数字电子钟的设计
一. 绪论：
数字钟以成为人们日常生活中数字电子钟一般由振荡器，分频器，译码器，显示器等部分组成。数字钟的应用非常广泛，应用于人家庭以及车站。码头。剧场，办公室等公共场所，给人们的生活，学习，工作，娱乐带来极大的方便，由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确，性能稳定，携带方便等特点，它还用于计时，自动报时及自动控制等各个领域。 尽管目前市场上以有现成数字钟集成电路芯片出售，价格便宜这些都是数字电路中最基本的，应用最广的电路。数字电子钟的基本逻辑功能框图如下：它是一个将“时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。他的计时装置的周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，另外应有校时功能。 二：设计任务书
1设计题目：数字钟的设计 2 技术要求：
a：设计一台能直接显示时，分，秒的数值钟，要求24小时为一计时周期。
b ：当电路发生误差时，要求电路有校时功能
c：要求电路有整点报时功能，报时响声为4高1低，最后响声为正好为整点 3：要求条件和元器件
a：要求电路主要采用中规模coms 集成电路cc4000系列组成。
b ：电源电压为+5——+10V 4：设计内容
a：电路各部分组成及工作原理。 b ：元器件的选取及电路图和功能
三. 实验仪器
1.电子课程设计实验箱 2. 所需主要元器件及耗材：
〈1〉74LS90（二—五—十计数器） 10片 〈2〉CC4078（8输入或非门） 2片 〈3〉74LS266（2输入4同或门） 3片 〈4〉74LS21（4输入双与门） 2片 〈5〉74LS47（bcd-七段译码器/驱动器）10片 〈6〉七段数码管显示器 10个 四. 数字钟的功能要求
1. 基本功能：〈1〉正确计时，以数字的形式显示时分秒
〈2〉小时要求“12翻1”，分和秒要求为60进位 〈3〉校正时间
2. 扩展功能：〈1〉整点报时
〈2〉闹钟功能
五. 电路框图
六. 各部分电路的设计与安装
1. 震荡器：振荡器是数字电子钟的核心，它的作用是产生一个频率标准，即时间标准信号，然后再由分频器分成秒脉冲，即“秒：时间脉冲。因此振荡器频率的精度与稳定度基本决定了数字电子钟的质量。未产生稳定的时标信号，一般采用石英晶体振荡器或555振荡器。
从数字电子钟的精度考虑，晶体振荡频率越高，钟表的计时精度就越高。但这会使振荡器的耗电量增大，分频器的级数也要增加，所以在确定频率时，应考虑这两方面的因素，然后再选用石英晶体振荡器的型号。晶体振荡器电路。晶体振荡器是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。晶体XTAL 的频率选为32768H Z 。设计安装如图1
2. 分频器：分频器电路将32768Ｈz 的高频方波信号经32768（215）次分频后得到1Hz 的方波信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器。可以通过15个D 触发器的连接来实现分频{相当于3个16进制的计数器再加3个D 触发器，或者用一个CC4060（其为2的14次方分频器）和一个D 触发器构成}原理图如图
2
图2
3. 计数器
〈1〉秒，有了秒信号，就可以根据60秒1分，60分1时，
24
时一天的进制。分别选定秒，分，时的计数器。从这些计数器的输出可以得到1分，1时和一天的时间进位信号。一个分计数器为60进制计数器，可以分别用2个74LS90连接成100进制（0000，0000—1001，1001）的计数器，然后再用整体置零法做成60进制（0000，0000—0110，0000）。设计安装图如图
3
〈2〉时计数器为12翻1进制，可以用2个74LS90的二分频和五分频功能通过适当的连接来实现，真值表如表1，设计安装图如图4 表1
QA1 QD1QC1QB1 QA2 0 000 1 0 001 0 0 001 1 0 010 0 0 010 1
0 011 0 0 011 1 0 100 0 0 100 1 1 000 0 1 000 1 1 001 0
0 000 1
△说明：①74LS90当CKA 输入计数信号时为二进制，当CKB 输入时
为五进。
②其中QA1为右边计数器的的二进制输出，QD1QC2QB1为右边计数
器的五进制输出；QA2为左边计数器的二进制输出。
③当两个计数器为状态1（QA1），001（QD1QC1QB1），1（QA2），
给右边的计数译出一个清零信号。
4. 译码电路显示：译码和数码显示电路是将数字钟的计时状态直观清晰地反映出来，被人们的视觉器官所接受。
