数字钟设计论文
发布时间：2010-01-03来源：互联网 编辑：圆圆
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基于EWB的数字钟设计与实现
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子技术)2006年第8期总第223期 集成电路司
基于EWB的数字钟设计与实现
李 伟，胡荣强，李 涛
(武汉理工大学主动化学院湖北武汉430070)
摘要-Electronics w0rkbench(EwB)EDA软件是目前各种电路仿真软件中最幻想的一种软件，该软件具有完全的混
合模仿与数字信号模仿的功效介绍了一种基于EWB软件设计电子钟的方式体系由石英晶体振荡嚣、分频器、计数嚣、译
码电路、LED显示电路、枝时电路、整点报时电路组成
要害词-EWB软件-数字钟-分频器I计数器I译码嚣
中国分类号-TN710 文献标识码-B 文章编号-1004—373X(2006)08—115一O3
Design and Implement of Digital Electronic Clock Based on EW B
LI W ei·Hu Rongqiang．LI Tao
(School ol Automation．Wuhan University of TechnologyWuhan．430070．China)
Abstract-EWB EDA is one of the perfect software in all sorts of circuit simulation softwares，it has the integrate function
for hybrid simulation and digital signal analog．The paper introduces a method of digital electronic clock design based on EWB
and the system is made up by silicon crystal oscillator，frequency divider，number counter，decoder circuit，LED display circuit，
calibrated circuit，chirping circuit．
Keywords-EWB software-digital clock-frequency divider-number counter-decipherer
1 引 言
因为集成电路制作技术日新月异，电子电路的设计日
趋庞杂为了能在电路付诸实现之前，完全控制操作环境
因素(如电源电压、温度等)对电路的影响，利用电脑帮助
设计入行电路模仿与剖析，并入行输入与输出信号响应的
验证，可有效地节俭产品开发的时光与成本
Electronics Workbench(EWB)软件是专门用于电子
电路仿真的“虚拟电子工作台”软件，他是目前全球最直
观、最高效的EDA软件他的功效强盛，能够提供电阻、
电容、三极管、集成电路等l4大类几千种元件-能够提供
示波器、万用表等十几种常用的电子仪器-具有强盛的电
路图绘制功效．可绘制出符合尺度的电子图纸-他还具有
强盛的波形显示功效，并且成果可轻松放入各类文档用
该软件入行设计、剖析非常便利
本文在EWB基本上设计的数字钟，是由数字集成电
路构成、用数码管显示的一种现代计时器，与传统机械式
对钟比拟具有更高的正确性和直观性，且无机械装置，具
有更长的使用寿命，因此可望得到普遍使用
2 设计请求与计划
2．1 设计请求
(1)设计一个具有‘时’、‘分’、‘秒’的十入制数字显
收疆日期-2005一l】一14
示(小时从00!23)的计数器
(2)具有手动校时、校分的功效
(3)具有整点报时的功效
2．2 设计计划
依据所给设计请求，画出数字钟原理框图见图l
显示器I l高艟示器
时个位l 1=分[十[位=
计数l J计教
f
l控时节制电路I 黧章
单脉冲产生电路l 1 ．仙搬卜_呻1 分颠
图1 数字钟原理框图
3 数字钟基本原理及单元电路设计
3．1 数字钟基本原理
工作原理-数字电子钟由振荡器、分频器 计数器、译
码显示、报时等电路组成其中振荡器和分频器组成尺度
秒信号产生器，由不同入制的计数器、译码器和显示器组
成计时体系秒信号送入计数器入行计数，把累加的成果
以‘时，、‘分，、‘秒’的数字显示出来‘时’显示由24入制
