多功能数字钟电路设计指导书及仿真图,绝对能用
多功能数字钟的电路设计报告书
多功能数字钟的电路设计报告书数字电子技术课程设计课程设计专用封面设计题目: 数字钟所修课程名称: 电子课程技术课程设计2009 年 12月 07 日至2009年 12 月修课程时间:18日完成设计日期: 2009 年 12 月 18 日评阅成绩:评阅意见:____工学院____学院__2007_级__电气及其自动化专业姓名________ 学号_______________ 评阅教师签名: 年月日………………………………,密,………………………………,封,………………………………,线,………………………………第 1 页共 10 页数字电子技术课程设计多功能数字钟的课程设计一、设计题目:多功能数字钟的电路设计二、设计要求:1.能直接显示时、分、秒的数字钟，要求二十四为一计数周期。
2.当电路发生走时误差是具有快速校准时、分、秒的功能。
3.整点自动报时，在离整点10s时，便自动发出鸣叫声，步长10s，当鸣声结束时正好为整点。
4.要求电路主要采用中规模集成电路，电源电压+5V. 三、题目分析:数字电子钟由信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路等组成。
秒脉冲发生器是数字钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量，在此次实验中用555定时器来实现。
将标准秒脉冲信号送入“秒计数器”，该计数器采用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，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。
“时计数器”采用24进制计数器，可以实现一天24h的累计。
译码显示电路将“时、分、秒”计数器的输出状态经七段显示译码器译码，通过六位LED显示器显示出来。
为了使数字钟的功能更加完善，增加了整点报时环节和校时环节。
整点报时电路是根据计时系统的输出状态产生一个脉冲信号，然后去触发音频发生器实现报时。
多功能数字钟电路的设计与仿真_上海大学
电子技术课程设计报告——多功能数字钟电路的设计与仿真上海大学机自学院自动化系电气工程及其自动化专业:***学号:******指导老师:徐昱琳2015年6月26日一、任务及要求用中小型规模集成电路设计一个多功能数字钟电路，在EDA软件上完场硬件系统的仿真。
多功能数字钟电路的技术指标如下：①时间以24小时为一个周期;②数值显示时、分、秒;③有校时功能,可以分别对时及分进行单独校时,使其校正到标准时间;④具有整点报时功能,当时间到达整点前5秒进行蜂鸣报时;⑤具有闹钟功能，当时间到达预设的时间进行蜂鸣闹铃；⑥为了保证计时的稳定及准确须由石英晶体振荡器提供时间基准信号。
二、数字钟介绍。
数字钟的构成：数字式计时器应由秒发生装置、计秒，计分，计时部分、时间显示部分、时间校正和闹钟报时等几部分组成。
所涉及的电子器件主要有振荡器、加法计数器、译码器、显示器、寄存器、比较器等。
其中，振荡器组成标准秒信号发生器；由不同进制的计数器、译码器和显示器组成计时，显示系统；寄存器和比较器构成定点报时系统。
其结构原理图如下：三、详细的电路模块及电路设计过程如下：（1）、秒脉冲器。
秒脉冲器可以产生频率为1Hz的方波信号。
其精确程度直接影响到电子钟计时的精确程度。
实验要求使用石英晶体振荡器作为秒脉冲器，提供时间基准信号。
石英晶体构成的秒脉冲器结构图如下：CD4060由一振荡器和14级二进制串行计数器位组成。
其中的振荡器与石英电路构成石英振荡器，可产生频率为32768Hz=2^15Hz的方波信号。
再通过14级二进制计数器分频。
通过14次分频后可产生频率为2Hz的方波信号。
再将2Hz 的方波信号通过D触发器进行分频，可获得频率为1Hz的秒脉冲信号。
74LS74芯片介绍：74LS74是双路D 型上升沿触发器，带独立的数据（D）输入、时钟（CP）输入、设置（SD）和复位（RD）输入、以及互补的Q和Q输出。
设置和复位为异步低电平有效，且不依赖于时钟输入。
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实验1多功能计时电路的设计——数字钟1.1 实验目的1．通过实验掌握十进制加法计数、译码、显示电路的工作过程。
2．通过实验深入掌握电路的分频原理和数字信号的测量方法。
3．熟悉集成电路构成的计数、译码、显示器件的外部功能及其使用方法。
1.2 实验要求1．秒信号发生电路：为计时器提供秒信号2．计时电路：完成0分00秒～9分59秒的计时功能。
3．清零电路：具有开机自动清零功能；在任何时候，按动清零开关，可进行计时器手动清零。
4．译码显示电路：显示计时电路产生的数字信息。
5．系统级联调试：将以上电路进行级联完成计时器的所有功能。
1.3 实验原理及框图图1.1 三位计时器示意图计时电路示意图如图1.1所示，计时电路完成计时功能，并且将计时结果传送至显示电路，进而实现显示功能。
原理框图如图1.2所示，主要由计时电路，秒信号发生电路，清零电路和译码显示电路组成。
计时电路在秒信号的作用下，产生0:00~9:59的循环计时，清零电路控制计时电路的清零端，实现时钟的清零，最终将计时电路的输出送至译码显示电路，实现时钟的显示。
图1.2 数字钟的原理框图1.4 单元电路设计1．秒信号发生电路图1.3 秒信号发生电路秒信号发生电路为计时电路提供驱动信号，电路原理如图1.3所示。
为提供较为精确的秒信号，本设计中振荡电路采用215Hz 的石英晶体管为主体的晶振电路，并作为电路的秒信号源。
由于振荡电路产生的源信号为215Hz ，而秒的基准信号频率为1Hz ，则需要对215Hz 信号进行分频，得到1Hz 信号。
