“分”、“秒”。
2） 具有校准时、分的功能。
3） 整点自定报时，在整点时，便自动发出鸣叫声。
三、电路工作原理。
图3—8—1所示是数字钟的原理框图(原理图见附录一的附图1—1)。由图可见，该数字钟由秒脉冲发生器，六十进制“秒”、“分”计时计数器和二十**制“时”计时计数器，时、分、秒译码显示电路，校时电路和报时电路等五部分电路组成。
3.1）秒信号发生电路。
秒信号发生电路产生频率为1 hz的时间基准信号。数字钟大多采用32768(215hz石英晶体振荡器，经过15级二分频，获得1hz的秒脉冲，如图3—8—2所示。该电路主要应用cd4060。
cd4060是14级二进制计数器／分频器／振荡器。它与外接电阻、电容、石英晶体共同组成215=32768 hz振荡器，并进行14级二分频，再外加一级d触发器(74ls74)二分频，输出。
1hz的时基秒信号。cd4060的引脚排列如图3—8—3所示，表3—8—1为cd4060的功能表，图3—8—4所示为cd4060的内部逻辑框图。r4是反馈电阻，可使cd4060内非门电路工作在电压传输特性的过渡区，即线性放大区。
r4的阻值可在几兆到十几兆之间选择，一般取22 mω。c2是微调电容，可将振荡频率调整到精。
确值。3.2）计数器电路。
秒”、“分”、“时”计数器电路均采用双bcd同步加法计数器cd4518，如图3—8—5所示。“秒”、“分”计数器是六十进制计数器，为了便于应用8421bcd码显示译码器工作，“秒”、“分”个位采用十进制计数器，十位采用六进制计数器，如图(a)所示。“时”计数器是二十**制计数器，如图(b)所示。
cd4518的引脚排列和功能分别见图3—8—6和表3—8—2。
3.3）译码、显示电路。
“时”、“分”、“秒’’的译码和显示电路完全相同，均使用七段显示译码器74ls248直接驱动led数码管lc5011—11。图3—8—7所示为秒位译码、显示电路。74ls248和lc5011—11的引脚排列如图3—8—8所示。
3.4）校时电路。
校时电路如图3—8—9所示。“秒’’校时采用等待校时法。正常工作时，将开关s1拨向vdd位置，不影响与门g1传送秒计数信号。
进行校对时，将s1拨向接地位置，封闭与门g1，暂停秒计时。标准时间一到，立即将s1拨回vdd位置，开放与门g1。“分”和“时”校时采用加速校时法。
正常工作时，s2或s3接地，封闭与门g3或05，不影响或门g2或04传送秒、分进位计数脉冲。进行校对时，将s2、s3拨向vdd位置，秒脉冲通过g3、g2或g5、g4直接引入“分”、“时”计数器，让“分”，“时”计数器以秒节奏快速计数。待标准分、时一到，立即将s2、s3拨回接地位置，封锁秒脉冲信号，开放或门g2、g4对秒、分进位计数脉冲的传送。
3.5）整点报时电路。
整点报时电路如图3—8—10所示，包括控制和音响两部分。每当“分”和“秒”计数器计到59分51秒，自动驱动音响电路发出五次持续1s的鸣叫，前四次音调低，最后一次音调高。最后一声呜叫结束，计数器正好为整点(“00”分“00”秒)。
1)控制电路。
每当分、秒计数器计到59分50秒，即时，开始鸣叫报时。此间，只有秒个位计数，所以。
另外，时钟到达和59秒(即qal=1)时就鸣叫。为此，将qc4、qa4、qd3、qa3、qd2、qa2和qal逻辑相与作为控制信号c
所以。在和57秒时，qdl=o，y=a，扬声器以512 hz音频鸣叫四次。在59秒时，qdl=1，y=b，扬声器以1024 khz音频鸣叫最后一响。
报时电路中的512 hz低音频信号a和1024 hz高音频信号b分别取自cd4060的q6和q5。
2)音响电路。
音响电路采用射极输出器vt驱动扬声器，r6、r5用来限流。
四、元器件的选择见表3—8—3。
五、安装与调试。
1）．根据原理图和图3—8-11所示安装图，用常规工艺安装好电路。
2）．确认安装无误后，接通电源，逐级调试：
用通用计数器(见附录二)测量晶体振荡器输出频率，调节微调电容c2，使振荡频率为32768 hz。再测c134060的q4、q5和q6等脚输出频率，检查cd4060工作是否正常。
①将秒脉冲送入秒计数器，检查秒个位、十位是否按10秒、60秒进位。采用同样方法检测分和时计数器。
②调试好时、分、秒计数器后，通过校时开关依次校准秒、分、时。数字钟正常走时。
③利用校时开关加快数字钟走时，调试整点报时电路，使其分别在59分51秒、53秒、55秒、57秒时呜叫四声低音，在59分59秒时鸣叫一声高音。
六、参考文献。
电子技术基础数字部分（第五版）》
数字电子技术课程设计指导书》
电子工艺技术与实践》
电工电子技术实验指导》
七、心得体会。
这次课程设计让我深深的体会到发现问题、分析问题、解决问题的重要意义。在整个过程中，最难的的就是开始，当我们从刚开始拿到题目时，我们都一头雾水，不知道该从**开始切入，于是我们就开始翻阅大量的相关资料，然后从中筛选出有用的信息，就这样我们确定了设计的大体方向，剩下的就是朝着这个方向前进了。
设计的过程并不是像想象的那么顺利，在买材料的时候，我们曾经买错了型号，于是我们向同学们借，就这样东凑西凑的凑齐了。实操时，正当我们庆祝焊接完成的时候，却找不到合适的电源，于是我们用手机充电器代替稳压器。当我们进行调试的时候，却发现分计数不能正常运作，于是我们咨询老师，上网查阅资料，再不断的调试，终于找出了问题的所在……
我认为在设计的时候一定要仔细，耐心，一定要有创新思维，要用于尝试，要非常注意细节和养成良好的动手操作的习惯。这一次课程设计，不仅深化所学理论知识，培养了我们的综合运用能力，而且还增强了我们独立分析的能力、解决问题的能力与团队合作的能力。
最重要的一点是我们应该尽情享受这设计过程中的乐趣！
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