数字时钟课程设计--数字钟的设计

数字时钟课程设计--数字钟的设计

信息科学与工程学院

课程设计任务书题目：数字钟的设计

学号：

姓名：

专业：

课程：计算机电路基础

指导教师：职称：

完成时间：2013年5月----2013年6月

信息科学与工程学院制

2013年6 月8 日

数字时钟的设计

1设计内容及方案

1.1设计目的

1、熟悉集成电路的引脚安排；

2、掌握个芯片的逻辑功能及使用方法；

3、了解各个芯片的组成及工作原理；

4、设计并制作一个数字钟；

5、巩固所学知识，增强自身动手及应用能力。

1.2设计要求

用集成计数器74LS160或74LS163及适当的逻辑器件设计电子时钟，设计基本要求：

1、准确计时，用数码管显示时、分和秒；

2、小时以24小时计时。

设计扩充要求：设计时间校正功能

1、能够进行时间校准，可以对时，分单独校时；

2、设计“闹”钟功能。

2实验原理及所用元件

数字时钟是由秒、分和时的个、十位构成，其中个位是十进制、十位是六进制（小时的十位是二进制）。用一个时钟控制多个计数器来计时。用到TTL型MSI同步计数器中的74160型（十进制异步清零）和74163型（十六进制同步清零）计数器。还有时钟、显示屏、逻辑门、开关、高低电平等。

计数器介绍

3设计思路及电路

3.1 设计思路

设计这个数字钟电路的各个单元电路：时、分、秒计数电路及控制校准部分。

秒是六十进制，所以它们的个位用十进制的计数器，十位用十六进制的计数器，然后再用逻辑门电路调整。分钟也是六十进制，都用十六进制的计数器，然后调整。小时用两个十六进制的计数器，然后调整。用一个时钟控制电路，并通过逻辑门电路实现进位。

电路图绘制注意事项：

（1）元器件布局合理、排列均匀、图面清晰、便于阅读。

（2）先依次画出各单元电路，分别进行调试。

（3）图形符号标准，适当标注。

（4）连线应为直线，尽量少交叉和折弯。

3.2 秒电路设计

个位是十进制，所以用十进制的74160型计数器，十位为六进制，用十六进制的74163型计数器，并改成六进制计数器。

电路设计如下：

此处

个位计数器的清零端、计数控制端、置入端接高电平。时钟输入端接时钟，并且个位、十位接同一个时钟。

个位的进位端接到十位的计数控制端。十位计数器的输出B、C相与非，因为当计数器计到6时，D、C、B、A分别为0110。相与非后为0，接到它的。

清零端，可以实现六进制。

在相与端接一个非门，因为清零端是低电平有效，所以加上非门后变成高电平，以便于给分钟个位的计数器一个计数信号，实现由秒到分钟的进位。

3.3 分钟电路设计

个位和十位都用十进制的74163型计数器，并改成六十进制计数器。

电路设计如下：

个位计数器右端M处是秒的十位计数器来的进位，接到计数控制端，使分钟计数器开始工作。

分钟的个位计数器的B、D相与非，因为当计数器计到10时D、C、B、A 分别是1010，与非后是0。接到清零端后，实现十进制。并且再在与非项端接上一个非门，使之变成高电平，用来给小时的个位计数器一个计数信号，使其工作。

因为十六进制的74163型计数器进位端RCO端满足A、B、C、D都为1时才进位，很明显计数器只能寄到十或六，所以可以用它来实现进位。

其它的与秒电路相同。

3.4 小时电路

个位、十位都用十六进制的74163型计数器。

电路设计如下：

3.5 校准设计

校时电路是计时器中不可少的一部分因为当即时间与计时器时间不一致时，就需要校时电路予以校正。

1. 先设计一个总开关。在时钟总输入端加上一个开关1，就可以控制整

个电路。

2. 在秒的个位计数器的X处加上一个开关电路○1校准秒。开关2是暂

停开关，开关3是校准秒的。

如图所示：

这个校准电路可以实现在调秒时，分钟和小时不变。

3. 校准分钟设计：

在给分钟进位的M处，加上一个开关4，开关另一端接高电平。当要调分钟时打开暂停开关2，然后闭合开关4。就可以给计数控制端一个持续的技术信号，使其工作频率与秒相同，。当调到正确时间时打开开关4即可。

4. 校准小时设计：

在给小时进位的N处，加上一个开关5，开关另一端接到高电平上。其原与开关4相同

这样用这五个开关就实现了时、分、秒的校准。

最后，将各个电路前后连接起来，进行调整，使电路图清晰、明了。

3.6 闹钟设计

闹钟的实现需要7486型比较器，每个7486配四个开关用以输入想要定制的十六进制字符。

将输入端A连在高电位上，将输入端B连在显示器上，将输出端Y连接到异或门上，将异或门连接到铃上。该处没有铃，用灯代替，灯亮铃响。

3.7电路总图如下