数字电子钟设计毕业论文目录论文摘要 (1)关键词：数字电路集成电路逻辑电路 (1)Abstract (2)目录 (3)第1章数字电子钟设计总体方案 (5)1.1.1数字计时器的设计思想 (5)1.1.2数字电子钟组成框图 (6)1.1.3 单元电路设计 (6)第2章数字逻辑电路概述 (9)2.1 数字电路的特点 (9)2.2 数制 (10)2.2.1十进制 (10)2.2.2 二进制 (10)2.2.3 十六进制 (11)2.2.4 不同进制数的表示符号 (12)2.3 不同进制数之间的转换 (12)2.3.1 二、十六进制数转换成十进制数 (12)2.3.2 二进制与十六进制数之间的转换 (12)2.3.3 十进制数转换成二、十六进制数 (13)2.4 二进制代码 (15)2.4.1 自然二进制代码 (15)2.4.2 二–十进制代码（ＢＣＤ码） (15)2.5基本逻辑运算 (16)2.5.1 与逻辑运算 (16)2.5.2 或逻辑运算 (17)2.5.3 非逻辑运算 (18)第3章逻辑门电路 (19)3.1 基本逻辑门电路 (19)3.1.1 与门电路 (19)3.1.2 或门电路 (20)3.1.3 非门电路 (21)3.1.4 复合逻辑门 (22)第4章组合逻辑电路 (24)4.1 组合逻辑电路的分析与设计 (24)4.1.1 组合逻辑电路的分析 (24)4.1.2 组合逻辑电路的设计 (26)4.2 编码器 (29)4.2.1 编码器的工作原理 (29)4.3译码器和数字显示电路 (32)4.3.1 二进制译码器 (32)4.3.2 显示译码器 (34)第5章触发器 (37)5.1 RS触发器 (37)5.1.1 基本RS触发器 (37)5.1.2 同步RS触发器 (39)5.2 JK、D、T触发器 (40)5.2.１ JK触发器 (40)5.2.2 D触发器 (42)5.2.3 T触发器 (43)第6章时序逻辑电路 (44)6.1 时序逻辑电路的基本概念 (44)6.1.1 时序逻辑电路的基本结构及特点 (44)6.1.2 时序逻辑电路的分类 (45)6.2 时序逻辑电路的分析 (45)6.2.1 分析时序逻辑电路的步骤 (45)6.2.2 同步时序逻辑电路的分析及应用 (45)6.2.3 异步时序逻辑电路的分析及应用 (48)6.3 同步时序电路的设计 (50)6.3.1 同步时序逻辑电路设计的步骤 (51)6.3.2 同步时序逻辑电路设计的应用 (52)6.4计数器 (56)6.4.1 二进制计数器 (56)6.4.2 同步十进制加法计数器 (58)6.5 脉冲信号的产生 (60)6.5.1 由与非门组成的多谐振荡器 (60)6.5.2 石英晶体时钟脉冲发生器 (61)结论 (63)谢辞 (64)参考文献 (65)第1章数字电子钟设计总体方案数字钟是采用数字电路实现对时、分、秒、数字显示的计时装置。

数字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车站、码头、剧院、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。

由于数字集成电路的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它用于定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播及自动控制等各个领域。

虽然现在市场上已有现成的数字钟集成电路芯片出售，价格便宜、使用也方便，但是这里介绍的自制数字电子钟可以满足使用者的一些特殊需要，输出方式灵活，如可以随意设置时、分、秒的输出，改变显示数字的大小等等。

并且由于集成电路技术的发展，特别是中规模集成电路技术的发展，使数字电子钟具有体积小、耗电省、计时准确、性能稳定、维护方便等优点。

因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

数字钟的设计用到，数制、进制数的转换、二进制代码、基本逻辑运算、逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲的产生等数字电路知识。

1.1.1数字计时器的设计思想要想构成数字钟，首先应选择一个脉冲源——能自动地产生稳定的标准时间脉冲信号。

而脉冲源产生的脉冲信号的频率较高，因此，需要进行分频，使高频脉冲信号变成适合于计时的低频脉冲信号，即“秒脉冲信号”（频率为1HZ）。

经过分频器输出的秒脉冲信号到计数器中进行计数。

由于计时的规律是：60秒=1分，60分=1小时，24小时=1天，就需要分别设计60进制，24进制计数器，并发出驱动信号。

各计数器输出信号经译码器、驱动器到数字显示器，使“时”、“分”、“秒”得以数字显示出来。

值得注意的是：任何计时装置都有误差，因此应考虑校准时间电路。

校时电路一般采用自动快速调整和手动调整，“自动快速调整”可利用分频器输出的不同频率的脉冲使显示时间自动迅速调整时间。

“手动调整”可利用手动的节拍调准显示时间。

1.1.2数字电子钟组成框图数字钟的组成框图如图1．1所示。

图 1．11.1.3 单元电路设计（1）秒信号电路，它是数字电钟的核心部分，它的精度和稳定度决定于数字钟的质量。

图 1．2 秒信号电路图通常晶体振荡器发出的脉冲经过整形、分频获得1Hz 的秒脉冲。

如晶体振为32768Hz ，通过15次二分频后可得1Hz 的秒信号。

CD4060为14分频电路，再经一次分频即得1Hz 的标准秒信号，如图1．2所示。

（2）时、分、秒计数器，秒信号经秒计数器、分计数器、时计数器之后，分别得到显示电路，以便实现用数字显示时、分、秒的要求。

“秒”和“分”计数器应为六十进制，而“时”计数器应为二十四进制或十二进制。

要实现这一要求，可选用的中规模集成计数器较多，这里推荐74LS160或74LS161。

a ．六十进制计数器，它由两块中规模集成十进制计数器74LS160，一块组成十进制，另一块组成六进制，组合起来就构成六十进制计数器，如图1．3示。

时显示器 分显示器 秒显示器 时译码器 分译码器 秒译码器 时计数器 分计数器 秒计数器振荡器 分频器定时控制自动报时 主体电路 扩 展 电 路校时电路1s图 1．3 六十进制计数器b．二十四进制计数器，它由两片中规模集成十进制计数器74LS160构成，当高位出现0010状态，低位为0100状态，即计到第24个来自“分”计数器的进位信号时，产生反馈清零信号，如图1．4所示。

