多功能数字时钟设计说明书

电子技术综合训练

设计报告

题目：多功能电子钟的设计

姓名：

学号：

班级：

同组成员：

指导教师：李恒杰

日期：2011年12月30日

摘要 (3)

一、设计任务和要求 (4)

1.1设计任务 (4)

1.2基本要求： (4)

1.3扩展功能： (4)

二、系统设计： (4)

2.1系统基本要求 (4)

2.2系统方案设计 (4)

2.2.1总体设计原理方框图 (4)

2.2.2系统工作原理 (5)

2.3系统的单元电路设计 (6)

2.3.1秒脉冲电路 (6)

2.3.2在分和秒之间显示“：”的设计 (8)

2.3.3.译码驱动及显示单元电路设计 (9)

2.3.4 校时单元电路设计 (11)

2.3.5整点报时的设计 (12)

三．系统仿真 (13)

总仿真图12所示 (13)

四．电路安装、调试与测试 (15)

4.1电路安装焊接 (15)

4.2电路的调试 (16)

4.2.1数码管的调试 (16)

4.2.2各个部分的调试。 (16)

4.2.3总电路的调试 (18)

4.3 电路测试 (18)

4.3.1功能测试 (18)

4.3.2性能测试 (18)

五、结论 (18)

六、参考文献 (19)

附录： (22)

1. 用到器件的管脚图....................................................................... 错误！未定义书签。23

2.电路调试的实物图 (24)

电子钟是采用数字电路实现对时,分,秒.数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品，因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

这份设计报告主要介绍了一种以石英晶体振荡器为脉冲信号，以74ls161为主体，以数码管为显示器件的数字钟电路的设计。电子钟用石英晶体振荡器等组成的多谐振荡器为脉冲信号，频率为1Hz。其主体分两个部分，计时电路和校时电路。计时电路以数字形式显示时、分、秒，其中秒和分为60进制，时为24进制，校时电路可对分和时进行校时，当达到整点时会自动报时

关键词：数字钟、校时、石英晶体振荡器、整点报时

一、设计任务和要求

1.1设计任务

设计一个多功能电子钟并制作完成

1.2基本要求：

1、数字形式显示时、分、秒，在分和秒之间显示“：”，并按1次/秒的速度闪烁；

2、每日以24小时为一个记时周期；

3、有校正功能，能够在任何时刻对电子钟进行方便的校正；

4、电源：220V/50HZ的工频交流电供电；①

5、按照以上技术要求设计电路，绘制电路图，对设计的电路用Multisim进行仿真，用万用板焊接元器件，制作电路，完成调试、测试，撰写设计报告。

1.3扩展功能：

整点时刻通过蜂鸣器给出提示。

二、系统设计：

2.1系统基本要求

在本设计中电路是由中小规模集成电路组成多功能电子时钟，对于一个具有计时、校时、报时、显示等基本功能的数字钟主要由振荡器、计数器、译码器、显示器、校时电路、报时电路等六部分组成。用石英晶体振荡器构成振荡器产生的信号经过分频器得到秒脉冲，秒脉冲送入计数器计数，计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器译码，并通过显示器显示时间。

2.2系统方案设计

2.2.1总体设计原理方框图

①注：直流电源部分仅完成设计即可，不需制作，用实验室提供的稳压电源调试，但要求设计的直流电源能够满足电路要求）

如下图1：

图1.多功能电子钟系统组成框图

2.2.2系统工作原理

由振荡器产生的稳定的标准秒脉冲作为数字时钟的时间基准。秒计数器计满60后向分计数器进位，分计数器计满60后向时计数器进位，小时计数器按照24进1的规律计数。计数器的输出经译码器送显示器。计时出现误差时可以用校时电路进行校时。

1）振荡器电路：石英晶体振荡器通过分频得到1Hz 的秒脉冲

2）时间计数器电路：时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，而根据设计要求，时个位和时十位计数器为24进制计数器。

3）译码驱动电路：译码驱动电路将计数器输出的8421BCD 码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。

4）校时电路：当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正。

5）整点报时电路：在时间出现整点前数秒内,数字钟会自动报时,以示提醒.其作用方式是发出连续的或有节奏的音频声波。

6）直流稳压电源：本设计采用的直流稳压电源，输入为220V的交流电，输出为5V左右的稳定电压。

2.3系统的单元电路设计

2.3.1秒脉冲电路

1.晶体体振荡器电路

采用石英晶体振荡器。使用振荡频率为32768Hz的石英晶体和反向器构成一个稳定性好、精度高的时间信号源。改变电容C可以对振荡器的频率进行微调，再通过一个反相器，输出32768Hz的方波，将此方波的频率进行15次二分频后，在输出端刚好可得到频率为1Hz的脉冲信号。

2. 芯片的选择

考虑到设计成本的限制以及常见性选择74LS161作为计数器。

1)芯片的介绍

74LS161为可预置的4 位二进制同步计数器，74LS161 的清除端是异步的。当清除端CLEAR 为低电平时，不管时钟端CLOCK 状态如何，即可完成清除功能。74LS161 的计数是同步的，靠CLOCK 同时加在四个触发器上而实现的。关于更详细的介绍请查看相关的数据手册，在此不再赘述。其引脚图见附录2。

3.计数电路的设计

时间计数单元有时计数、分计数和秒计数等几个部分。时计数单元一般为24进制计数器，其输出为两位8421BCD码形式；分计数和秒计数单元为60进制计数器，其输出也为8421BCD码。

1）60进制计数器

由74ls161构成的60进制计数器，将一片74ls161设计成10进制加法计数器，另一片设计成6进制加法计数器。两片74ls161按反馈清零法串接而成。秒/分计数器的十位和个位，输出脉冲除用作自身清零外，同时还作为分计数器的输入脉