数字钟设计报告

数字钟设计报告

信息工程学院

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目录

目录 (2)

一、实验目的 (3)

二、设计内容和要求 (3)

三、发挥功能 (3)

四、验原理及设计 (4)

五、设计介绍 (4)

六、电路各模块实现 (5)

（一）振荡电路设计 (5)

1.方案一、555产生1HZ计数脉冲: (5)

2、方案二、用石英晶体稳定产生1HZ (7)

（二）、时分秒电路设计 (8)

（1）分,秒六十进制电路设计 (8)

（2）时二十四进制电路设计 (9)

（3）时分秒电路总体电路设计 (10)

（三）、调时电路设计 (12)

（1）调秒电路设计 (13)

（2）调时调分 (14)

（3）总调加设定开关电路设计 (15)

（4）、加去抖电路设计 (15)

三、 报时电路设计 (16)

四、设计夜间某个时段不报时电路设计 (20)

五、整体电路设计 (21)

总体原理图1： (21)

总体原理图2 (22)

六、实物图 (23)

实物图正面： (23)

实物图背面: (24)

七、实践总结 (25)

（一）在设计过程中遇到的问题及排除措施： (25)

（二）设计心得体会 (25)

八、参考文献 (26)

附：材料清单: (26)

一、实验目的

1、学习数字逻辑等电路的设计方法，熟知计数、译码以及LED显示电路的工作原理及特点。

2、培养勤奋、认真仔细、分析故障和解决问题的能力。

二、设计内容和要求

要求：

1．输入10HZ的时钟；（提示：对已有kHz频率时钟进行分频） 2．能显示时、分、秒，24小时制。

三、发挥功能

4．时和分有校正功能；

5．整点报时，喇叭响两秒；

6．可设定夜间某个时段不报时；

注意：硬件资源的节约，否则器件内资源会枯竭。

四、验原理及设计

电路原理图如下：

五、设计介绍

数字时钟的主体电路是由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器，校时电路和报时电路组成。振荡器产生的信号（经过分频器）得到标准的秒脉冲，秒脉冲作为数字钟的时间基准，送入计数器计数，计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器显示时间。计时出现误

差时可通过校时电路调整时钟。扩展电路在基本电路运行正常后才能进行扩充实现，采用译码器或采用与非门接到分计数器和秒计数器相应的输出端，使计数器运行到差2 秒整点报时，连续响两秒。因为夜间人们要休息，所以可再通过或门电路设定夜间某个时段不报时。

六、电路各模块实现

（一）振荡电路设计

1.方案一、555产生1HZ计数脉冲:

假定C=100uf,则可得到R2 和R1 的值为5K和4.3K，其间为了能使得到的频率更精确，再加一个阻值为2K 的可调电阻。

仿真结果：

2、方案二、用石英晶体稳定产生1HZ

用石英晶体产生32768HZ 的频率，然后经过CD4060 的十四分频，再用74LS74 二分频，就可以产生1HZ 的脉冲。

仿真结果：

振荡电路主要用来产生时间标准信号，由NE555 组成的多谐振电路产生，但是因为时钟的精度主要取决于时间标准信号的频率及稳定度，所以一般采用石英晶体振荡器。

我们最终选择了方案二

（二）、时分秒电路设计

采用74LS390芯片。

（1）分,秒六十进制电路设计

如下图，电路是实现个数的十进制，把Q3接在左边电路的CLK 上，当右边的数码管从9变到0时，利用低电平触发进位，使十位加1当十位为5，个位为9时，下一个脉冲来的时候，进行反馈清零。

变为00，实现了六十进制功能。

经过仿真软件测试，电路是可行的。

（2）时二十四进制电路设计

24 进制的电路依旧选用74HC390 二五十进制器来实现，也是采用8421码设计。如图，右边的电路是实现个数的十进制，把Q3 接在左边电路的CLK 上，当右边的数码管从9 变到0 时，利用低电平触发进位，使十位加1。把十位的Q1 和个位的Q2 通过与门反馈到芯片的两个清零端，当十位出现2，个位出现4 时，就进行反馈清零，从而实现了24 进制的设计。

经过了仿真软件的测试，结果符合设计的要求。

（3）时分秒电路总体电路设计

时分秒仿真如下（经仿真符合要求）:

原理图：

（三）、调时电路设计

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的基本功能，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但会进位增加小时的计数。本设计的是秒调时是进直接清零，时和分的调时的是按一下就增加1。如图时和分的调时电路运用了与门、异或门和非门来实现调时。当与门输出为高电平时，按钮按下去后弹起来时可增加1 个小时或增加1分钟；当与门输出是低电平时，按钮按下去时可增加1 个小时或增加1 分钟。 因为按钮会随意被触碰而改变原本不需要调整的电路，所以设置了一个设定开关，如图，只有当开关按下后，二极管发光，才能进行调时功能，否则不能调时。

（1）调秒电路设计

（2）调时调分

（3）总调加设定开关电路设计

（4）、加去抖电路设计

由于机械开关在工作时有时会产生抖动现象，造成校时错误，或者跳得比较多，或者比较快，所以应加去抖电路。

三、报时电路设计

报时电路是为了提醒人们时间，使用声音的方式使人们在不看数字钟的情况下便能大概了解时间。