数字电路课程设计报告。
题目：数字电子钟。
专业： 电气工程及其自动化。
班级： 08级电气( )班
姓名。同组队员。
学号。日期： 2024年 7月
一． 设计目的。
1、根据课堂上所学的知识，通过自己和同组成员共同研究，把数字电子钟的电路设计出来，以达到把课堂理论和自主实践相结合的目的。
2、通过与同组成员共同研究课题，培养我们分工合作的能力；
3、把文字性的设计要求形成切实可行的设计方案，培养独立思考的学习能力；
4、通过思考把课堂上独立的知识点组合成一个统一的数字系统，培养解决实际问题的能力。
二． 设计要求和设计指标。
1、显示时间从00：00：00到23：59：59的数字钟；
2、设计的电路包括产生时基信号，时、分、秒计时电路，显示电路；
3、最小计时时间单位为1s；
4.秒、分为00---59 六十进制计数器，时为00---23 二十**制计数器；
4、扩展功能：实现校时、校分、校秒以及整点报时。
三． 总体框图设计。
图１：总体框图。
本小组设计的数字电子钟由以下五部分组成：
1、 由cd4013集成芯片构成的校时电路；
2、 由555定时器构成的多谐振荡器和由cd4013集成芯片组成秒脉冲发射器；
3、 由74ls192集成芯片构成的二十**制时计数器，六十进制分、秒计数器；
4、 由7448集成芯片构成的时、分、秒译码显示电路；
5、 由555定时器构成的单稳态触发器组成整点报时电路。
四． 功能模块设计和原理说明。
1、 由cd4013集成芯片构成的校时电路。
图2：时、分校时电路图3：秒清零电路。
时、分校时电路的工作原理：手动校时，按一次能产生一个上升沿脉冲（01）给输入端口cpu，使计数器的数字显示增加1。手动校时时，连续按动，到了调节到需要的时间为止，这样能实现时、分的校时。
秒清零电路工作原理：手动按一次，秒计数器的异步清零端cr=1，实现了秒清零的目标。
特别说明：这里的是可弹回式按钮，即按一次之后会自动弹回到原来的状态。
2、 由555定时器构成的多谐振荡器和由cd4013集成芯片组成的秒脉冲发射器。
图4：秒脉冲发射器。
多谐振荡器的频率计算式为f=1/0.7(rw +2r)c
多谐振荡器的频率设计为2hz，rw=50kω，c=4.7uf
因此，f=1/0.7(rw +2r)c=1/0.7(50+2*51)* 4.7* =2hz
调节电位器rw（约为50kω），使多谐振荡器产生频率为2hz的方波信号。多谐振荡器产生的2hz脉冲信号经过cd4013组成的分频器，进行2分频，输出1hz的秒脉冲作为计数器的计数脉冲，脉冲时间为１ｓ。
3、 由74ls192集成芯片构成的二十**制时计数器，六十进制分、秒计数器。
图5：六十进制秒计数器。
图6：六十进制分计数器。
图7：二十**制时计数器。
数字电子钟的计数器由四个74ls192集成芯片组成，其中分、秒计数器都为六十进制计数器，时计数器为二十**制计数器。
74ls192集成芯片说明：
a) cｐu --加计数脉冲输入端，上升沿有效；
b) co---进位输出信号，加计数时出现，低点平有效；
c) cr---异步清零端，高电平有效；
d) qi---输出信号端；74ls192集成芯片作加计数器工作时，端口ucc接高电平。
计时器工作原理：
1） 六十进制秒计数器工作原理：左端74ls192集成芯片的cｐu端口接收秒脉冲发射器发出的脉冲信号时，q3q2q1q0从0000开始计数，每过一秒，计数增加量为1；当q3q2q1q0达到1001状态时，在下一个脉冲到来时，q3q2q1q0的状态瞬间变成0000，与此同时产生进位信号从co端输出，从右端74ls192集成芯片的cpu输入此进位信号，q７q６q５q４从0000开始计数；当 q７q６q５q４达到0110时，此时q６q５的状态为1１，通过与门电路给分计数器提供脉冲信号（01），使分脉冲计数器开始计数；在给分计数器提供脉冲信号的同时，异步清零端cr=1，使 q７q６q５q４的状态瞬间回到0000状态，重新进入下一轮的计数。以上过程分析实现了六十进制秒计数器的功能。
