1、一、设计目的数字电子技术是工科专业的一门专业基础课，该课程理论与实践联系密切，系统性强，课程设计是本课程教学中必不可少的环节，通过设计可以使学生初步掌握基本的数字电路设计方法和技能，进一步加深对数字电子技术课程的理解，掌握数字电子系统的组成和设计方法以及系统的调试方法，熟悉常用数字芯片的功能及使用方法，为后续课程的学习奠定坚实基础。二、设计任务1、用给定的数字集成电路设计制作一个数字电子钟。 2、基本功能：具有时、分、秒计时功能，用六位数码管和 LED 显示“XX：XX：XX ”（最大显示 23：59：59） ，要求计时准确，能够调整时间。除电源外其它部分均需自行设计制作。3、扩展功能：有整点
2、报时功能；时分秒之间的间隔符“：”按秒跳动。三、设计要求基本要求：1、根据给定的器件设计电路，画出电路原理图，仿真实现所设计功能。2、制作实际电路并测试，用自己设计的秒脉冲源作计时脉冲，+5V 电源由实验室提供。要求制作工艺良好，电路能正常稳定工作。3、写出设计总结报告，除报告封面和电路图可以打印外，其它内容均必须手写（复印、打印的一律不及格） 。扩展要求：完成扩展功能四、所需元器件及材料IC：CD4518 三块、CD4040、CD4060、CD4081 各一块、CD4543 六块，DIP16IC 插座 12 个；其他器件：共阴数码管（CL5011AH）6 个，红色 LED4 个，石英晶振 3
3、2768HZ 一个，电阻22044 个，220K、10M 各 1 个，51P 瓷片电容 2 个，轻触开关 4 个，8 针接插件 3 个，4 针接插件1 个，9cm*15cm 万能板两块、红、黑色导线各 1 卷，黄、蓝色导线各 2 卷、焊锡 2 卷。实验室准备数字电路实验箱、数字万用表以及实践所需工具。五、日程安排周一：接受任务，收集资料 ；设计电路，画出电路图，仿真周二：制作显示板并测试 周三：制作时间计数器和秒脉冲板并测试周四：总体调试与测试 周五：教师检查验收，写总结报告六、制作步骤1、查找资料，设计电路，仿真；2、制作显示及驱动板，输入8421BCD码验证；3、制作计时器，先用实验箱或信
4、号发生器输出秒脉冲计时，输出用做好的显示板显示，或用实验箱显示；4、制作秒脉冲，先用LED测试，可行后接入计时电路测试；5、连接电路，总体测试。七、注意事项数码管、电阻、电容、开关等安装前一定要测试检查，确定没有问题再焊接，数码管不能用5V 电源去测试，用数字万用表的二极管档可测试是否发光，集成块和晶振不便测试可不测。先要画出电路原理图和接线图，安装时首先考虑好元器件布局，先装 IC 插座，接好电源线和地线，但不要通电，然后按图依次连接，连好后仔细检查没有问题再通电，连好一个单元测试一个单元，逐次完成，然后再将各单元连接起来，两块板之间用接插件连接。特别注意集成块不要接反！八、设计报告内容设计
5、原理思路：数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的 1HZ 时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。数字电子钟由以下几部分组成：石英晶体振荡器和分频器组成的秒脉冲发生器；校对电路；六十进制秒、分计数器、二十进制时计数器；以及秒、分、时的译码显示部分等。各部分原理：十进制同步加法计数器CD4518 是二、十进制（8421 编码）同步加计数器，内含两个单元的加计数器。每单个单元有两个时钟输入端 CLK 和 EN，可用时钟脉冲的上升沿或下降沿触发。若用 ENABLE 信号下降沿触
6、发，触发信号由 EN 端输入， CLK 端置“0” ；若用 CLOCK 信号上升沿触发，触发信号由 CLOCK端输入，ENABLE 端置“1” 。RESET 端是清零端，RESET 端置“1”时，计数器各端输出端Q1Q4 均为“0” ，只有 RESET 端置“0”时，CD4518 才开始计数。CD4518 采用并行进位方式，只要输入一个时钟脉冲，计数单元 Q1 翻转一次；当 Q1 为 1，Q4为 0 时，每输入一个时钟脉冲，计数单元 Q2 翻转一次；当 Q1=Q2=1 时，每输入一个时钟脉冲 Q3翻转一次；当 Q1=Q2=Q3=1 或 Q1=Q4=1 时，每输入一个时钟脉冲 Q4 翻转一次。这
7、样从初始状态（“0”态）开始计数，每输入 10 个时钟脉冲，计数单元便自动恢复到“0”态。若将第一个加计数器的输出端 Q4A 作为第二个加计数器的输入端 ENB 的时钟脉冲信号，便可组成两位 8421 编码计数器，依次下去可以进行多位串行计数。译码器CD4543 是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码七段码译码器，特点：具有 BCD 转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的 CMOS 电路能提供较大的拉电流。可直接驱动 LED 显示器。时间计数器电路（1）秒计数器 秒的个位计数单元为 10 进制计数器，当 QDQCQBQA 变成 1010 时，通过与非门把它的清零端变成
8、 0，计数器的输出被置零，跳过 1011 到 1111 的状态，又从 0000 开始，如此重复。秒的十为计数单元为 6 进制，当 QDQCQBQA 变成 0101 时，通过与非门把它的清零端变成 0，计数器的输出被置零，跳过 0110 到 1111 的状态，又从 0000 开始，如此就是 60 进制。同时秒十位上的 0101 时，要把进位信号传输给“分”个位的计数单元。 （2）分计数器 分的个位和十位计数单元的状态转换和秒的是一样的，只是它要把进位信号传输给时的个位计数单元。 （3）时计数器 当“时”十位的 QDQCQBQA 为 0000 或 0001 时， “时”的个位计数单元是十进制计数器，当他的 QDQCQBQA 到 1010 时，通过与非门使得个位 74LS90 上的清零端为 0，则计数器的输出直接置零，从 0000 有开始。当十位的 QDQCQBQA 为 0010 时，通过与非门使得该74LS90 的清零端为 0， “时” 的十位有重新从 0000 开始，此时的个位计数单元变成 4 进制，即当个位计数单元的 QDQCQBQA 为 0100 时，就要又从 0000 开始计数。这样就实现了“时”24 进制的计数电路图原理框图6 位显示驱动电路数字钟计数及秒脉冲电路CD4543 CD4518CD4081
