数字电路课程设计 (10)

（课程设计时间：2010年07月5日——2010年07月9日）

一、设计目的

1. 掌握数字钟的设计方法和调试方法。

2. 掌握计数器、译码器的用法。

3. 学会解决实际中出现的问题，如数字钟的校准问题。

二、设计任务

设计一个数字时钟, 基本功能如下：

1．以24小时为一个计数周期。

2．具有“时”（00～23）、“分”（00～59）、“秒”（00～59）数字显示。

3．系统具有校正时间功能，能分别进行秒、分、时的校正。

（系统的扩展功能：定时控制）

三、设计方案

数字钟电路系统由主体电路和扩展电路两大部分组成。其中主体电路完成数字钟的基本功能，显示秒、分、时的计时装置，它具有走时准确、稳定性好和使用方便等优点，扩展电路完成数字钟的定时控制扩展功能。

系统的工作原理是：振荡器产生的稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准，然后经分频器输出标准脉冲。秒计数器计满60后向分计数器进位，分计数据计满60后向小时计数器进位，小时计数器按照“24进1”规律计数。计数器的输出分别经译码器送显示器显示。计时出现误差时可以用校正电路校时、校分、校秒。数字钟电路系统的组成框图如图9-1所示。

1．秒脉冲产生电路

数字电子钟应具有标准的时间源，用它产生频率稳定的1比脉冲信号，称为秒脉冲，由于它直接影响到计时器走时的准确度，本实验首先采用555定时器产生1KHz 的频率信号，再用74LS160制成两个十分频一个五分频的计数器，一个D触发器做成二分频计数器，最后产生1Hz的脉冲信号。

A1

555_VIRTUAL

GND

DIS OUT

RST VCC

THR CON

TRI R148k¦¸R348k¦¸C110nF

C210nF

VDD 5V 1

3

2VCC

5V

U4

74LS160D Q A 14

Q B 13Q C 12Q D

11

R C O

15

A 3

B 4

C 5D

6

E N P 7E N T

10

~L O A D 9~C L R

1

C L K

2

U1

74LS160D

Q A 14Q B 13Q C 12Q D

11

R C O

15

A 3

B 4

C 5D

6

E N P 7E N T

10

~L O A D 9~C L R

1

C L K

2

U3

74LS160D Q A 14Q B 13Q C 12Q D

11

R C O

15

A 3

B 4

C 5D

6

E N P 7E N T

10

~L O A D 9~C L R

1

C L K

2

VCC

5V U5

NC7S00_5V

U6A

74LS74D

1D

2

1Q

5

~1Q

6

~1CLR

1

1CLK 3~1PR

4

09

VCC 4

VCC

7

VDD

6

11

12

5

8

10

2．计数、译码、显示电路

图9-1数字钟电路系统框图

获得秒脉冲信号后，可根据60s 为l min ，60min 为1h ，24h 为一个计数周期(一天)的 计数规律，分别确定秒、分、时的计数器。由于秒和分的显示均为60进制，因此它们可由

二级十进制计数器组成，其中秒和分的个位为十进制计数器，十位为六进制计数器，可采用

置零法来实现。 用四片74LS160计数器完成分秒的六十进制。

六十进制仿真图

时计数器应为二十四进制计数器，也可采用二片74LS160集成电路利用置零法来实现。当时计数器输出的第24个进位信号时，时计数器应该复位，即完成一个计数周期。

二十四进制仿真图

3．校时电路

校时电路的作用是当计时器刚接通电源或走时出现误差时，进行时间的校准。图9-4所示是一种实观时、分、秒校准的参考电路。开关K1、K2、K3分别作为时、分、秒校准的控制开关。当K1、K2闭合，K3接G3门的输入端时，G1~G3门的输出均为1，G4门输出为0，G5门输出为1，秒信号经G6门送至秒个位计数器的输入端，计时器进行正常计时。

(1) 时校准：当开关Kl打开，K2闭合，K3接G3门的输入端时，G1门开启，G2门关闭，秒信号直接经G6和G1门送至时个位计数器．从而使时显示器每秒钟进一个数字，

图9-4 校时控制电路

以实现快速的时校准，校准后将K1重新闭合。

(2) 分校准：当开关K1闭合，K2打开，K3接G3门的输入端时，这时秒信号只能通过G6和G2门直接送至分个位计数器，这时分计数器快速计数，当分校准后将K2闭合。

（3）秒校准：当开关K1、K2闭合，K3接G4门的输入端时，G4门输出为1，使G5门开启，周期为0．5s的脉冲信号(可由秒脉冲信号分频获得)通过G5、G6门，并送至秒个位计数器，使秒计数器的计数速度提高一倍，加快了秒显示器的校准速度。当秒显示器校准后，将K3恢复与G3门的输入端相接，这时计时器的各位显示器将按校准后的时间进行正常计时。

4.扩展电路（定时控制）