显示器件选用LED 七段数码管。在译码及数码显示电路输出信号的驱动下，显示出清晰直观的数字符号。
5. 校时电路：校时是通过校时分和时计数器，用秒信号去替代正常的计时信号，使分或时的计数加快，因此校时电路原理就是一个双抛双触开关图5。但是，为了减小开关的转换过程中出现的干扰信号，必须改进，改进图如图6。
图5 图6
△说明：将秒计数器的秒十位那个74LS90的3管脚通过校时电路与分显示器个位上的CKA 相连接, 将分计数器的分十位的3管脚通过校时电路与时显示器个位上的CKA 相连接, 即可实现秒计数器的脉冲打入分显示器, 分计数器的脉冲打入时显示器. 可达到进位的目的. 6. 显示电路的安装：如图
7
图7
7. 报时功能设计思路：当分与秒计数器都是0000，0000
状态时，既
是整点，可以用CC4078（8输入或非门）来识别这一状态。{另外一种延方法：也可以在分为状态0101.1001，秒为0101.0000即59分50秒时，通过几个与门（如74LS21，4输入双与门）来译出此状态出报时信号来延长报时时间}
8. 闹钟功能设计思路：闹钟由4个74LS90和4个数码管分别组成调时、分计数器和显示器，再用74LS266（如果用数字比较器就更好，如74LS85，74LS683）比较计数钟部分与闹钟部分的输出数据是否一致，再由两个74LS21芯片校验作最后校验，当全部输出对比为真时，则发光二极管亮起来。（其中闹钟的调时可以由2个校时电路分别与秒信号连接来实现） 七. 参考资料:
> 作者:孔庆生 复旦大学出版社; > 作者:孙余凯 吴鸣山 电子工业出版社;
> 作者:孟贵华 机械工业出版社;
> 作者:（美）John P.Llyemura 著 机械工业出版社 八. 实验总结
1. 通过本次实验，我的动手能力有了一定程度的加强。在数字电子技术的理论知识上也有了更深的了解。在调试的过程中，通过排除故障，我真正明白了理论和实际的差别。
2. 进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了一定芯片的工作原理和其具
体的使用
方法。更可贵是我学会了在网上快速查找芯片资料的手段。
3. 熟练掌握了EWB 软件的应用，对电子系统的设计方法有了进一步
的体会，
明白了系统设计方法的重要性。
数字电子钟的设计
一. 绪论：
数字钟以成为人们日常生活中数字电子钟一般由振荡器，分频器，译码器，显示器等部分组成。数字钟的应用非常广泛，应用于人家庭以及车站。码头。剧场，办公室等公共场所，给人们的生活，学习，工作，娱乐带来极大的方便，由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确，性能稳定，携带方便等特点，它还用于计时，自动报时及自动控制等各个领域。 尽管目前市场上以有现成数字钟集成电路芯片出售，价格便宜这些都是数字电路中最基本的，应用最广的电路。数字电子钟的基本逻辑功能框图如下：它是一个将“时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。他的计时装置的周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，另外应有校时功能。 二：设计任务书
1设计题目：数字钟的设计 2 技术要求：
a：设计一台能直接显示时，分，秒的数值钟，要求24小时为一计时周期。
b ：当电路发生误差时，要求电路有校时功能
c：要求电路有整点报时功能，报时响声为4高1低，最后响声为正好为整点 3：要求条件和元器件
a：要求电路主要采用中规模coms 集成电路cc4000系列组成。
b ：电源电压为+5——+10V 4：设计内容
a：电路各部分组成及工作原理。 b ：元器件的选取及电路图和功能
三. 实验仪器
1.电子课程设计实验箱 2. 所需主要元器件及耗材：
〈1〉74LS90（二—五—十计数器） 10片 〈2〉CC4078（8输入或非门） 2片 〈3〉74LS266（2输入4同或门） 3片 〈4〉74LS21（4输入双与门） 2片 〈5〉74LS47（bcd-七段译码器/驱动器）10片 〈6〉七段数码管显示器 10个 四. 数字钟的功能要求
1. 基本功能：〈1〉正确计时，以数字的形式显示时分秒
〈2〉小时要求“12翻1”，分和秒要求为60进位 〈3〉校正时间
2. 扩展功能：〈1〉整点报时
〈2〉闹钟功能
五. 电路框图
六. 各部分电路的设计与安装
1. 震荡器：振荡器是数字电子钟的核心，它的作用是产生一个频率标准，即时间标准信号，然后再由分频器分成秒脉冲，即“秒：时间脉冲。因此振荡器频率的精度与稳定度基本决定了数字电子钟的质量。未产生稳定的时标信号，一般采用石英晶体振荡器或555振荡器。
