基于Proteus的数字电子钟设计

基于Proteus的数字电子钟设计
作者：黄华飞
来源：《科技创新导报》 2014年第28期
黄华飞
(航空工业职业技术学院航空电气系湖南张家界 427000)
摘要:该文介绍了一种基于Proteus的数字电子钟电路的设计过程，电路主要包括多谐振荡电路、计数电路、译码显示电路和校时电路几个部分，并利用Proteus软件对设计电路进行了仿真调试，仿真结果正确无误，实现了既定功能。

关键词:Proteus 振荡器电子钟 CC4511
中图分类号:TP273
文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2014)10(a)-0101-02
《数字电子技术》是高职高专电子信息大类专业中的一门专业基础课程，学生在完成本门课程的学习后应达到掌握对该课程系统理解和综合运用的目的。

而在日常的《电子技术实验》中，往往只是对其中一个知识点的验证，实践性差，对整个课程缺乏系统的梳理。

因此，设计一个贴近实际生活，综合数字电子技术知识，但又不太复杂的实践项目就很有必要。

基于Proteus的数字电子钟即是基于此设计出来的。

电子钟亦称数显钟（数字显示钟），是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械时钟相比，直观性为其主要显著特点，且因非机械驱动，具有更长的使用寿命，相较石英钟的石英机芯驱动，更具准确性。

电子钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧院、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大地方便。

将其作为《数字电子技术》实践项目，能够极大的提高学生的学习兴趣。

1 设计思路
电子钟要正常工作需要一个标准的频率信号，这里我们用555定时器组成多谐振荡器来提供频率信号。

然后由74LS162构成60进制计数器，74LS163构成12进制计数器完成时、分、秒的计数，并通过CC4511译码在数码管上显示出来。

当然，时钟都可以设定时间，因此，还设计了校时电路。

其整机电路方框图如图1所示。

2 电路实现
2.1 多谐振荡器电路
设计中由555定时器构成的多谐振荡器提供周期为1秒的信号，而多谐振荡器的振荡周期约为，因此我们在与间增加一个可调电阻进行微调，确保信号能够更加准确，以满足我们的设计需要。

2.2 计数器
有了“秒”信号，则可根据60秒为1分，60分为1小时，24小时为1天的进制关系，分
别选定秒、分、时等计数器。

从这些计数器的输出端可以得到1分、1时、1天的时间进位信号。

在“秒”计数器中，因为是六十进制，即有60个“秒”信号才能输出一个“分”进位信号，故它有60个记忆状态，若用十进制表示这60个状态时，需要2位十进制的数（个位和十位），
这样，“秒”个位应是十进制，“秒”十位应是六进制，才能符合人们通常计秒数的习惯。

为
了便于应用8421码译码显示电路，“秒”计数器通常用2个十进制计数器集成块组成，然后采用反馈清零法使“秒”十位变成六进制，最后个位、十位合起来实现六十进制。

“分”计数器
和“秒”计数器的组成完全相同。

在这里选用了两块74LS162十进制计数器来实现六十进制计数。

为了增加内容的全面性，在时计数器设计时，我们选用了74LS163二进制计数器来实现十
二进制计数。

2.3 译码显示电路
译码显示电路的功能是将“秒”、“分”、“时”计数器中每块集成块的输出翻译成七段
数码管能显示出十进制数所要求的电信号，然后再经数码管将相应的数字显示出来。

本设计译
码显示电路采用CC4511，功能表见表1。

2.4 校时电路
当数字钟的走时同标准时间不相符合时，必须对时、分、秒予以校准。

实现校时电路的方
法很多，本设计如图2所示，SW1、SW2分别用来实现“时”、“分”的校准。

其基本思路是断
开原来正常的分输入信号即秒电路的进位信号，把频率从可以人为控制的手动脉冲接入，从而
实现快速的人为的分计数，当到达准确的数值后再接入正常的计数脉冲，进行正常的显示。

3 电路仿真
利用电路仿真软件对图2电路进行仿真调试，在仿真过程中，按下SW1对“时”进行校正，按下SW2对“分”进行校正，当前小时调整到11，分钟调整到13。

数码管正确显示，系统能够正确的进位，达到了设计要求。

4 结语
该文详细阐述了数字电子钟的设计过程，包括多谐振荡电路、计数电路、译码显示电路和
校时电路的设计，最后利用Proteus软件进行仿真调试，实现了数字电子钟的基本功能。

该设
计贴近生活，对完成《数字电子技术》学习的学生来说，难度也适中，可作为《数字电子技术》后进行课程设计的一个典型作品。

参考文献
[1] 龙治红，谭本君，黄华飞.数字电子技术[M].北京：北京理工大学出版社，2010.
[2] 阎石.数字电子技术[M].2版.北京:高等教育出版社，2003.
[3] 姜邈.电子线路课程设计指导书[M].北京:高等教育出版社，1994.
[4] 熊建平.基于Proteus压控变色彩灯控制电路设计[J].电子设计工程，2014（8）:162-164.。