分频器采用CD4060和74LS74来实现，CD4060为14位二进制串行计数器，各管脚功能如表1.1所示，功能表如表1.2所示。
虽然CD4060内部有14级由T 触发器构成的二分频器，但实际输出端只有10个：Q 4~Q 10、Q 12~Q 14。
Q 1~Q 3以及Q 11并不引出。
CP 1̅̅̅̅、CP 0̅̅̅̅̅、CP 0为晶振电路的引出端，需接外部石英晶体。
多功能数字钟电路设计
多功能数字钟电路设计
1.时钟显示：设计一个数字时钟显示电路，可以显示当前的时间（小
时和分钟）。
可以使用七段显示器来显示数字。
2.闹钟功能：设计一个闹钟功能，可以设置闹钟时间，并在到达闹钟
时间时发出提示声音或闹铃。
3.温度显示：设计一个温度传感器电路，并将当前温度显示在数字时
钟上。
4.日历功能：设计一个日历功能，可以显示当前的日期和星期。
5.定时器功能：设计一个定时器功能，可以设置一个特定的时间间隔，并在到达时间间隔时发出提示声音或闹铃。
6.闹钟休眠功能：设计一个闹钟休眠功能，可以设置一个特定的时间
间隔，在此时间间隔内按下按钮可以将闹钟功能暂时关闭。
7.闹钟重复功能：设计一个闹钟重复功能，可以设置一个特定的时间
间隔，使闹钟在每天相同的时间段重复响铃。
8.亮度调节功能：设计一个亮度调节功能，可以调整数字时钟的显示
亮度。
这些功能可以根据需求进行组合设计，可以使用逻辑门、计数器、显
示器驱动器、温度传感器、按钮等元件来完成电路设计。
多功能数字钟电路设计
课程设计课程名称电子技术课题名称多功能数字钟专业班级学号姓名指导教师2012年12月3日设计内容与设计要求一．设计内容：1、准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间；2、小时计时要求“24翻1”，分和秒的计时为60进制。
3、可手动较正:能进行时、分、秒的时间校正，只要将开关置于手动位置，可对时、分、秒进行手动脉冲输入调整或连续脉冲输入的校正。
4、整点报时：整点报时电路要求在每个整点前鸣叫5次低音（500HZ）,整点时再鸣叫1次高音（1000HZ）。
5、闹铃功能。
二、设计要求：1、思路清晰，给出整体设计框图和总电路图；2、单元电路设计，给出具体设计思路和电路；3、写出设计报告；主要设计条件1．提供调试用实验室；2．提供调试用实验箱和电路所需元件及芯片；说明书格式1．课程设计封面；2．任务书；3．说明书目录；4．设计总体思路，基本原理和框图（总电路图）；5．单元电路设计（各单元电路图）；6．安装、调试步骤；7．故障分析与电路改进；8．总结与体会；9．附录（元器件清单）；10．参考文献11、课程设计成绩评分表进度安排第14周星期一:课题内容介绍和查找资料；星期二:总体电路设计和分电路设计；星期三:电路仿真,修改方案星期四:确定设计方案，拟订调试方案,画出调试电路图,安装电路；星期五:安装、调试电路；第15周星期一~二: 安装、调试电路；星期三：验收电路；星期四~五:,写设计报告，打印相关图纸；星期五下午:带调试电路板及设计报告书进行答辩；整理实验室及其它事情。
一设计总体思路 (1)1.总体思路 (1)2.基本原理和框图 (2)3.总电路图 (3)二单元电路设计 (4)1.秒计数单元 (4)2.分计数单元 (5)3.时计数单元 (5)4.调时电路 (6)5.闹钟电路 (7)6.分频器 (9)7.整点报时模块 (10)三安装、调试步骤 (11)四故障分析与电路改进 (12)五总结和体会 (12)一设计总体思路1．总体思路数字钟由函数脉冲发生器、分频器、计数器、译码显示、报时等电路组成。
多功能数字钟电路的设计与制作
多功能数字钟电路的设计与制作一、设计任务与要求设计和制作一个多功能数字钟，要求能准确计时并以数字形式显示时、分、秒的时间，能校正时间，准点报时。
二、方案设计与论证1．数字钟设计原理数字电子钟一般由振荡器、译码器、显示器等几部分电路组成，这些电路都是数字电路中应用最广的基本电路。
振荡器产生的1Hz的方波，作为秒信号。
秒信号送入计数器进行计数，并把累计的结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。
“秒”的计数、显示由两级计数器和译码器组成的六十进制计数电路实现；“分”的计数、显示电路与“秒”的相同；“时”的计数、显示由两级计数器和译码器组成的二十四进制计数电路实现。
所有计时结果由七段数码管显示器显示。
用4个与非门构成调时电路，通过改变方波的频率，进行调时。
最后用与非门和发光二极管构成整点显示部分。
2．总体结构框图如下：图14 总体框图三、单元电路设计与参数计算 1．脉冲产生电路图15 晶振振荡器原理图 图16 555定时器脉冲产生电路原理图振荡器可由晶振组成(如图15)，也可以由555定时器组成。
图16是由555定时器构成的1HZ 的自激振荡器，其原理是：第一暂态2、6端电位为Vcc 31，则输出为高电平，三极管不导通，电容C 充电，此时2、6端电位上升。
当上升至大于Vcc 32时，输出为低电平，三极管导通，电容C 放电，此时2、6端电位下降，下降至Vcc 31时，输出高电平，以此循环。
根据公式CR R f )2(43.121+≈得，此时频率为0.991。
图17 555定时器波形关系 图18 555定时器产生1Hz 方波原理图2．时间计数电路图19 74LS161引脚图74LS161功能表11 21 C 1 R C 2 RO来自脉冲产生电路的信号先后经过一个十进制计数器和六进制计数器，分别得到“秒”个位、十位后，用六进制计数器得信号再经过一个十进制计数器和六进制计数器得到“分”个位、十位以及“时”个位、十位的计时。
多功能数字钟的电路设计
多功能数字钟的电路设计
1.时钟计数器：使用数字逻辑门和触发器组成的计数器电路，用于实
现时钟的计数功能。