2） 六十进制分计数器工作原理与秒计数器的工作原理相同，左端74ls192集成芯片的cｐu端口接收秒计数器提供的脉冲信号时，q3q2q1q0从0000开始计数，至q７q６q５q４达到0110时，分计数器给时计数器提供脉冲信号，使时计数器开始计数，同时分计数器又返回到最初状态。
3） 二十**制时计数器工作原理：左端74ls192集成芯片的cpu端口接收分计数器提供的脉冲信号时，q3q2q1q0从0000开始计数，当q3q2q1q0达到1001状态时，在下一个脉冲到来时，q3q2q1q0的状态瞬间变成0000，与此同时产生进位信号从co端输出，从右端74ls192集成芯片的cpu输入此进位信号，q７q６q５q４从0000开始计数；当q７q６q５q４ q3q2q1q0达到***时， q5q2的状态11，通过与门电路使异步清零端cr=1， q７q６q５q４ q3q2q1q0的状态重新回到00000000，此时分、秒计数器的输出状态ｑ也都为０，整个计数器电路又开始进入下一轮的计数。
4、 由7448集成芯片构成的时、分、秒译码显示电路。
图8：译码显示器。
7448七段显示译码器功能说明：
１）7448七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。 7448的功能表如表４―３所示。
２）如图６所示符合功能表中正常显示的条件，计数器输出给显示译码器ｄｃｂ的状态从时显示译码器中显示的数字从 ００分，秒显示译码器中显示的数字从００～
表４―３5、由555定时器构成的单稳态触发器组成整点报时电路。
图9：整点报时电路。
整点报时电路工作原理：分计数器给时计数器提供进位信号的同时，给由555定时器构成的单稳态触发器的＂2＂端提供一个低电平，使得v2＜ｖｃ输出端＂３＂电位为高电平，因此音响系统工作，实现了整点报时．
通过单稳态触发器调节报时声响的持续时间t，其最长时间。
5、 总电路图程序说明。
图１０：总电路。
通过校时电路（图2、图3）校时后－电路正常工作，秒脉冲发射器（图４）发送脉冲信号－秒计数器（图５）接收脉冲信号开始计数－分计数器（图6）、时计数器（图7）按照一定的计数规律计数－各计数器的输出向译码显示器（图8）提供译码信号，使时间数字显示出来－分计数器（图6）给时计数器 （图7）提供进位信号时，整点报时电路（图9）工作，实现整点报时。
六． 本设计改进建议。
在电源输入端增加桥式整流降压电路如图11所示，把220v交流电转化成5v的直流电(如图12)，使数字电子钟能直接接入220v交流线路中。
图11：降压整流滤波电路。
图12：降压整流滤波后的电压。
七。 总结（感想和心得等）
通过这一个星期时间的课程设计，把课堂知识运用于实践之中，锻炼了我们的实践技能，培养了我们学以致用的能力，在一定程度上巩固我们所学知识。
经过设计的过程，把本学期独立的知识点和通过查找资料得到的知识结合起来形成一个统一的数字系统，使我们独立思考与自主学习的能力得到加强。同时，与同组成员共同研究课题的过程中，增强了我们分工合作的能力，不知不觉中培养了我们的团队意识。
在与小组成员共同讨论得出电路图后，后面的原理分析和功能模块分析完全由自己查找资料进行，结合老师课堂上所讲的知识，特别是555定时器和计数器的知识，把数字电子技术课程中所学的用于分析时钟脉冲信号的发射过程和时、分、秒计数器的计数过程，使我的分析能力得到了一定程度上的增强。
在这短短的一个星期的课程设计时间里，我受益匪浅，不仅巩固了所学的知识，而且能把所学知识真正运用于实践中。更重要的是，这使我意识到了独立思考和自主学习的重要性，为我由被动学习向自主学习的学习观念的转变提供了方向指导。
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