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多功能数字钟的电路设计目录：一、设计题目二、设计任务和要求三、电路原理分析与程序设计四、元器件五、仿真图六、心得体会七、参考文献资料八、实物图一、题目：多功能数字钟的电路设计二、设计任务与要求1）时钟显示功能，能够以十进制显示“时”、“分”、“秒”。
2）具有校准时、分的功能。
3）整点自动报时，在整点时，便自动发出鸣叫声，时长1s。
选做：1）闹钟功能，可按设定的时间闹时。
2）日历显示功能。
将时间的显示增加“年”、“月”、“日”。
三，电路原理分析与程序设计1．数字钟的构成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。
一个具有计时、校时、报时、显示等基本功能的数字钟主要由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器、校时电路、报时电路等七部分组成。
石英晶体振荡器产生的信号经过分频器得到秒脉冲，秒脉冲送入计数器计数，计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器译码，并通过显示器显示时间。
数字钟的整机逻辑框图如下：译码显示电路时计数器分计数器秒计数器振荡器校时电路报时电路多级分频器1)555秒脉冲发生电路与晶振秒脉冲发生电路的比较555与RC组成的多谐振荡器，产生频率 f=1kHz的方波信号，则可设计出相应的电路，其中RP可微调振荡器的输出频率f。
555由电阻分压器、电压比较器、基本R-S触发器、放电三极管和输出缓冲器5部分组成。
要产生秒脉冲既可以采用555脉冲发生电路也可以采用晶振脉冲发生电路。
但是相比二者的稳定性，晶振电路比555电路能够产生更加稳定的脉冲，所以最后决定采用晶振脉冲发生电路。
石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易调整，它是电子钟的核心，用它产生标准频率信号，再由分频器分成秒时间脉冲。
晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Ｈz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。
多功能电子时钟的设计一、设计任务及技术指标1.时钟以24小时为一代数周期。
2.具有“时”、“分”校时功能。
3.设计一台具有显示“时”“分”“秒”十进制数的数字钟。
4.整点报时功能。
要求报时声音四低一高，最后一响为整点。
二、设计步骤和方法1.原理了解，清楚设计内容。
2.方案设计：画出原理草图。
3.教师检查通过原理设计。
4.原理及连线图绘制，仿真结果正确。
5.安装实际电路。
6.调试，功能实现。
7.教师检查及答辩。
8.完成设计报告。
三、基本原理说明数字电子钟要想最终设计成功必须要有精确而稳定的秒信号产生，通常先用石英晶体振荡器产生32768Hz的脉冲，经过整形、分频产生1Hz 的秒脉冲。
分频用CD4060分出2Hz的脉冲，再用74LS74分出1Hz的脉冲。
然后1Hz脉冲送到秒计数器的个位，秒计数器是由两块CD4518组成的六十进制计数器。
校时电路的秒十位接分计数器的个位，分计数器也是由两块CD4518 组成的六十进制计数器。
校时电路的分计数器的十位接入时计数器的个位，时计数器也是由两块CD4518 组成的二十四进制计数器。
校时电路的S1、S2 控制“校时”和“校分”。
各个计数器分别接译码器，各个译码器分别接显示器。
电子时钟电路实际上是对1kz的标准频率进行计数的计数电路。
多功能电子时钟是采用数字电路实现“时”、“分”、“秒”数字显示的计数装置，具体实现为：用石英晶体振荡器产生1秒的标准“秒”信号：设计60进制计数器，即60秒累计1分;60分累计1小时，并以24小时为一计时周期；各自引到显示器能显示“时”、“分”、“秒”；具有整点报时功能，要求报时声音四低一高，最后一响为整点；由于计数的起始时间不可能与标准时间一致，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。
数字钟课程设计方框图如下：1.振荡器及分频器CC4060和74HC74组成的脉冲产生电路及分频电路数字电子钟要想最终设计成功必须要有精确而稳定的秒信号产生，通常先用石英晶体振荡器产生32768Hz的脉冲，经过整形、分频产生1Hz的秒脉冲。
多功能数字钟电路设计1设计内容简介数字钟是一个简单的时序组合逻辑电路，数字钟的电路系统主要包括时间显示，脉冲产生，报时，闹钟四部分。
脉冲产生部分包括振荡器、分频器；时间显示部分包括计数器、译码器、显示器；报时和闹钟部分主要由门电路构成，用来驱动蜂鸣器。
2设计任务与要求Ⅰ以十进制数字形式显示时、分、秒的时间。
Ⅱ小时计数器的计时要求为“24翻1”，分钟和秒的时间要求为60进位。
