数字时钟

数字钟

摘要：本制作主要通过对置零复位法的应用，将十六进制74LS161芯片构成（00——59）六十进制的分、秒计数器和（00——23）二十四进制的时计数器；并将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态进行七段显示译码器译码，由数码管显示出来。形成真正意义上可计时的数字钟。

关键词：74LS161芯片,60进制转换,24进制转换,数码管.

1、设计任务及主要技术指标和要求

(1) 应用74LS161计数器和74LS00与非门设计六十进制的秒计数器和分计数器。

(2) 应用74LS161计数器和74LS00与非门和74LS08与门设计二十四进制时计数器。

(3) 可以实现自动和手动计时，并且能对时分秒分别校正。

(4) 使用数码管对以上进制译码、显示。

2、工作原理

(1)74LS161的引脚图和功能图。

74LS161功能图

其中L低电平，H为高电平。D1，D2，D3，D4为输入端，Q0，Q1，Q2，Q3

输出端CR为清零端，LD为置数端，P、T为允许端，CP为脉冲输入端。

(1)六十进制的秒计数器：

秒计数器采用60进制计时。将两片74LS161接成60进制计数器，秒的个位片为10进制，十位片为6进制。每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。

(2)六十进制的分计数器：

分计数器也采用60进制计时。将两片74LS161接成60进制计数器，分的个位片为10进制，十位片为6进制。每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“时计数器”的时钟脉冲。

(3)二十四进制的时计数器：

用时的个位输出Q3Q1(Q3Q2Q1Q0=1010)与非后Y1作为时的十位脉冲信号，同时用时的十位输出Q1(Q3Q2Q1Q0=0010)和时的个位输出Q2(Q3Q2Q1Q0=0100) 与非后Y2接时的十位芯片的清零端CR，最后把Y1和Y2经与门输出接到时的个位芯片的清零端CR。此时，整体上构成时的二十四进制计时。

(4)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一致，为使其功能更加完善，故还要在电路上加一个校时电路.

(5)设计秒，分和时电路

在1Hz的CP时钟信号下，74LS161(U6)的PE、TE、LD、CR都接高电平，74LS161(U6)正常工作，进行记数，当计数到1010时，通过与非门将Q3Q1与非后接到清零端CR，即在此时将第一个74LS161（U6）清零。同时接到74LS161(U5)的脉冲端CP(因为当CR等于0时，等于1所以时钟脉冲CP有效),于是它显示的是（0-9）。因为时钟脉冲是74LS161(U6)给出，将74LS161(U5)的PE、TE、LD、CR都接高电平，74LS161(U5)正常工作，进行计数，当计数到0110时，通过与非门将Q2Q1与非后接到清零端-CR，将74LS161（U5）清零，于是实现了显示（0-5）的进制，同时接到下一个74LS161（U4）的时钟脉冲端CP。

上述过程就实现了电子钟的60进制以及秒对分的进位。对分的实现和秒是一样的。分对小时的进位也是一样的。在这里就不多说了。对小时的实现：将第一个74LS161（U2）的PE、TE 端接到分的进位端，当分进位时，在CP时钟脉冲的作用下，它就记数一次，当他记数到1010时，通过与非门将它的Q3、Q0端与非之后接到一个与门的一个输入端（记作A端）,同时接到74LS161（U1）的脉冲端CP。将第二片74LS161（U1）的Q1与第一片的Q2通过与非门（即第一片（U2）为4第二片（U1）为2时）后接到与门的另一个输入端（记作B端）。把A端和B端通过与门之后接到第一片74LS161（U2）的清零端CR。将B端接到第二片的置零端CR，于是实现了（00-23）的小时显示。

(6)连接接完成后，接通电源，在1Hz的时钟脉冲下。这个模拟电子钟就开始工作了。

3电路组成部分

电路总体说明：

本数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”计数器，校时电路组成。秒信号产生器是整个系统的时基信号，由自动脉冲1HZ形成。标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”分别采用24进制，译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态进行七段显示译码器译码，通过六位LED七段显示器显示出来。校时电路时通过手动脉冲对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整。本数字钟使用六片74LS161,六片74LS00和一片74LS08设计而成。

