南昌大学数字电路设计——数字钟

《数字电路与逻辑设计实验》实验报告题目数字钟电路设计与实物制作

学院：信息工程学院电子系

专业：

班级：

学号：

学生姓名：

指导教师：

递交日期：2014年12月30日

学生姓名：学号：专业班级：

实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：2014.12.28 实验成绩：数字钟电路设计与制作实验报告

一、实验目的：

1、综合应用数字电路知识；

2、学习使用protel进行电子电路的原理图设计、印制电路板设计

3、学习电路板制作、安装、调试技能。

二、实验任务及要求：

任务：设计一个12小时或24小时制的数字钟，显示时、分、秒，有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到准确时间。可以根据兴趣增加其它与数字钟有关的功能。

要求：画出电路原理图，元器件及参数选择，PCB文件生成、制板

三、实验原理及电路设计：

1、设计方案与模块框图

该系统工作原理是：振荡器产生的稳定高频脉冲信号，为数字钟的时间基准，在经过分频器输出标准秒脉冲。秒计数器计满60后向频计数器进位，分计数器计满60后向时计数器进位，小时计数器按照“24翻1”的规律计数。计数器的输出经过译码器送显示器。计时出现误差时可以用校正电路进行校时、分、秒。

主体电路是有功能电路部件或单元电路组成的。数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。在其进位计数的基本功能上，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。

数字钟的结构组成：

1）译码及显示电路单元

2）时间计数电路单元

3）校时电路单元

4）振荡电路单元

分频电路

校时电路

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实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：2014.12.28 实验成绩：

2、各子模块电路设计及原理说明

（1）译码驱动及显示单元选择74LS48作为显示译码电

路如图所示；选择ＬＥＤ数码管作为显示单元电路。由74LS48

把输进来的二进制信号翻译成十进制数字，再由数码管显示出

来。这里的LED数码管是采用共阴的方法连接的。在LT=RBI=1

的条件下，及使能输入BI/BRO=1时，锁存器不工作，译码器的

输出随输入码的变化而变化。而七段数字显示器共阴极，输入

高电平有效，发光二极管导通发亮。

（2）时间计数单元

1）秒与分的个位与十位的连线电路

̅̅̅̅̅̅是清零端，当为

计数器芯片74L161的CLR

0时，将清零。当给计数器的秒个位CLK端施加

脉冲信号时，开始计数，输出端Q0～Q3将结果

输出给译码器。当秒个位输出结果是1010时，

一方面将Q1，Q3的高电平通过与非门后的结

结果0输送给秒十位的计数器CLK端，实现进

位，并驱动秒十位计数器工作。另一方面Q1，

̅̅̅̅̅̅上，使秒个位自动清零。由此，达到秒个位清零，并同时向十位进位Q2的高电平接到的CLR

̅̅̅̅̅̅上，使秒自的目的。同理于秒十位，当其输出端结果为0110时，其Q1，Q2的结果接到CLR

动清零，分个位进位。此时数码显示器的秒个位的数字从0变化到9，十进制状态；秒十位在个位的进位下从0变化到5，六进制状态。

2）分的进位方法同秒一样。具体如右图：

3)时个位是十进制，而十位是三进制，所以

当个位的输出端结果分别是1010，个位向十位

进位，同时当十位为0010，个位为0100时，十

位的Q1和个位的Q2高电平通过与非门后的结

̅̅̅̅̅̅端进行清零。

结果0输送给秒十位的计数器CLR

同时个位的Q1、Q2与非和十位的清零信号通过

̅̅̅̅̅̅端进行清零，两者同时作用，使数字到达24时而清零，实现24小两次与非，结果输给CLR

时的功能。

（3）校时电路

学生姓名： 学 号： 专业班级： 实验类型：□验证 □综合 □设计 □创新 实验日期： 2014.12.28 实验成绩：

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。通常，校正时间的方法是：首先截

断正常的计数通路，然后再进行人工出触发计数

或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单

元的输入端，校正好后，再转入正常计时状态即

可。

（4）振荡电路

振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的

精确度决定了数字钟计时的准确程度。通常选用石英晶

体振荡器电路。一般来说，振荡器的频率越高，技术精

度越好。常取晶振的频率为32768HZ ，有15级2分频集

成电路，输出端正好可以得到1HZ 的标准脉冲。我们还

可以采用用集成逻辑门与R 、C 组成的时钟源振荡器或

用用集成电路定时器555与R 、C 组成的多谐振荡器。

这里选用由555构成的多谐振荡器，设其振荡频率为

1KHZ ，电路如图所示。 3、仿真图及仿真方法说明

①1kHz 信号发生电路

②分频器电路：

分频器的实质就是计数器。分频器功能就

是将振荡器所输出的频率1kHZ 转换成我们所需

要的频率1HZ 。可以选用三片74LS161进行串联.因为555定时器产生1kHZ 的信号，每片74LS161都进行10分频，经过3次1/10分频后正好是1HZ ，为标准秒脉冲信号。由仿真结

时的连线电路

校

时

电

路