图 1．4 二十四进制计数器（3）译码显示电路，选用器件时应当注意译码器和显示器件的相互配合。

一是驱动功率要足够大，二是逻辑电平要匹配。

例如，采用共阴极型的LED数码管作为显示器件时，则应采用输出为高电平的译码电路，且因数码管工作电流较大，不能用普通TTL译码器，应选用功率门或者OC门。

推荐使用显示译码为74LS248。

（4）校时电路，在刚接通电源或者时钟走时出现误差时，则需要进行时间的校准。

置开关在手动位置，分别对时、分、秒进行单独计数，计数脉冲由单次脉冲或连续脉冲输入。

（5）整点报时电路，每到整点前的6s时准备报时。

当分计数到59min时，将分触发器Q H置1，而等秒计数到54时，将秒触发器Q L置1，然后“Q H”与“Q L”相“与”，结果再和秒信号相“与”去控制低音喇叭鸣叫，直至59s时产生一个复位信号使Q L清零，停止低音鸣叫。

同时59s的反相信号又和“Q H”相“与”去控制高音喇叭鸣叫。

当计数器从59：00到00：00时，鸣叫结束，完成整点报时，电路如图1．5所示。

图1．5 自动报时电路第2章 数字逻辑电路概述随着数字信号与系统的开发和应用，现在，众多的电子系统，诸如，电子计算机、通信系统、自动控制系统、影视音响系统无一不使用数字电路。

数字电路同模拟电路一样，也经历了由电子管和半导体分立元件组成的分立器件电路，发展成在微小的芯片上集成半导体器件及无源器件的集成电路。

但是对数字而言，这种电路的集成度已达到超大规模集成电路水平，因而提高了数字电路的可靠性，缩小了系统的体积，更有利于大批量生产，达到提高经济指标的目的。

本章首先讨论数字电路的特点，然后讨论数制`码制。

2.1 数字电路的特点模拟电路处理的信号是模拟信号，其时间变量是连续的，因而也称它为时间信号。

数字电路处理的信号是数字信号，而数字信号的时间变量是离散的，这种信号也称为离散时间信号。

与模拟电路相比，数字电路具有以下特点：（1）数字信号常用二进制数来表示。

每位数有两个数码，即0和1。

将实际中彼此联系又相互对立的两种状态，例如电压的有和无`电平的高和低，开关的通和断、灯泡的灭和亮等状态抽象出来用0和1来表示，称为逻辑0和逻辑1。

而且在电路上，可用电子器件的开关特性来实现，由此形成数字信号，所以数字电路又可称数字逻辑电路。

（2）数字电路中，器件常工作在开关状态，即饱和或截止状态；而模拟电路器件经常工作在放大状态。

（3）数字电路研究的对象是电路输入与输出的逻辑关系，即逻辑功能。

而模拟电路研究的对象是电路的输入信号的放大和变换功能。

（4）数字电路的基本单元是逻辑门和触发器；而模拟电路的基本单元是放大器。

（5）数字电路的分析工具是逻辑代数，表达电路的功能主要用功能表、真值表、逻辑表达式和波形图；而模拟电路采用的分析方法是图解法和微变先进等效电路法。

（6）数字信号常用矩形脉冲波表示。

脉冲波形如图2．1．1（a ）所示，特征参数有：脉冲幅度V M ，表示脉冲幅值；脉冲宽度t w ,表示脉冲持续作用的时间；周期T ，表示周期性的脉冲信号前后两次出现的时间间隔；占空比q ，表示脉冲宽度t w 占整个周期T 的百分数，即 ⨯=Tt q w 100﹪在实际的数字系统中，脉冲波形并不是立即上升（正跳）或下降（负跳）的，如图2．1．1（b ）所示，因此脉冲波形特征参数又有了上升时间t w 和下降时间t f 。

t r 定义为从脉冲幅度的10﹪～90﹪所经历的时间。

t f 定义为从脉冲幅度的 90﹪～10﹪所经历的时间。

脉冲宽度t w 则表示为一个脉冲波形上脉冲幅度为 50﹪的两个点所对应的两个时间点间隔的时间。

（a ）理想脉冲波形 （b ）实际脉冲波形图 2．1．1 2.2 数制日常生活中，最常用的进位数制（简称为进制）是十进制。

而在数字系统中，多采用二进制数，有时也采用八进制数或十六进制数。

为了总结归纳各种进制数的共同特点，首先总结归纳十进制数的特点。

2.2.1十进制十进制数的特点：有0,1,…,9十个数码；“逢十进一”。

一个数的大小决定于数码的位置，即数位。

数码相同，所在的位置不同，则数的大小也不同。

例如，十进制数1995可写成展开式：1995=1×103+9×102+9×101+5×100其中，10称为基数，100，101，102，103称为各位数的“权”。