计数器、译码器、显示器构成，‘分’、‘秒’显示分离由60入
制计数器、译码器、显示器构成可入行整点报时，计时出
现误差时，可以用校时电路校时、校分
1 l5
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李伟等-基于EWB的数字钟设计与实现
3．2 石英晶体振荡器
振荡器是计时器的核心，振荡器的稳固度和频率的精
准度决议了计时器的正确度振荡电路如图2所示
10kHzl'! 至分频fU蹄
围2 石英晶体振荡电路
由石英晶体、微调电容、反相器等构成晶振频率为
10 kHz，输出反馈电阻R 为非门提供偏置，使电路工作于
放大区，非门U2是振荡器整形缓冲级 与石英晶体串联
的微调电容，可以对振荡器频率做微量调节，从而在输出
端得到较稳固的1O kHZ脉冲信号
3．3 分频电路
分频电路如图3所示，重要功效有2个-一是产生标
准秒脉冲信号-二是可提供整点报时所须要的高、低音频
率信号选用4片计数器7490实现
清零端R01，R02即构成十入制第二片为六入制，当第
一片清零的同时给第二片的CKB端入行计数，当CKB端
的第6个脉冲到来时，第二片的QCQB均为高电平，将他
们衔接到计数器的清零端，在清零的同时给上一级入位
从而构成6O入制计数器分离把秒十位、个位输出端接
到带译码的七段显示器，当电路运行后，计数器便开端从
00～59计数，显示器就会显示相应的数码
5
秘
图4 秒计数电路
(2)时计数电路
时计数电路为24入制，如图5所示，由2片7493、与
门、或门组成个位接成十入制，十位接成八入制，每当个
位为4，十位为2时，由与门送出一高电平清零信号，2片
7493同时清零，使电路构成二十四入制
3．5 校时电路
l4
． I l4 l I CKH ． I CKB CKA CKB CKA CKA l4 ． 1 l CKB CKA 14 l
R01 NC l3 2 ROl NC l3 2 R0l NC 13 2 R0l NC l3
3 R02 QA I 2 3 R02 QA l2 3 R02 0A I 2 3 R02 QA l2
4 NC QD Il 4 NC QD I l 4 NC QD ll 4 NC QD lI
S VCC GND l0 5 VCC GND l0 5 VCC GND IO 5 VCC GND l0
— — L L ——L j— ————L —
— — — — R91 QB R91 QB R9I OB 止 R91 OB 9
R92 OC L — 一 j一 — R 显_一 _jL
．92 Qc R92 I]C R92 QC
7490 7490 7490 749o
围3 分频电路
由振荡电路产生频率为10 kHz的周期性方波信号，
经由4片7490入行级联，因为每片为1／10分频，4片级联
正好获得1 Hz尺度秒脉冲信号
3．4 计数与译码显示电路
秒、分为6O入制计数器，他们的个位为十入制，十位
为六入制 时为二十四入制计数器，个位为十入制，当十
位计数为2，个位计数到4时清零采取6片中范围计数
器7493实现
(1)秒、分计数电路
秒、分计数电路为6O入制，如图4为秒计数电路，由
2片7493四位二入制计数器组成
7493具有异步清零的功效，第一片构成十入制计数
器，第二片构成六入制在第一片计数器中，当第1O个脉
冲到采时，他的输出状况为“1010”，QDQB为高电平因
为7493异步清零端为高电平清零，所以QDQB分离接到
11 6
当刚接通电源或计时呈现误差时，
须要对时光入行校订如图6所示，由
RS触发器及与非门等构成H，M 分
别为时校订、分校订开关不校订时，
H，M开关是闭合的当校订时、分位
时，打开H，M 开关，然后拨动K开关，
来回拨动一次，就会使时、分位增添1，校
正完毕后把H，M 开关合上，即可完成时
间的校订
图5 时计数电路
3．6 整点报时电路
整点报时电路如图7所示，当计数到59分时，由U
输入的全为高电平l，将分触发器RS1置为1当秒计数
到54 S时， 输出高电平，将秒触发器RS2置1，经 相
邮 一
c G 一
CR鸣R眈NcV∞NccN—一
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2006歪第8期总第223
“与”后，在和1s尺度信号“与”来节制低音喇叭呜鸣，直至
计数为59 S时产生一个复位信号，使RS2的Q端清零，停
止低音呜鸣，同时59秒信号又和RS1的Q相“与”后去控
制高音喇叭呜鸣，从而完成整点报时
图6 校时电路