Ⅲ能实现手动快速校时、校分；Ⅳ具有整点报时功能，报时声响为四低一高，最后一响为整点。
Ⅴ具有定制控制（定小时）的闹钟功能。
Ⅵ画出完整的电路原理图3主要集成电路器件计数器74LS162六只；74LS90三只；CD4511六只；CD4060六只；三极管74LS191一只；555定时器1只；七段式数码显示器六只，74LS00 若干；74LS03(OC) 若干；74LS20 若干；电阻若干，等4设计方案数字电子钟的原理方框图如图（1）所示。
该电路由秒信号发生器、“时，分，秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路、闹钟定时等电路组成。
秒信号产生器决定了整个计时系统的精度，故用石英晶体振荡器加分频器来实现。
将秒信号送入“秒计时器”，“秒计时器”采用六十进制计数器，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”也采用六十进制计数器，每60分钟，发出一个“时脉冲”，该信号经被送到“时计数器”作为“时计数器”的时钟脉冲，而“时计数器”采用二十四进制计数器，实现“24翻1”的计数方式，可实现对一天二十四小时的累计。
译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态通过七段式显示译码器译码，通过刘伟LED 七段显示器显示出来。
整点报时电路是根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后触发一音频发生器实现整点报时，定时电路与此类似。
校时电路是用“时”、“分”、“秒”显示数5电路设计5.1秒信号发生器秒信号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，通常用晶体整荡器产生的脉冲经过整形、分频获得1 Hz的秒脉冲。
![多功能数字钟电路设计[1]](https://img.taocdn.com/s1/m/3fe4382fe2bd960590c6770f.png)
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。
从石英钟芯片获取秒信号
文摘源自：电子制作网
从石英钟芯片获取秒信号电子制作中有时要用到秒信号，而用ＣＤ４０６０与３２７６８Ｈｚ晶振组成的电路，只能获得周期为０．５秒的信号，需另加一级二分频电路才能得到秒信号。
５Ｇ５５４４石英钟集成电路内部有１５级二分频器，可以直接产生秒信号，且电路很简洁。
５Ｇ５５４４的电源电压范围是１．２～２Ｖ，典型值为１．５Ｖ，工作电流１．２μＡ。
其应用电路如图１所示。
ＯＳＣ１和ＯＳＣ２分别是振荡器输入、输出端，ＡＬ１、..
从石英钟芯片获取秒信号
电子制作中有时要用到秒信号，而用ＣＤ４０６０与３２７６８Ｈｚ晶振组成的电路，只能获得周期为０．５秒的信号，
需另加一级二分频电路才能得到秒信号。
５Ｇ５５４４石英钟集成电路内部有１５级二分频器，可以直接产生秒信号，且
电路很简洁。
５Ｇ５５４４的电源电压范围是１．２～２Ｖ，典型值为１．５Ｖ，工作电流１．２μＡ。
其应用电路如图１所示。
ＯＳＣ１和ＯＳＣ２分别是振荡器输入、输出端，ＡＬ１、ＡＬ０分别是闹铃信号输入、输出端，ＯＵＴ１和ＯＵＴ２是步进电
机Ｍ的两个驱动端。
根据以上情况，可以给出由５Ｇ５５４４获取信号的电路见图２。
采用石英晶体振荡器和分频器的动态扫描数字钟电路设计与制作引言在电子技术实验教学中，构建的电路设计理念，提高的电路设计能力，是教学的根本目的和核心内容.数字钟电路的设计包括了时序逻辑电路.组合逻辑电路.数码管显示电路和脉冲信号产生电路等内容，内容涉及面宽.综合性强，是电子技术自主性实验教学的典型案例.文中采用了石英晶体振荡器电路.计数电路.动态扫描及译码驱动电路.显示电路和时钟校正电路，来实现该电路.1 系统设计方案本次设计的数字钟，实现对时.分.秒的数字显示，周期为24 h,显示满刻度为23 时59 分59 秒，并具有校时功能.电路主要采用中规模CMOS集成电路，采用电池作电源，通过共阴极LED 数码管显示时钟.该系统由秒脉冲产生模块.计数器模块.译码显示电路模块.动态扫描模块.校时模块组成.其中秒脉冲产生模块由晶体振荡器电路和两个分频器电路组成，动态扫描模块由动态扫描控制信号产生电路.计数器选通控制电路和数码管选通控制电路三部分组成，系统组成框图如图1所示.1.1 秒脉冲产生电路秒脉冲信号由石英晶体振荡器产生，由于晶体振荡器输出频率较高，为了得到1 Hz 的秒信号，需要对振荡器的输出信号进行分频.通常的分频器采用多级二进制计数器来实现.将32 768 Hz 的高频方波信号经32 768（215）次分频后得到1 Hz的方波信号供秒计数器进行计数，即实现该分频功能的计数器相当于15 级二进制计数器.本次设计采用CD4060 来构成14 级2 分频电路.CD4060的9脚.10脚.11脚内含两个非门电路，1脚输出12分频信号，2脚输出13分频信号，3脚输出14分频信号.利用CD4060的两个非门和32768Hz的晶振构成32 768 Hz 的振荡器，然后通过CD4060 进行214 分频得到2 Hz的信号，再经过D触发器CD4013进行一次二分频即可得到1 Hz的秒脉冲.电路图如图2所示.。