4、设计步骤及方法

1.本设计使用的是清零法，每个74LS161的PE、TE、LD、CR都接高电平，当有脉冲信号时，74LS161能进行记数。

2.秒的设计：将两片74LS161接入电路，然后用清零法将其接成显（00—59）的进制，并将其输出端接在数码管上显示，来表示电子钟的秒。个位：CP接1Hz.用74LS161的输出

Q3Q1(Q3Q2Q1Q0=1010)与非后接到其清零端CR，此时它成为十进制计数器，显示的是（0—9）。

十位：用74LS161的输出Q2Q1(Q3Q2Q1Q0=0110)与非后接到其清零端CR，此时它成为六进制计数器，显示的是（0—5）。并将个位与非后的结果作为十位其脉冲输入端。

60进制状态转换图

3.分的设计：设计秒的方法设计一个电子钟的分。个位：秒的十位Q2Q1(Q3Q2Q1Q0=0110)

与非后接到CP端。用74LS161的输出Q3Q1(Q3Q2Q1Q0=1010)与非后接到其清零端CR，此时它成为十进制计数器，显示的是（0—9）。

十位：用74LS161的输出Q2Q1(Q3Q2Q1Q0=0110)与非后接到其清零端CR，此时它成为六进制计数器，显示的是（0—5）。并将个位与非后的结果作为其脉冲输入端。

60进制状态转换图

4.时的设计：将两片74LS161接入电路，然后用清零法先将一片接成十进制，然后用清零法将两片接成显示（00-23）的进制，并将其输出端接在数码管上显示，来表示电子钟的小时; 分的十位Q2Q1(Q3Q2Q1Q0=0110)与非后接到时的个位的CP端。用时的个位芯片输出

Q3Q1(Q3Q2Q1Q0=1010)与非后Y1作为时的十位脉冲信号，同时用时的十位芯片输出

Q1(Q3Q2Q1Q0=0010)和时的个位输出Q2(Q3Q2Q1Q0=0100) 与非后Y2接时的十位芯片的清零端CR，最后把Y1和Y2经与门输出接到时的个位芯片的清零端CR。此时，整体上构成时的二十四进制计时。

24进制状态转换图

5．以上的秒信号经秒计数器、分计数器、时计数器之后，分别得到“秒”个位、十位、“分”个位、十位以及“时”个位、十位的计时输出信号，然后送至译码显示电路，以便实现用数字显示时、分、秒的要求。

6．“时”、“分”、“秒”的个位脉冲信号都还可以设置手动校正，手动校秒时，将CP

接到手动脉冲端，同理手动校分，校时。

5、电路总体说明

该电路结构严谨，思路清晰，可操作性强，有实用价值。这里主要运用到中规模集成计数器74LS161的进制转换，数码显示管的译码、显示，以及一些基本的门电路。电路具有简单易懂，思路清晰，设计合理，功能比较齐全，用件较少的特点；但同时由于设备有限，设计上还会有一定的不足，在一些功能的实现上有所欠缺，如果有十进制计数器会更好的。

本电路主要由俩部分组成：数字计数器和数码显示管。数字记数器部分是由6片

74LS161、6个与非门和5个非门组成。分别将计数器接成6种进制，以显示出时、分、秒。并让起具有良好的进位。让其在1Hz的时钟脉冲下可以像电子钟一样工作。数码显示管部分是为了显示数字，将2进制转换为10进制，更利于直观显示。

6、设计所用器材

74LS161芯片（6片），74LS00芯片（2片）， 74LS04芯片（2片）；七段数码显示管（6个），导线（若干）；数字电路试验箱。

7、小结(通过课程设计收获和心得)

通过本次课程设计我对数字电子技术基础有了更进一步的了解与掌握，同时对各种芯片的认