图7 整点报时电路图
3．7 数字钟逻辑电路
将各模块衔接成完全的电路，如图8所示
4 结语
使用EWB软件，可便利地在盘算机上入行电路设计、
图8 数字钟逻辑电路
仿真，其电路构造及设计观念可以很容易地被修改-也可
便利地调换所须要的元件通过模仿可快速地反应出所
设计电路的机能若能利用盘算机帮助设计入行电路模
拟与剖析，则可有效地节俭产品开发的成本与时光
参考文献
[13康华光．电子技术基本数字部门[M]．第4版．北京-高级教
育出版社．2000．
[2]崔建明．电子电工EDA仿真技术[M]．北京-高级教育出版
社，2004．
[3]崔刚．陈文楷．基于FPGA数字钟设计[J]．现代电子技术，
2004，27(22)-102—103．
作者简介 胡荣强 男．1945年诞生，湖北美山人教授博导研讨方向为智能拉制理论与利用．信息处置与节制．基于图像处置
的检测技术，网络化节制体系
李 伟 男．1980年诞生．湖北天门人硕士研讨方向为智能信息处置与智能拉制
李 涛 男，1981年诞生．湖北武汉人．硕士研讨方向为先入传感检测技术与智能仪器
室开放3个重要的服务中央和14个相对较小的服务中央．
这样软件程序员们就可以在其软件中加上许多新功效如虚
拟化技术，从而通过在统一台盘算机上同时运行多个操作
体系来进步效力英特尔公司Linux和开源策略部主管
Dirk Hohndel说，支撑虚拟化技术的硬件和软件在各客服
中央并不常见
Hohndel在LinuxWorld峰会和铺览会上接收采访时
称-“对于小型、增值软件转售商来说，很难同时获得提前发
布的硬件和已改动版本的Linux操作体系这是一种最直
接的解决方式”红帽公司合作营销部主管Bret Hunter
说．合作伙伴们还将集中支撑红帽公司的全球文件体系
(Global File System)
英特尔公司将尽力保证linux程序开发人员如linux领
红帽公司软件中央将在各种服务器产品中使用Wood一 {c
crest当那些产品与英特尔输入／输出加速技术联合在一 {c
起之后．那么在现有版本的进级中就可以获得RHEL的 ￡
支撑 jc
在这
的市
特尔
功效
芯片
争对
这两
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基于EWB的数字钟设计与实现
其他还有几篇可以去我的共享材料下载，点我名字就可以了
子技术)2006年第8期总第223期 集成电路司
基于EWB的数字钟设计与实现
李 伟，胡荣强，李 涛
(武汉理工大学主动化学院湖北武汉430070)
摘要-Electronics w0rkbench(EwB)EDA软件是目前各种电路仿真软件中最幻想的一种软件，该软件具有完全的混
合模仿与数字信号模仿的功效介绍了一种基于EWB软件设计电子钟的方式体系由石英晶体振荡嚣、分频器、计数嚣、译
码电路、LED显示电路、枝时电路、整点报时电路组成
要害词-EWB软件-数字钟-分频器I计数器I译码嚣
中国分类号-TN710 文献标识码-B 文章编号-1004—373X(2006)08—115一O3
Design and Implement of Digital Electronic Clock Based on EW B
LI W ei·Hu Rongqiang．LI Tao
(School ol Automation．Wuhan University of TechnologyWuhan．430070．China)
Abstract-EWB EDA is one of the perfect software in all sorts of circuit simulation softwares，it has the integrate function
for hybrid simulation and digital signal analog．The paper introduces a method of digital electronic clock design based on EWB
and the system is made up by silicon crystal oscillator，frequency divider，number counter，decoder circuit，LED display circuit，
calibrated circuit，chirping circuit．