计数器需要能够准确地计时，并能够在到达一定计数
值时进行复位操作。
2.时钟显示器：使用数码管显示器来显示当前的时、分、秒。
每个数
码管都需要能够接收计数器输出的数值，并将其转换成对应的数字显示。
3.按键输入：多功能数字钟通常会包括一些功能设置，例如闹钟、日期、温度等。
因此需要设计一个按键输入电路，用于接收用户的按键输入，并实现对应的功能操作。
4.闹钟功能：在设计中可以添加一个闹钟电路，用于在特定时间发出
警报。
这个电路可以通过比较计数器的当前值和闹钟设定的时间值来判断
何时触发警报。
5.温度传感器：如果需要实现温度显示的功能，可以添加一个温度传
感器，将温度值转换成数字信号，并通过数码管显示出来。
6.日期功能：类似于时钟显示器，设计一个可以显示日期的电路。
可
以通过按键输入来设置日期，并将其显示在数码管上。
7.电源电路：为了供电整个电路，需要设计一个合适的电源电路，可
以通过插座或电池为电路提供稳定的电源。
在电路设计过程中，需要注意的是不同功能模块之间的连接与通讯方式，以及合理的信号处理和控制逻辑。
同时，还要考虑电路的稳定性、抗
干扰能力和功耗等方面的设计要求。
多功能数字时钟电路设计与制作
《多功能数字时钟电路设计与制作》课程设计报告班级：电子信息科学与技术2班学号：姓名：刘洪岩指导教师：杨磊2014 年 11月 5日目录一、内容摘要 ................................................................................................- 3 -二、实验目的 ................................................................................................- 3 -三、设计内容及要求 .....................................................................................- 3 -1、基本功能.............................................................................................................. - 3 -2、扩展功能.............................................................................................................. - 3 -四、总设计原理 ............................................................................................- 4 -1、数字电子时钟组成原理........................................................................................ - 4 -2、主要电路设计....................................................................................................... - 5 -1）、振荡电路..................................................................................................... - 5 - 2）、时间计数器电路.......................................................................................... - 5 -A、秒钟、分钟计数器 ................................................................................ - 5 -B、小时计数器 ........................................................................................... - 5 -3）、校时系统..................................................................................................... - 6 -A、秒钟清零............................................................................................... - 6 -B、分钟、小时校时 .................................................................................... - 7 -4）、整点报时系统 ............................................................................................. - 7 - 5）、星期系统..................................................................................................... - 7 - 6）、闹钟系统..................................................................................................... - 8 - 7）、LED灯系统.................................................................................................. - 8 -五、总电路设计图.........................................................................................