数字钟设计(带仿真图)

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1、数字钟的设计一．设计要求：1）采用24小时制，要有时/分/秒显示，显示采用六只LED数码管分别显示时分秒；2）时、分、秒之间用二极管显示“：”，并每秒种闪烁一次；3）时间的小时、分可手动调整；4）采用+5V电源供电。二．题目分析：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。因此，我们此次设计与制做数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟.而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模

2、集成电路的作用及实用方法.且由于数字钟包括组合逻辑电路和时序电路.通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法.三．总体方案：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（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。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。计数部分分为一个二十四进制和两个六十进制计数，采用74HC390芯片。显示部分，采用CD4511译码器，而CD4511输出的是高电平有效，所以数码管采用的共阴数码管。校时部分为了防抖动采用了串联RS触发器。图1数字时

3、钟线路原理框图四．原理图设计我们这次做的数字钟总体分为四个部分，晶体振荡部分、计数部分、译码显示部分和校时部分。图2数字时钟整体原理图五．各部分定性说明以及定量计算：（一）晶体振荡部分由于要产生稳定的1Hz的脉冲信号，所以选用石英晶体振荡器。选用的石英晶体振荡器的频率是32768Hz的，故需对其分频。用CD4060分得2Hz的频率后再用CD4013双D触发器得到1Hz的频率。原理图如下。图3晶体振荡部分原理图振荡部分使用的元器件主要有：1片CD4060，1片CD4013，1个3276Hz的晶体振荡器，1个22兆欧的电阻，1个20Pf和1个30Pf的电容。图4CD4013引脚图（二）

4、计数部分时计数采用二十进制，分与秒计数采用六十进制。用74HC390芯片计数。图5二十四进制原理图图674HC390引脚图输入输出R01R02S91S92CPACPBQDQCQBQA110×××000011×0××0000011××1001011××1001R01R02=0S91S92=0CP0二进制计数0CP五进制计数CPQA8421码十进制计数QDCP5421码十进制计数表174HC390功能表CPA接计数脉冲信号，将QA与CPB相连，这样就选择了74HC390的8421码十进制计数。图7六十进制原理图秒个位计数单元为１０进制计数器，无需进制转换，只需将ＱA与ＣＰB相连即可。Ｃ

5、ＰA与１ＨZ秒输入信号相连，ＱC可作为向上的进位信号与十位计数单元的ＣＰA相连。秒十位计数单元为６进制计数器，需要进制转换。将10进制计数器转换为６进制计数器的电路连接方法如图7所示，其中ＱC可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的ＣＰA相连。分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同，只不过分个位计数单元的ＱC作为向上的进位信号应与分十位计数单元的ＣＰA相连，分十位计数单元的ＱC作为向上的进位信号应与时个位计数单元的ＣＰA相连。时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同，但是要求，整个时计数单元应为24进制计数器，不是１０的整数倍，因此需将个位和十位计

6、数单元合并为一个整体才能进行24进制转换。利用１片７４ＨＣ３９０实现24进制计数功能的电路如图5所示。（三）译码显示部分选择ＣＤ４５１１作为显示译码电路；选择ＬＥＤ数码管作为显示单元电路。由CD4511把输进来的二进制信号翻译成十进制数字，再由数码管显示出来。这里的LED数码管是采用共阴的方法连接的。图8译码显示部分原理图图9共阴数码管引脚图图10CD4511引脚图（四）校时部分数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断分个位和时个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。当开关J2打向下时，就选择了对分的校对；J2打向上，开关J3打向下就选择了对

7、时的校对。实际使用时，因为电路开关存在抖动问题，所以一般会接一个RS触发器构成开关消抖动电路，所以整个较时电路就如图10所示。图10校时部分原理图六．在设计过程中遇到的问题及排除措施：1、在做仿真的时候用1Hz的输入信号是不能让计数部分和译码显示部分正常工作，必须的采用两百多赫兹或更高的信号才能正常工作。至于其原因，现在也没弄明白。2、计数部分在实验台上接好线后，输入电源进行工作时，发现秒计数正常，为六十进制，而分与时的计数却发生错误，不能计数。对造电路图检查接线，发