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1、数字钟的设计与制作一．指标要求：1.显示时、分、秒。.采用24小时制。2.具有校时功能，可以对小时和分单独校时，对分校时的时候，停止分向小时进位。校时时钟源可以手动输入或借用电路中的时钟。3.为了保证计时准确、稳定，由晶体振荡器提供标准时间的基准信号。二．设计计算：1．总体方案设计：画出总体方框图原理框图并给出说明。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
2、体振荡器电路构成数字钟。总体方案设计如图（1）所示。图（1）2．单元电路设计：各功能块电路图，各部分定性说明以及计算分析。晶体振荡器电路：给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Ｈz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。石英晶体振荡器如图（2）所示，采用反2向器等元件构成。利用一个与非门的自我反馈使它工作在线性状态，然后利用石英晶体JU来控制震荡频率，电阻为反馈元件，电容C防止寄生振荡。图(2)分频器电路：由于石英晶体产生较高的32768HZ的频率，而电子钟需要秒脉冲，可采用分频电路实现，具体电路图如（3）
3、所示。先经过3次十六分频，在经过一次八分频最后得到脉冲信号。图（3）时间计数单元：因为电子钟有秒、分、时组成，分别60、60和24进制。采用一片4520接成60进制，4520的第一组4位二进制接成秒的个位，另一组接成秒的十位，“分”也为60进制,“时”为24进制。这两种进制的次序和二进制完全相同,只是模数不是2的整幂。采用反馈置零法清零,先按二进制计数器串联起来构成计数器,当计数状态达到所需的脉冲模值后,经过电路译码、反馈、产生复位脉冲将计数器清零,然后重新开始进行下一个循环。3（1）60进制计数器。电路如图（
4、4）所示。4520的第一组4位二进制构成10进制,第二组4位二进制构成6进制,因为二组都为16进制,而4520具有异步清零的功能。在第一组的4位二进制加法计数器中,当第十个脉冲来到时,此时它的四级触发器状态为“1010”,这时QDQB均为高电平。因为4520的清零端为高电平清零,所以QDQB经过2输入的与非门连接后输出给后一级反向器接到清零CR端,使第一组为10进制,第二组为6进制,当第一组清零的同时给第二组的加法计数器的CP端进行计数,而第一组的第6个脉冲进位到来时,此时第二组的触发器状态为“0110”,这时
5、QBQC均为高电平“1”,将它们经过二组输入与非门后,再经过一级反向器,送到计数器的清零端,在清零的同时,给上一级进位,从而利用了4520的异步清零的功能接成了60进制计数器。图（4）(2)24进制计数器。24进制计数器由4520和4510组成。当“时”个位计数器4510复零,进位输出端向“时”十位计数输出进位信号,当第24个脉冲来自“分”时计数器时位脉冲信号,到达时“时”个位计数器状态为“0100”,“时”十位计数器状态为“0010”即时的个位,计数器的输出QC和“时”十位计数的输出端QB均为高电平“1”。经
6、过与非门、再经过一级反向器,送到4510和4520的清零CR端,计数器复位清零。电路如图（5）所示。4图（5）译码与显示电路：译码是把给定的代码进行翻译,将时、分、秒计数器输出的四位二进制代码翻译为相应的十进制数,并通过LED显示器显示,通常LED显示器与译码器是配套使用的。我们选用的七段译码驱动器(74LS47)和数码管(LED)是共阳接法。LED显示器的3、8管脚接一起,限流电阻为200Ω和+5V联接。实际使用时a、b、c、d、e、f、g各段都应该接一个限流电阻,在图中略画出来。译码显示电路如图（6）所示。
7、图（6）校时电路：当电子钟接通电源或者计时发现误差时,均需要校正时间。校时电路分别实现对时、分的校准。由于每个机械开关具有抖动现象,因此用RS触发器作为去抖电路。采用RS基本触发器及单刀双掷开关,闸刀常闭于2点,每搬5动一次产生一个计数脉冲,实现校时功能。电路如图7所示。图（7）3．总体电路：6元器件选择(1)十进制加法计数器CB4510BE;(2)四位二进制计数器HEF4520BP;(3)晶体振荡器32768Hz;(4)反相器CC4049;(5)与非门CC4011;(6)BCD七段译码器74LS47;(7)共
8、阳数码管LED;(8)电阻、电容若干;(9)单刀双掷开关;(10)连接导线。二．安装调试具体调试步骤及方法:(1)用示波器检测石英晶振的输出信号波形和频率,输出频率应为32768Hz。(2)将32768Hz信号送入分频器,用示波器检查各级分频器的输出频率是否符合要求。(3)将1Hz秒脉冲分别送入时、分、秒计数器,检查各组计数器的工作情况。(4)观察校时电路的功能是否满足要求。(5)当分