- 9 -六、仿真软件 ................................................................................................- 9 -七、心得体会 .............................................................................................. - 10 -八、附录...................................................................................................... - 10 -1、所用芯片............................................................................................................ - 10 -2、参考文献............................................................................................................ - 11 -多功能数字钟的电路设计与制作一、内容摘要数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性与直观性，且无机械装置具有更高的使用寿命，因此得到了更广泛的使用。
多功能数字钟的电路设计与仿真
长沙学院电子技术课程设计说明书题目多功能数字钟地电路设计系(部)电子信息与电气工程系专业(班级)电子信息工程（2）班姓名粟青松学号2013044232指导教师张海涛.陈希.龙英.刘亮.起止日期2015.6.15-2015.6.19电子技术课程设计任务书(28)系（部）：电子信息与电气工程系专业：电子信息工程指导教师：张海涛目录1 设计方案 (1)1.1设计方案原理构思 (1)1.1.1 设计主要原理 (1)1.1.2 设计电路原理框图 (1)1.2各模块电路分析 (2)1.2.1 1Hz标准脉冲发生器 (2)1.2.2 译码显示电路 (3)1.2.3 计数器电路 (4)1.2.4 校时电路 (5)1.2.5 闹钟电路 (6)1.2.6 整点报时电路 (7)1.3多功能数字钟总体设计电路图 (9)2 仿真调试 (11)2.1总体仿真图 (11)2.2各个功能仿真调试 (11)2.2.1 校时电路仿真调试 (11)2.2.2 闹钟电路仿真调试 (12)2.2.3 整点报时电路仿真调试 (13)3 结果分析与总结 (15)3.1分析总结 (15)3.2遇到问题及解决方法 (15)参考文献 (15)1 设计方案1.1 设计方案原理构思1.1.1 设计主要原理该设计主要由以下几部分组成:震荡器、分频器、秒计数器、分计数器、时计数器、BCD-七段显示译码/驱动器、LED七段显示数码管、时间校准电路、整点报时电路还有闹钟电路.数字钟数字显示部分，采用译码与二极管串联电路，将译码器、七段数码管连接起来，组成十进制数码显示电路，即时钟显示.要完成显示需要6个数码管，七段地数码管需要译码器才能正常显示，然后要实现时、分、秒地计时需要60进制计数器和24进制计数器，在在仿真软件中发生信号可以用函数发生器仿真，频率可以随意调整.60进制可能由10进制和6进制地计数器串联而成，频率振荡器可以由晶体振荡器分频来提供，也可以由555定时来产生脉冲并分频为1Hz.计数器地输出分别经译码器送倒显示器显示.计时出现误差时,可以用校时电路校时、校分.整点报时电路利用逻辑门，使当各译码器输出满足整点时，蜂鸣器导通.闹钟电路通过比较器比较当前时间与设计地闹钟时间，相等时同样蜂鸣器导通.1.1.2 设计电路原理框图电路原理框图如图1-1所示：图1-1数字钟电路原理框图1.2 各模块电路分析 1.2.1 1Hz 标准脉冲发生器振荡器可由晶振组成，也可以由555与RC 组成地多谐振荡器.由555定时器得到1kHz 地脉冲，功能主要是产生标准秒脉冲信号和提供功能扩展电路所需要地信号.多谐振荡器也称无稳态触发器，它没有稳定状态，同时无需外加触发脉冲，就能输出一定频率地矩形脉冲（自激振荡）.用555集成电路实现多谐振荡，需要外接电阻R1、R2和电容C ，并外接+5V 地直流电源.脉冲频率为：()()kHz Hz C R R f 19952ln 105024512ln 215121≈=⨯⨯⨯+=⨯+=-标准脉冲发生器电路图如图1-2所示：图1-2标准脉冲发生器电路图表1-11.2.2 译码显示电路数字钟地译码显示电路由译码器4511BP和共阴极LED七段显示数码管组成,为避免译码器输出地电压过高，在译码器地输出和数码管地输入之间串联一个100Ω地电阻.译码驱动电路将计数器输出地8421BCD码转换为数码管需要地逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够地工作电流.4511BP是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器地BCD 码—七段码译码器，特点如下：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能地CMOS电路能提供较大地拉电流.