从数字电子钟的精度考虑，晶体振荡频率越高，钟表的计时精度就越高。但这会使振荡器的耗电量增大，分频器的级数也要增加，所以在确定频率时，应考虑这两方面的因素，然后再选用石英晶体振荡器的型号。晶体振荡器电路。晶体振荡器是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。晶体XTAL 的频率选为32768H Z 。设计安装如图1
2. 分频器：分频器电路将32768Ｈz 的高频方波信号经32768（215）次分频后得到1Hz 的方波信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器。可以通过15个D 触发器的连接来实现分频{相当于3个16进制的计数器再加3个D 触发器，或者用一个CC4060（其为2的14次方分频器）和一个D 触发器构成}原理图如图
2
图2
3. 计数器
〈1〉秒，有了秒信号，就可以根据60秒1分，60分1时，
24
时一天的进制。分别选定秒，分，时的计数器。从这些计数器的输出可以得到1分，1时和一天的时间进位信号。一个分计数器为60进制计数器，可以分别用2个74LS90连接成100进制（0000，0000—1001，1001）的计数器，然后再用整体置零法做成60进制（0000，0000—0110，0000）。设计安装图如图
3
〈2〉时计数器为12翻1进制，可以用2个74LS90的二分频和五分频功能通过适当的连接来实现，真值表如表1，设计安装图如图4 表1
QA1 QD1QC1QB1 QA2 0 000 1 0 001 0 0 001 1 0 010 0 0 010 1
0 011 0 0 011 1 0 100 0 0 100 1 1 000 0 1 000 1 1 001 0
0 000 1
△说明：①74LS90当CKA 输入计数信号时为二进制，当CKB 输入时
为五进。
②其中QA1为右边计数器的的二进制输出，QD1QC2QB1为右边计数
器的五进制输出；QA2为左边计数器的二进制输出。
③当两个计数器为状态1（QA1），001（QD1QC1QB1），1（QA2），
给右边的计数译出一个清零信号。
4. 译码电路显示：译码和数码显示电路是将数字钟的计时状态直观清晰地反映出来，被人们的视觉器官所接受。
显示器件选用LED 七段数码管。在译码及数码显示电路输出信号的驱动下，显示出清晰直观的数字符号。
5. 校时电路：校时是通过校时分和时计数器，用秒信号去替代正常的计时信号，使分或时的计数加快，因此校时电路原理就是一个双抛双触开关图5。但是，为了减小开关的转换过程中出现的干扰信号，必须改进，改进图如图6。
图5 图6
△说明：将秒计数器的秒十位那个74LS90的3管脚通过校时电路与分显示器个位上的CKA 相连接, 将分计数器的分十位的3管脚通过校时电路与时显示器个位上的CKA 相连接, 即可实现秒计数器的脉冲打入分显示器, 分计数器的脉冲打入时显示器. 可达到进位的目的. 6. 显示电路的安装：如图
7
图7
7. 报时功能设计思路：当分与秒计数器都是0000，0000
状态时，既
是整点，可以用CC4078（8输入或非门）来识别这一状态。{另外一种延方法：也可以在分为状态0101.1001，秒为0101.0000即59分50秒时，通过几个与门（如74LS21，4输入双与门）来译出此状态出报时信号来延长报时时间}
8. 闹钟功能设计思路：闹钟由4个74LS90和4个数码管分别组成调时、分计数器和显示器，再用74LS266（如果用数字比较器就更好，如74LS85，74LS683）比较计数钟部分与闹钟部分的输出数据是否一致，再由两个74LS21芯片校验作最后校验，当全部输出对比为真时，则发光二极管亮起来。（其中闹钟的调时可以由2个校时电路分别与秒信号连接来实现） 七. 参考资料:
> 作者:孔庆生 复旦大学出版社; > 作者:孙余凯 吴鸣山 电子工业出版社;
> 作者:孟贵华 机械工业出版社;
> 作者:（美）John P.Llyemura 著 机械工业出版社 八. 实验总结
1. 通过本次实验，我的动手能力有了一定程度的加强。在数字电子技术的理论知识上也有了更深的了解。在调试的过程中，通过排除故障，我真正明白了理论和实际的差别。
2. 进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了一定芯片的工作原理和其具
体的使用
方法。更可贵是我学会了在网上快速查找芯片资料的手段。
3. 熟练掌握了EWB 软件的应用，对电子系统的设计方法有了进一步
的体会，
明白了系统设计方法的重要性。