题目一 数字电子钟逻辑电路设计

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1、题目一数字电子钟逻辑电路设计一、简述数字电子钟是一种用数字显示秒、分、时、日的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确，显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到了广泛的应用。小到人们日常生活中的电子手表，大到车站、码头、机场等公共场所的大型数显电子钟。数字电子钟的电路组成方框图如图1.1所示。图1.1数字电子钟框图由图1.1可见，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；校时电路；六十进制秒、分计数器，二十四进制（或十二进制）计时计数器；秒、分、时的译码显示部分等。二、设计

2、任务和要求用中、小规模集成电路设计一台能显示日、时、分、秒的数字电子钟，要求如下：1.由晶振电路产生1Hz标准秒信号。2.秒、分为00～59六十进制计数器。3.时为00～23二十四进制计数器。4.周显示从1～日为七进制计数器。5.可手动校时：能分别进行秒、分、时、日的校时。只要将开关置于手动位置，可分别对秒、分、时、日进行手动脉冲输入调整或连续脉冲输入的校正。6.整点报时。整点报时电路要求在每个整点前呜叫五次低音（500Hz），整点时再呜叫一次高音（1000Hz）。三、可选用器材1.通用实验底板2.直流稳

3、压电源3.集成电路：CD4060、74LS74、74LS161、74LS248及门电路4.晶振：32768Hz5.电容：100μF/16V、22pF、3～22pF之间6.电阻：200Ω、10KΩ、22MΩ7.电位器：2.2KΩ或4.7KΩ8.数显：共阴显示器LC5011-119.开关：单次按键10.三极管：805011.喇叭：1W/4，8Ω四、设计方案提示根据设计任务和要求，对照数字电子钟的框图，可以分以下几部分进行模块化设计。1.秒脉冲发生器脉冲发生器是数字钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质

4、量，通常用晶体振荡器发出的脉冲经过整形、分频获得1Hz的秒脉冲。如晶振为32768Hz，通过15次二分频后可获得1Hz的脉冲输出，电路图如图1.2所示。图1.2秒脉冲发生器1.计数译码显示秒、分、时、日分别为60、60、24、7进制计数器、秒、分均为60进制，即显示00～59，它们的个位为十进制，十位为六进制。时为二十四进制计数器，显示为00～23，个位仍为十进制，而十位为三进制，但当十进位计到2，而个位计到4时清零，就为二十四进制了。周为七进制数，按人们一般的概念一周的显示日期“日、1、2、3、4、5、

5、6”，所以我们设计这个七进制计数器，应根据译码显示器的状态表来进行，如表1.1所示。按表1.1状态表不难设计出“日”计数器的电路（日用数字8代替）。所有计数器的译码显示均采用BCD—七段译码器，显示器采用共阴或共阳的显示器。Q4Q3Q2Q1显示1000日000110010200113010040101501106表1.1状态表2.校时电路在刚刚开机接通电源时，由于日、时、分、秒为任意值，所以，需要进行调整。置开关在手动位置，分别对时、分、秒、日进行单独计数，计数脉冲由单次脉冲或连续脉冲输入。3.整点报时电

6、路当时计数器在每次计到整点前六秒时，需要报时，这可用译码电路来解决。即当分为59时，则秒在计数计到54时，输出一延时高电平去打开低音与门，使报时声按500Hz频率呜叫5声，直至秒计数器计到58时，结束这高电平脉冲；当秒计数到59时，则去驱动高音1KHz频率输出而鸣叫1声。五、参考电路数字电子钟逻辑电路参考图如图1.3所示。图1.3数字电子钟逻辑电路参考图六、参考电路简要说明1.秒脉冲电路由晶振32768Hz经14分频器分频为2Hz，再经一次分频，即得1Hz标准秒脉冲，供时钟计数器用。2.单次脉冲、连续脉冲

7、这主要是供手动校时用。若开关K1打在单次端，要调整日、时、分、秒即可按单次脉冲进行校正。如K1在单次，K2在手动，则此时按动单次脉冲键，使周计数器从星期1到星期日计数。若开关K1处于连续端，则校正时，不需要按动单次脉冲，即可进行校正。单次、连续脉冲均由门电路构成。3.秒、分、时、日计数器这一部分电路均使用中规模集成电路74LS161实现秒、分、时的计数，其中秒、分为六十进制，时为二十四进制。从图3中可以发现秒、分两组计数器完全相同。当计数到59时，再来一个脉冲变成00，然后再重新开始计数。图中利用“异步清

8、零”反馈到/CR端，而实现个位十进制，十位六进制的功能。时计数器为二十四进制，当开始计数时，个位按十进制计数，当计到23时，这时再来一个脉冲，应该回到“零”。所以，这里必须使个位既能完成十进制计数，又能在高低位满足“23”这一数字后，时计数器清零，图中采用了十位的“2”和个位的“4”相与非后再清零。对于日计数器电路，它是由四个D触发器组成的（也可以用JK触发器），其逻辑功能满足了表1，即当计数器计到6后，再来一个脉冲，用7的瞬