可直接驱动LED显示器.4511BP地逻辑功能表如表1-2所示：表1-2 4511BP地逻辑功能表要使译码器能正常工作，LT和BI脚要接高电平，EL要接低电平，译码器地输入接计数器地输出端，而译码器地输出端则接对应数码管地输入端.在数字钟地设计中，一共需要6块译码显示器，分别是小时显示地2块，分钟显示地2块，秒钟显示地2块，它们在设置上基本相同，只不过译码器地输入接不同地计数器.由计数器得到地4位二进制码地必须通过译码后转为人们习惯地数字显示，如12：54：30地二进制码为0001 0010：0101 0100：0011 0000.译码之后再驱动LED七段数码管显示时、分、秒.其中一块译码显示电路地连接图如图1-3所示：图1-3其中一块译码显示电路地连接图1.2.3 计数器电路在数字钟地控制电路中，分和秒地控制都是一样地，都是由一个十进制计数器和一个六进制计数器串联而成地.在此次电路地设计中采用地是统一地器件74LS161N地反馈置数法来实现十进制功能和六进制功能，根据74LS161地结构把输出端地0101（十进制为5）用一个与非门74LS00引到Load端便可置0，这样就实现了六进制计数.同样，在输出端地1001（十进制为9）用一个与非门74LS00引到Load端便可置0，这样就实现了十进制计数.在分和秒地进位时，用秒计数器地Load端接分计数器地CLK控制时钟脉冲，脉冲在上升沿来时计数器开始计数.时计数器可由两个十进制计数器串接并通过反馈接成二十四制计数器.分和秒地计数器电路图如图3-4所示：图1-4分和秒地计数器电路图时地计数器电路图如图1-5所示：图1-5时地计数器电路图1.2.4 校时电路时钟出现误差时，需校准.当数字钟接通电源或者计时出现误差时，需要校正时间.校时是数字钟应具备地基本功能.对校时电路地要求是，在小时校正时不影响分和秒地正常计数；在分校正时不影响秒和小时地正常计数.校时方式有快校时和慢校时两种，快校时是，通过开关控制，使计数器对1Hz地校时脉冲计数.慢校时是用手动产生单脉冲作校时脉冲下图所示为校时电路和校分电路.其中S1是校分用地控制开关，S2为校时用地控制开关，它们地控制功能下表所示.校时脉冲采用分频器输出地1Hz脉冲，当S1或S2分别为0时可进行快校时.如果校时脉冲由单脉冲产生器提供，则可以进行慢校时.Multisim仿真软件校时地具体设计方法是：用一个单刀双掷开关切换计数功能与校时功能，另一端接计数器地脉冲输入端，开关置于函数发生器这一端便可以校时，置于计数器地进位端便是计时.校时电路部分电路图如图1-6所示：图1-6校时电路部分电路图1.2.5 闹钟电路在指定地时刻发出信号，或驱动音响电路“闹时”；或对某装置地电源进行接通或断开“控制”.不管时闹时还是控制，都要求时间准确，即信号地开始时刻与持续时间必须满足规定地要求.在本数字钟设计中，选用了四片74LS85三位比较器实现.74LS85地逻辑功能表如表1-3所示：表1-3 74LS85地逻辑功能表74LS85比较器地一对输入接小时和分钟时计数器地输出，另外一对接四位拨码开关，当小时和分钟计数器地输出与拨码开关地值完全相等时，四片比较器输出都为高电平，经四位与非门后输出到蜂鸣器，在一分钟内蜂鸣器导通，例如，拨码开关依次为0000,0111,0011,1001,此时表示为7点59分，当计数器地输出也为7点59分时，OAEQB输出都为高电平.闹钟电路图如图1-7所示：图1-7闹钟电路图1.2.6 整点报时电路整点报时地功能要求是，每当数字钟计时快到整点时发出声响.当时钟还有十秒到整点时，蜂鸣器开始响，持续时间为十秒.此电路是通过五个与门和一个蜂鸣器来实现地，每当分钟地十位为5，个位为9，并且秒钟地十位为5时，蜂鸣器接高电平，开始工作，直到到达整点停止.整点报时电路图如图1-8所示：图1-8整点报时电路图1.3多功能数字钟总体设计电路图多功能数字中总体设计电路图如图1-9所示图1-9多功能数字钟总体设计电路图2 仿真调试2.1 总体仿真图开始仿真后，秒钟部分开始以1s为周期开始递增，并能向分钟和时钟部分进位，完成数字钟地基本功能.图2-1总体仿真图2.2 各个功能仿真调试2.2.1 校时电路仿真调试当数字钟时间不准确时，则需要手动调整时间.如图4-2所示，单刀双掷开关J2、J1分别对应着时钟与分钟部分.当开关掷向上方时，数字钟正常工作；当J1掷向下方时，则分钟部分开始以1s为周期开始递增，当J2掷向下方时，时钟部分则开始以1s为周期开始递增.秒钟部分则由J7控制，当开关闭合时秒钟以1s为周期递增；当开关闭合时，秒钟则停止走动.调整时拨动开关，当调整到正确时间后将开关拨回即可.图2-2校时电路仿真图2.2.2 闹钟电路仿真调试将拨码开关调至如图2-3状态，即将闹钟定为16：25，则开始仿真.图2-3开关图当数字钟还未运行到16：25时，探针不亮，即闹钟不会响起，状态如图2-4所示：2-4闹钟电路不响时仿真图当时钟与分钟到达16：25时，在此一分钟内，探针亮，即闹钟响，过了此时间后，闹钟停.闹钟响时地电路仿真如图2-5所示：图2-5闹钟响时电路仿真图2.2.3 整点报时电路仿真调试当数字钟离整点还差10秒以上时间时，探针不亮，蜂鸣器无反应，状态如图2-6所示：图2-6整点报时不响时电路仿真图当数字钟离整点差10秒时，探针亮起，蜂鸣器响，如此持续10秒，过了整点后停止.整点报时地电路仿真如图2-7所示：图2-7整点报时电路仿真图3 结果分析与总结3.1 分析总结1）数字钟计数功能测试：接通电源，在秒脉冲地作用下，电路开始计数，且时、分、秒分别为24、60、60进制.