Keywords-EWB software-digital clock-frequency divider-number counter-decipherer
1 引 言
因为集成电路制作技术日新月异，电子电路的设计日
趋庞杂为了能在电路付诸实现之前，完全控制操作环境
因素(如电源电压、温度等)对电路的影响，利用电脑帮助
设计入行电路模仿与剖析，并入行输入与输出信号响应的
验证，可有效地节俭产品开发的时光与成本
Electronics Workbench(EWB)软件是专门用于电子
电路仿真的“虚拟电子工作台”软件，他是目前全球最直
观、最高效的EDA软件他的功效强盛，能够提供电阻、
电容、三极管、集成电路等l4大类几千种元件-能够提供
示波器、万用表等十几种常用的电子仪器-具有强盛的电
路图绘制功效．可绘制出符合尺度的电子图纸-他还具有
强盛的波形显示功效，并且成果可轻松放入各类文档用
该软件入行设计、剖析非常便利
本文在EWB基本上设计的数字钟，是由数字集成电
路构成、用数码管显示的一种现代计时器，与传统机械式
对钟比拟具有更高的正确性和直观性，且无机械装置，具
有更长的使用寿命，因此可望得到普遍使用
2 设计请求与计划
2．1 设计请求
(1)设计一个具有‘时’、‘分’、‘秒’的十入制数字显
收疆日期-2005一l】一14
示(小时从00!23)的计数器
(2)具有手动校时、校分的功效
(3)具有整点报时的功效
2．2 设计计划
依据所给设计请求，画出数字钟原理框图见图l
显示器I l高艟示器
时个位l 1=分[十[位=
计数l J计教
f
l控时节制电路I 黧章
单脉冲产生电路l 1 ．仙搬卜_呻1 分颠
图1 数字钟原理框图
3 数字钟基本原理及单元电路设计
3．1 数字钟基本原理
工作原理-数字电子钟由振荡器、分频器 计数器、译
码显示、报时等电路组成其中振荡器和分频器组成尺度
秒信号产生器，由不同入制的计数器、译码器和显示器组
成计时体系秒信号送入计数器入行计数，把累加的成果
以‘时，、‘分，、‘秒’的数字显示出来‘时’显示由24入制
计数器、译码器、显示器构成，‘分’、‘秒’显示分离由60入
制计数器、译码器、显示器构成可入行整点报时，计时出
现误差时，可以用校时电路校时、校分
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李伟等-基于EWB的数字钟设计与实现
3．2 石英晶体振荡器
振荡器是计时器的核心，振荡器的稳固度和频率的精
准度决议了计时器的正确度振荡电路如图2所示
10kHzl'! 至分频fU蹄
围2 石英晶体振荡电路
由石英晶体、微调电容、反相器等构成晶振频率为
10 kHz，输出反馈电阻R 为非门提供偏置，使电路工作于
放大区，非门U2是振荡器整形缓冲级 与石英晶体串联
的微调电容，可以对振荡器频率做微量调节，从而在输出
端得到较稳固的1O kHZ脉冲信号
3．3 分频电路
分频电路如图3所示，重要功效有2个-一是产生标
准秒脉冲信号-二是可提供整点报时所须要的高、低音频
率信号选用4片计数器7490实现
清零端R01，R02即构成十入制第二片为六入制，当第
一片清零的同时给第二片的CKB端入行计数，当CKB端
的第6个脉冲到来时，第二片的QCQB均为高电平，将他
们衔接到计数器的清零端，在清零的同时给上一级入位
从而构成6O入制计数器分离把秒十位、个位输出端接
到带译码的七段显示器，当电路运行后，计数器便开端从
00～59计数，显示器就会显示相应的数码
5
秘
图4 秒计数电路
(2)时计数电路
时计数电路为24入制，如图5所示，由2片7493、与
门、或门组成个位接成十入制，十位接成八入制，每当个
位为4，十位为2时，由与门送出一高电平清零信号，2片
7493同时清零，使电路构成二十四入制
3．5 校时电路
l4
． I l4 l I CKH ． I CKB CKA CKB CKA CKA l4 ． 1 l CKB CKA 14 l
R01 NC l3 2 ROl NC l3 2 R0l NC 13 2 R0l NC l3
3 R02 QA I 2 3 R02 QA l2 3 R02 0A I 2 3 R02 QA l2
4 NC QD Il 4 NC QD I l 4 NC QD ll 4 NC QD lI
S VCC GND l0 5 VCC GND l0 5 VCC GND IO 5 VCC GND l0
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— — — — R91 QB R91 QB R9I OB 止 R91 OB 9
