数字钟综合设计与制作

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1、实验报告实验课程：数字系统与逻辑设计实验学生姓名：刘国强学号：6100211204专业班级：电一116班2012年12月30日数字钟综合设计与制作摘要数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。目前，数字钟的功能越来越强，并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。数字钟适用于自动打铃、自动广播，也适用于节电、节水及自动控制多路电器设备。它是由数子钟电路、定时电路、

2、放大执行电路、电源电路组成。为了简化电路结构，数字钟电路与定时电路之间的连接采用直接译码技术。具有电路结构简单、动作可靠、使用寿命长、更改设定时间容易、制造成本低等优点。（1）目的：1）综合应用数字电路知识；2）学习使用protel进行电子电路的原理图设计、印制电路板设计；3）学习电路板制作、安装、调试技能。（2）任务要求：设计一个带预置功能的秒计时电路和分钟计时电路，以及可以设定为12小时或者24小时工作的带预置功能的小时计时电路，组合成一个完整功能的数字显示的时钟。（功能：时间显示、校时、准点报时、闹钟）1系统原理框图数字钟实际上是一

3、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（如北京时间）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。本次使用555定时器构成的多谐振荡器电路构成数字钟。图所示为数字钟的一般构成框图。时显示器分显示器秒显示器时译码器分译码器秒译码器24时计数器60分计数器60秒计数器校时电路振荡器分频器整点报时⑴555定时器构成的多谐振荡器：555定时器构成的多谐振荡器给数字钟提供一个频率为1000Ｈz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。⑵分频器电路：分频器电路将1000HZ的高频方

4、波信号通过74LS160经3次分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器。⑶时间计数器电路：时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，而根据设计要求，时个位和时十位计数器为24进制计数器。⑷译码驱动电路：译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。⑸整点报时电路：一般时钟都应具备整点报时电路功能,即在时间出现整点前数秒内,数字钟会自动

5、报时,以示提醒.其作用方式是发出音频声波。2方案设计2.1时间脉冲产生电路方案：由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器作为时间标准信号源。其中，R2,R3均为4700欧姆C2为0.1皮法C1为0.01皮法，产生的频率f=1/0.7(R1+2R2)C=1000HZ2.2分频器电路通常，为了得到稳定的1Hz的秒信号输入，输出频率较高，需要对振荡器的输出信号进行分频。通常实现分频器的电路是计数器电路，一般采用多级10进制计数器来实现。这里使用是通过三片74LS160将1000HZ的频率变为1HZ的信号源.如图：2.3计数电路计数器是一种计

6、算输入脉冲的时序逻辑网络，被计数的输入信号就是时序网络的时钟脉冲，它不仅可以计数而且还可以用来完成其他特定的逻辑功能，如测量、定时控制、数字运算等等。数字钟的计数电路是用两个六十进制计数电路和“24翻1”计数电路实现的。数字钟的计数电路的设计可以用反馈清零法。当计数器正常计数时，反馈门不起作用，只有当进位脉冲到来时，反馈信号将计数电路清零，实现相应模的循环计数。以六十进制为例，当计数器从00，01，02，……，59计数时，反馈门不起作用，只有当第60个秒脉冲到来时，反馈信号随即将计数电路清零，实现模为60的循环计数。下面将分别介绍60进制

7、计数器和“24翻1”小时计数器。一）60进制计数器电路如图所示：电路中，74LS160作为十位计数器，在电路中采用六进制计数；74LS160作为个位计数器在电路中采用十进制计数。当74LS160的14脚接振荡电路的输出脉冲1Hz时74LS160开始工作，秒个位计时到10时向十位计数器74LS160进位，当十位计数器计数到六时，秒十位通过(U22,U23)74LS00与非门向分个位输入一个信号，使得分个位进位，同时产生一个信号把秒十位的六进行清零，同理分个位和十位也是同样的进位。下面对电路中所用的主要元件及功能介绍。①十进制计数器74LS1

8、6074LS160是二—十进制计数器，它通过输入1HZ的信号，每过十秒就输出一个信号，达到模十计数器的功能，其真值表如图所示：CP0000010001200103001140100501016