计数功能符合设计要求.2）校时功能测试：在显示时钟时间时，按动时钟调时、时钟调分按钮开关时，时、分均可以调节，且不按动时，计数电路能正常工作，校时功能符合设计要求.3）闹钟功能测试：通过拨码开关调节定时地时和分，当时钟到达定时时刻时，蜂鸣器响起，探针发亮，闹钟时间为1分钟.闹钟功能符合设计要求.4）整点报时功能测试：在每一个小时时刻，当时钟到达59分50秒时，电路发出整点报时信号，持续10秒钟后，报时停止.整点报时功能符合设计要求.5）通过以上测试，表明此次设计地电路符合了实验设计要求，达到了实验目地.3.2 遇到问题及解决方法1）开始仿真时，发现探针一直是亮地状态，不符合理论分析结果.解决方法：忘了在闹钟电路与蜂鸣器之间加上一个非门，使闹钟电路出现反效果.加上非门后问题解决.2）调动拨码开关定时后，发现闹钟不能在指定时刻响起.解决方法：弄错了拨码开关与时间地对应关系，即拨码开关表示地时间与自己所想地时间不对应.理解后，重新调试可以成功.3）一直无法使蜂鸣器发出声音，不能实现闹钟与报时提醒功能.解决方法：在蜂鸣器那里接上一个指示探针，探针亮即表示蜂鸣器响，探针不亮即蜂鸣器不响.参考文献[1] 康华光.电子技术基础，数字部分，第五版[M].北京：高等教育出版社，2006[2] 康华光.电子技术基础，模拟部分，第五版[M].北京：高等教育出版社，2006[3] 吕思忠，施齐云.数字电路实验与课程设计[M].哈尔滨：工程大学出版社，2001.09[4] 杨颂华，冯毛官.数字电子技术基础[M].西安：电子科技大学出版社，2003.03[5] 谢自美.电子线路设计·实验·测试，第三版[M].武汉：华中科技大学出版社，2006.08[6] 蒋黎红，黄培根.电子技术基础实验&Multisim 10仿真[M].电子工业出版社，2010.07。
多功能数字钟设计与仿真
目录1绪论 (1)2P r o t e u s软件介绍 (2)3数字钟的原理框图 (4)4电路的设计 (5)4.1主体电路的设计 (5)4.1.1秒脉冲电路的设计 (5)4.1.2计时及状态转换功能的实现 (6)4.1.3译码与显示电路的设计 (8)4.1.4校时电路的设计 (10)4.1.5主体电路图 (11)4.2功能扩展电路的设计 (12)4.2.1定时控制电路的设计 (12)4.2.2整点报时电路的设计 (15)4.3整体电路的设计 (17)5整体电路的仿真 (19)6电路功能测试以及常见问题解决本法 (20)6.1电路功能测试 (20)6.2常见问题解决办法..............................................................................2 0 7元件清单 (21)8心得体会 (22)9参考文献 (23)多功能数字钟的设计1.绪论数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，并且可以实现更多的功能，如：定时控制、整点报时、闹钟、触摸报整点时数等，在现实生活中，各种数字钟已得到了非常广泛的使用。
数字钟的设计方法有许多种，例如,可用中小规模集成电路组成数字钟，也还可以利用单片机来实现数字钟等。
这些方法都各有其特点，其中利用中小规模集成电路组建数字钟，原理简单，但由于集成电路集成度有限，对于需要实现较多功能的电路设计比较复杂，对于制作者焊接和布线有较高的要求。
用单片机实现的电子钟具有结构简单，并便于功能的扩展，但需要涉及到汇编以及C语言编写程序，对设计者有较高的要求。
本次设计为用中小规模集成电路组成数字钟。
2.Proteus软件介绍Proteus软件是一种低投资的电子设计自动化软件，提供可仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件和多达30多个元件库。
数字钟设计(带仿真图)
数字钟的设计一．设计要求：1）采用24小时制，要有时/分/秒显示，显示采用六只LED数码管分别显示时分秒；2）时、分、秒之间用二极管显示“：”，并每秒种闪烁一次；3）时间的小时、分可手动调整；4）采用+5V电源供电。
二．题目分析：数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。
数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。
因此，我们此次设计与制做数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟.而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法.且由于数字钟包括组合逻辑电路和时序电路.通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法.三．总体方案：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（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ 时间信号必须做到准确稳定。
通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。
计数部分分为一个二十四进制和两个六十进制计数，采用74HC390芯片。
显示部分，采用CD4511译码器，而CD4511输出的是高电平有效，所以数码管采用的共阴数码管。
校时部分为了防抖动采用了串联RS触发器。
图1 数字时钟线路原理框图四．原理图设计我们这次做的数字钟总体分为四个部分，晶体振荡部分、计数部分、译码显示部分和校时部分。
图2 数字时钟整体原理图五．各部分定性说明以及定量计算：（一）晶体振荡部分由于要产生稳定的1Hz的脉冲信号，所以选用石英晶体振荡器。
选用的石英晶体振荡器的频率是32768Hz的，故需对其分频。
