基于74系列芯片的数字电子钟设计

XU Dong，LI Si⁃qi，WANG Zhi⁃yi （School of Automatic Science and Electrical Engineering，Beihang University，Beijing 100191，China）
Abstract: In order to meet the requirements of teaching and experiment in digital electronic design，the system is based on small and medium scale integrated circuits. The clock pulse is generated by the crystal oscillator，and the 1Hz second pulse signal is obtained through the frequency divider. The hour，minute， second and week counts are carried out through the 74LS290 and 74LS161，and the basic time display is carried out with the 74LS248 decoder，with the whole time and alarm clock function added. The circuit does not stay in the Mutisim simulation stage. We use the Altium Designer to carry out the PCB layout and use Solidworks to design the appearance of the clock. After making the board，the results are obtained by debugging，which promotes the promotion of the curriculum reform of digital electronic technology. The electrical and electronic experiment center put into use with excellent response. Key words: 74 series chips；digital clock；PCB；3D printing
荡器产生时钟脉冲，经过分频器得到 1 Hz 秒脉冲信号，分别通过 74LS290、74LS161 进行时、分、秒
和星期的计数，再配合 74LS248 译码器进行基本时间显示，并加入整点报时和闹钟功能。电路并没
有停留在 Mutisim 仿真阶段，而是利用 Altium Designer 进行 PCB 布局和布线，利用 Solidworks 进行外
1 系统构成
数字电子钟属于典型的数字电路，其构成如图 1
收稿日期：2018-07-08 稿件编号：201807033
图 1 数字电子钟整机框图
作者简介：徐 东（1979—），男，河北唐山人，博士，副教授。研究方向：仿生机器人、伺服驱动器和机器人控制系统。 -158-
徐 东，等 基于 74 系列芯片的数字电子钟设计
第 27 卷 第 7 期 Vol.27 No.7
Байду номын сангаас
电子设计工程 Electronic Design Engineering
2019 年 4 月 Apr. 2019
基于 74 系列芯片的数字电子钟设计
徐 东，李思琦，王知屹
（北京航空航天大学 自动化科学与电气工程学院，北京 100191）
摘要：为满足数字电子设计的教学和实验要求，本系统基于中小规模集成电路搭建。通过晶体振
观 CAD 设计，制板后经调试得到实物成果，有助于数字电子技术课程改革的推广。电工电子实验
中心投入使用后，反应良好。
关键词：74 系列芯片；数字钟；PCB；3D 打印
中图分类号：TN79+1
文献标识码：A
文章编号：1674-6236（2019）07-0158-04
Design of digital electronic clock based on 74 series chips
2 硬件设计原理
2.1 石英晶体振荡电路 石 英 晶 体 振 荡 器 产 生 脉 冲 具 有 频 率 精 度 高 ，受
温度影响小，电路结构简单的优点。 石英晶体振荡电路示意图如图 2 所示。电路采
用 74LS04 反相器构成并联谐振电路，利用石英晶振 控 制 振 荡 频 率 ；经 两 级 反 相 器 整 形 ，产 生 稳 定 的 32.768 kHz 的脉冲信号。
74LS161 计数器，并采用预制数法，逢“7”归“1”。当 计数达到 7 时，产生置数信号，预置的 1（0001）进入 计数器，以此循环。小时计数的 24 进制进位电路如 图 3 所示。
所示。具体构成如下：晶振产生稳定的脉冲信号，分 频得到秒脉冲，作为计时基准，秒位和分位满 60 进位， 时 位 满 24 进 位 ，星 期 位 从 1 计 数 至 7，并 以 此 循 环 。 计数器输出二进制数经由译码器转码送至 LED 数码 管 显 示 。 如 时 间 与 标 准 时 间 不 一 致 ，可 由 校 时 电 路 校准。此外，由拓展电路实现整点报时和闹钟功能。
现 如 今 ，人 们 对 于 时 间 度 量 要 求 的 精 度 越 来 越 高。数字电子时钟相比于传统的机械式时钟有着使 用方便，走时精准，成本低廉，稳定性高，片选灵活性 好 等 优 点 ，可 广 泛 应 用 于 人 们 的 生 产 生 活 当 中 。 为 满 足 数 字 电 子 技 术 的 教 学 和 实 验 ，本 系 统 采 用 中 小 规模集成电路设计。电路没有停留在 Multisim 仿真 阶段，而是经过 PCB 设计后进行制板调试并调试成 功，有助于数字电子技术课程改革的推广。