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．92 Qc R92 I]C R92 QC
7490 7490 7490 749o
围3 分频电路
由振荡电路产生频率为10 kHz的周期性方波信号，
经由4片7490入行级联，因为每片为1／10分频，4片级联
正好获得1 Hz尺度秒脉冲信号
3．4 计数与译码显示电路
秒、分为6O入制计数器，他们的个位为十入制，十位
为六入制 时为二十四入制计数器，个位为十入制，当十
位计数为2，个位计数到4时清零采取6片中范围计数
器7493实现
(1)秒、分计数电路
秒、分计数电路为6O入制，如图4为秒计数电路，由
2片7493四位二入制计数器组成
7493具有异步清零的功效，第一片构成十入制计数
器，第二片构成六入制在第一片计数器中，当第1O个脉
冲到采时，他的输出状况为“1010”，QDQB为高电平因
为7493异步清零端为高电平清零，所以QDQB分离接到
11 6
当刚接通电源或计时呈现误差时，
须要对时光入行校订如图6所示，由
RS触发器及与非门等构成H，M 分
别为时校订、分校订开关不校订时，
H，M开关是闭合的当校订时、分位
时，打开H，M 开关，然后拨动K开关，
来回拨动一次，就会使时、分位增添1，校
正完毕后把H，M 开关合上，即可完成时
间的校订
图5 时计数电路
3．6 整点报时电路
整点报时电路如图7所示，当计数到59分时，由U
输入的全为高电平l，将分触发器RS1置为1当秒计数
到54 S时， 输出高电平，将秒触发器RS2置1，经 相
邮 一
c G 一
CR鸣R眈NcV∞NccN—一
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2006歪第8期总第223
“与”后，在和1s尺度信号“与”来节制低音喇叭呜鸣，直至
计数为59 S时产生一个复位信号，使RS2的Q端清零，停
止低音呜鸣，同时59秒信号又和RS1的Q相“与”后去控
制高音喇叭呜鸣，从而完成整点报时
图6 校时电路
图7 整点报时电路图
3．7 数字钟逻辑电路
将各模块衔接成完全的电路，如图8所示
4 结语
使用EWB软件，可便利地在盘算机上入行电路设计、
图8 数字钟逻辑电路
仿真，其电路构造及设计观念可以很容易地被修改-也可
便利地调换所须要的元件通过模仿可快速地反应出所
设计电路的机能若能利用盘算机帮助设计入行电路模
拟与剖析，则可有效地节俭产品开发的成本与时光
参考文献
[13康华光．电子技术基本数字部门[M]．第4版．北京-高级教
育出版社．2000．
[2]崔建明．电子电工EDA仿真技术[M]．北京-高级教育出版
社，2004．
[3]崔刚．陈文楷．基于FPGA数字钟设计[J]．现代电子技术，
2004，27(22)-102—103．
作者简介 胡荣强 男．1945年诞生，湖北美山人教授博导研讨方向为智能拉制理论与利用．信息处置与节制．基于图像处置
的检测技术，网络化节制体系
李 伟 男．1980年诞生．湖北天门人硕士研讨方向为智能信息处置与智能拉制
李 涛 男，1981年诞生．湖北武汉人．硕士研讨方向为先入传感检测技术与智能仪器
室开放3个重要的服务中央和14个相对较小的服务中央．
这样软件程序员们就可以在其软件中加上许多新功效如虚
拟化技术，从而通过在统一台盘算机上同时运行多个操作
体系来进步效力英特尔公司Linux和开源策略部主管
Dirk Hohndel说，支撑虚拟化技术的硬件和软件在各客服
中央并不常见
Hohndel在LinuxWorld峰会和铺览会上接收采访时
称-“对于小型、增值软件转售商来说，很难同时获得提前发
布的硬件和已改动版本的Linux操作体系这是一种最直
接的解决方式”红帽公司合作营销部主管Bret Hunter
说．合作伙伴们还将集中支撑红帽公司的全球文件体系
(Global File System)
英特尔公司将尽力保证linux程序开发人员如linux领
红帽公司软件中央将在各种服务器产品中使用Wood一 {c
crest当那些产品与英特尔输入／输出加速技术联合在一 {c
起之后．那么在现有版本的进级中就可以获得RHEL的 ￡
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的市
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