用CD4060分得2Hz的频率后再用CD4013双D触发器得到1Hz的频率。
原理图如下。
图3 晶体振荡部分原理图振荡部分使用的元器件主要有：1片CD4060，1片CD4013，1个3276Hz的晶体振荡器，1个22兆欧的电阻，1个20Pf和1个30Pf的电容。
多功能数字钟电路设计
课程设计任务书学生姓名： XXX 专业班级：指导教师：工作单位：题目: 多功能数字钟电路设计初始条件：74LS390，74LS48，数码显示器BS202各6片，74LS00 3片，74LS04，74LS08各 1片，电阻若干，电容，开关各2个，蜂鸣器1个，导线若干。
要求完成的主要任务:用中、小规模集成电路设计一台能显示日、时、分秒的数字电子钟，要求如下：1.由晶振电路产生1HZ标准秒信号。
2.秒、分为00-59六十进制计数器。
3.时为00-23二十四进制计数器。
4.可手动校正：能分别进行秒、分、时的校正。
只要将开关置于手动位置。
可分别对秒、分、时进行连续脉冲输入调整。
5.整点报时。
整点报时电路要求在每个整点前鸣叫五次低音（500HZ），整点时再鸣叫一次高音（1000HZ）。
时间安排：第20周理论设计、实验室安装调试，地点：鉴主15楼通信实验室一指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日多功能数字钟电路设计摘要 (1)Abstract (2)1系统原理框图 (3)2方案设计与论证 (4)2.1时间脉冲产生电路 (4)2.2分频器电路 (6)2.3时间计数器电路 (7)2.4译码驱动及显示单元电路 (8)2.5校时电路 (8)2.6报时电路 (10)3单元电路的设计 (12)3.1时间脉冲产生电路的设计 (12)3.2计数电路的设计 (12)3.2.1 60进制计数器的设计 (12)3.2.2 24进制计数器的设计 (13)3.3译码及驱动显示电路 (14)3.4 校时电路的设计 (14)3.5 报时电路 (16)3.6电路总图 (17)4仿真结果及分析 (18)4.1时钟结果仿真 (18)4.2 秒钟个位时序图 (18)4.3报时电路时序图 (19)4.4测试结果分析 (19)5心得与体会 (20)6参考文献 (21)附录1原件清单 (22)附录2部分芯片引脚图与功能表 (23)74HC390引脚图与功能表 (23)摘要数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。
多功能数字钟电路设计报告+程序+原理图
多功能数字钟电路设计报告+程序+原理图-实验设计报告项目名称: 多功能数字钟电路设计作者姓名:指导教师: 年级专业:所在学院:提交日期--摘要20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。
现代生活的人们越来越重视起了时间观念，可以说是时间和金钱划上了等号。
对于那些对时间把握非常严格和准确的人或事来说，时间的不准确会带来非常大的麻烦，所以以数码管为显示器的时钟比指针式的时钟表现出了很大的优势。
数码管显示的时间简单明了而且读数快、时间准确显示到秒。
而机械式的依赖于机械震荡器，可能会导致误差。
数字钟是采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。
数字钟的精度、稳定度远远超过老式机械钟。
在这次设计中，我们采用LED数码管显示时、分、秒，以24小时计时方式，根据数码管动态显示原理来进行显示，用12MHz的晶振产生振荡脉冲，定时器计数。
在此次设计中，电路具有显示时间的其本功能，还可以实现对时间的调整。
数字钟以其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜爱，因此得到了广泛的使用。
数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。
因此，我们此次设计与制做数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟.而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。
且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路。
通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。
--目录第一章:设计要求............................................. 1 第二章:方案论证............................................. 2 第三章:单元电路设计与计算.............................. 13 第四章:软件设计 (20)第五章:系统测试............................................. 36 第六章:结论................................................... 38 参考文献......................................................... 39 附录 (40)--第一章:设计要求1.1 基本要求1.1.1 时钟功能设计一个具有时、分、秒计时的数字钟电路，计时采用24小时制。
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课题一数字电子钟逻辑电路设计
一、简述
数字电子钟是一种用数字显示秒、分、时、日的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确，显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到了广泛的应用。
小到人们日常生活中的电子手表，大到车站、码头、机场等公共场所的大型数显电子钟。
数字电子钟的电路组成方框图如图所示。
图数字
电子钟框图
由图可见，数字电子钟由以下几部分组成：石英晶体振荡器和分频器组成的秒脉冲发生器；校时电路；六十进制秒、分计数器，二十四进制（或十二进制）计时计数器；秒、分、时的译码显示部分等。
二、设计任务和要求
用中、小规模集成电路设计一台能显示日、时、分、秒的数字电子钟，要求如下：
1.由晶振电路产生1Hz标准秒信号。
2.秒、分为00～59六十进制计数器。
3. 时为00～23二十四进制计数器。
4. 周显示从1～日为七进制计数器。
5. 可手动校时：能分别进行秒、分、时、日的校时。
只要将开关置于手动位置，可分别对
秒、分、时、日进行手动脉冲输入调整或连续脉冲输入的校正。
6. 整点报时。
整点报时电路要求在每个整点前呜叫五次低音（500Hz ），整点时再呜叫一次高音（1000Hz ）。
三、可选用器材
1. 通用实验底板
2. 直流稳压电源
3. 集成电路：CD4060、74LS74、74LS161、74LS248及门电路
4. 晶振：32768 Hz
5. 电容：100μF/16V 、22pF 、3～22pF 之间
6. 电阻：200Ω、10K Ω、22M Ω
7. 电位器：Ω或Ω
8. 数显：共阴显示器LC5011-11 9. 开关：单次按键 10. 三极管：8050 11. 喇叭：1 W /4，8Ω
四、设计方案提示
根据设计任务和要求，对照数字电子钟的框图，可以分以下几部分进行模块化设计。
1. 秒脉冲发生器
脉冲发生器是数字钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量，通常用晶体振荡器发出的脉冲经过整形、分频获得1Hz 的秒脉冲。
如晶振为32768 Hz ，通过15次二分频后可获得1Hz 的脉冲输出，电路图如图所示。
74LS74
1Hz
图 秒脉冲发生器
2.计数译码显示
秒、分、时、日分别为60、60、24、7进制计数器、秒、分均为60进制，即显示00～59，它们的个位为十进制，十位为六进制。
时为二十四进制计数器，显示为00～23，个位仍为十进制，而十位为三进制，但当十进位计到2，而个位计到4时清零，就为二十四进制了。
周为七进制数，按人们一般的概念一周的显示日期“日、1、2、3、4、5、6”，所以我们设计这个七进制计数器，应根据译码显示器的状态表来进行，如表所示。
按表状态表不难设计出“日”计数器的电路（日用数字8代替）。
所有计数器的译码显示均采用BCD—七段译码器，显示器采用共阴或共阳的显示器。
表状态表
3.校时电路
在刚刚开机接通电源时，由于日、时、分、秒为任意值，所以，需要进行调整。
置开关在手动位置，分别对时、分、秒、日进行单独计数，计数脉冲由单次脉冲或连续脉冲输入。
4.整点报时电路
当时计数器在每次计到整点前六秒时，需要报时，这可用译码电路来解决。
即
当分为59时，则秒在计数计到54时，输出一延时高电平去打开低音与门，使报时声按500Hz 频率呜叫5声，直至秒计数器计到58时，结束这高电平脉冲；当秒计数到59时，则去驱动高音1KHz频率输出而鸣叫1声。
五、参考电路
数字电子钟逻辑电路参考图如图所示。
日 1～日
时 00～23分 00～59秒 00～59
z
7
图 数字电子钟逻辑电路参考图
六、参考电路简要说明
1. 秒脉冲电路
由晶振32768Hz 经14分频器分频为2Hz ，再经一次分频，即得1Hz 标准秒脉冲，供
时钟计数器用。
2. 单次脉冲、连续脉冲
这主要是供手动校时用。
若开关K1打在单次端，要调整日、时、分、秒即可按单次脉冲进行校正。
如K1在单次，K2在手动，则此时按动单次脉冲键，使周计数器从星期1到星期日计数。
若开关K1处于连续端，则校正时，不需要按动单次脉冲，即可进行校正。
单次、连续脉冲均由门电路构成。
3. 秒、分、时、日计数器
这一部分电路均使用中规模集成电路74LS161实现秒、分、时的计数，其中秒、分为六十进制，时为二十四进制。
从图3中可以发现秒、分两组计数器完全相同。
当计数到59时，再来一个脉冲变成00，然后再重新开始计数。
图中利用“异步清零”反馈到/CR端，而实现个位十进制，十位六进制的功能。
时计数器为二十四进制，当开始计数时，个位按十进制计数，当计到23时，这时再来一个脉冲，应该回到“零”。
所以，这里必须使个位既能完成十进制计数，又能在高低位满足“23”这一数字后，时计数器清零，图中采用了十位的“2”和个位的“4”相与非后再清零。
对于日计数器电路，它是由四个D触发器组成的（也可以用JK触发器），其逻辑功能满足了表1，即当计数器计到6后，再来一个脉冲，用7的瞬态将Q4、Q3、Q2、Q1置数，即为“1000”，从而显示“日”（8）。
4．译码、显示
译码、显示很简单，采用共阴极LED数码管LC5011-11和译码器74LS248，当然也可用共阳数码管和译码器。
5.整点报时
当计数到整点的前6秒钟，此时应该准备报时。
图3中，当分计到59分时，
将分触发器QH置1，而等到秒计数到54秒时，将秒触发器QL置1，然后通过QL与QH相与后再和1s标准秒信号相与而去控制低音喇叭呜叫，直至59秒时，产生一个复位信号，使QL清0，停止低音呜叫，同时59秒信号的反相又和QH相与后去控制高音喇叭呜叫。
当计到分、秒从59：59—00：00时，呜叫结束，完成整点报时。
6.呜叫电路
呜叫电路由高、低两种频率通过或门去驱动一个三极管，带动喇叭呜叫。
1KHz
和500Hz从晶振分频器近似获得。
如图中CD4060分频器的输出端Q5和Q6。
Q5输出频率
为1024Hz，Q6输出频率为512Hz。
仿真图。