个人收集整理仅供参考学习数字钟电路目录前言：错误!未定义书签。
1.设计目的错误!未定义书签。
2.设计功能要求错误!未定义书签。
3.电路设计错误!未定义书签。
3.1设计方案错误!未定义书签。
3.2单元电路的设计错误!未定义书签。
3.2.1主体电路部分错误!未定义书签。
振荡电路错误!未定义书签。
计数电路错误!未定义书签。
校时电路错误!未定义书签。
译码与显示电路错误!未定义书签。
5.总结错误!未定义书签。
致谢错误!未定义书签。
参考文献错误!未定义书签。
附录错误!未定义书签。
前言：中国是世界上最早发明计时仪器的国家。
有史料记载，汉武帝太初年间（纪元前104-101年）由落下闳创造了我国最早的表示天体运行的仪器——浑天仪。
东汉时期（公元130年）张衡创造了水运浑天仪，为世界上最早的以水为动力的观测天象的机械计时器，是世界机械天文钟的先驱。
盛唐时代，公元725年张遂（又称一行）和梁令瓒等人创制了水运浑天铜仪，它不但能演示天球和日、月的运动，而且立了两个木人，按时击鼓，按时打钟。
第一个机械钟的灵魂——擒纵器用于计时器，这是中国科学家对人类计时科学的伟大贡献。
它比十四世纪欧洲出现的机械钟先行了六个世纪。
第一只石英钟出现在二十世纪二十年代，从三十年代开始得到了推广，从六十年代开始，由于应用半导体技术，成功地解决了制造日用石英钟问题，石英电子技术在计时领域得到了广泛的应用。
并取代机械钟做了更精确的时间标准。
早在1880年，法国人皮埃尔·居里和保罗·雅克·居里就发现了石英晶体有压电的特性，这是制造钟表“心脏”的良好材料。
科学家以石英晶体制成的振荡计时器和电子钟组合制成了石英钟。
经过测试，一只高精度的石英钟表，每年的误差仅为3-5秒。
1942年，著名的英国格林尼治天文台也开始采用了石英钟作为计时工具。
在许多场合，它还经常被列为频率的基本标准，用于日常测量与检测。
大约在 1970 年前后，石英钟表开始进入市场，风靡全球。
用石英钟机芯制作多功
能实用电路
文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
用石英钟机芯制作多功能实用电路
石英钟价格低廉，它除了计时外，还可用作其他自控装置。
本文介绍的实用电路都经本人实验，线路简单，一装就成，可使初学者在实验中得到乐趣，并可获得举一反三的启发。
图1为本文介绍的各个实验制作的主电路图。
图中IC为石英闹钟机芯集成电路，“+”、“-”为供电电源端。
OUT为IC驱动步进电机的两个输出端中的某一个，可从机芯内一个大线圈的某一焊点处引出。
AI为定闹控制端，S1为原定闹开关，拨在“ON”处时在定闹时间一到将使其闭合，将A?I接电池负极，定闹输出端Ao便会输出定闹信号。
S2为将IC 至S1印板处割开后新增加的开关，平时闭合，S3平时断开。
BL为石英闹钟上的电磁讯响器，制作时将其原接电源（GB2）正极处断开，再将其接在新增加的一节1.5V电池正极上。
X为新增加的三芯插座。
其余元件按图搭焊即可。
下面介绍利用图1线路所能实现的各种新的使用功能。
1.声光门铃：将图2插头插入图1插座X内，按下S3会使原电磁讯响器发出响亮的定闹声，VD也随之闪动发光。
BL也可用扬声器代替。
2.水位、湿度报警：将图3插头插入图1三芯插座X内，因水是导电的，届时只要水位上升到使图3中的2、3点短路即可发出声光定闹。
将图4插入X中则可实现湿度或下雨报警。
3.磁控报警：将图5插入图1的X中，干簧管受磁铁吸合便会发出声光定闹。
图6中，干簧管吸合时会使图1的AI端为高电平而不起作用。
断
开时则使AI经10kΩ电阻接入电源负极，发出声光定闹，与图5效果相反。
4.温度报警：如图7所示，当温度上升时会使热敏电阻阻值下降，使图1线路发出声光定闹。
如将图8中插头插入图1的X中则会在温度下降时使热敏电阻阻值上升，发出声光定闹，与上例相反。
调节RP可改变温度上升或下降的声光定闹点。
5.光照报警：图9中采用光敏电阻作传感器件，调节RP可使图1线路在光照暗到某一程度时声光定闹，可作学生看书写字时使用，以保护视力。
图10插入图1的X中，调RP可使光照亮到某一点时声光定闹，可作天亮起床提醒器。
6.断线报警：图11中，平时线未断时将IC的定闹控制端AI置为高电平而不报警。
一旦线断，AI端则经10kΩ电阻接电源负极而输出定闹信号，达到断线时声光报警目的，本实验可用于防盗等方面。
7.延时关断：将图12的插头插入图1的X中并将开关S2断开，调原石英钟定闹针使S1正好闭合，将图12的2、3点闭合，负载接通供电工作。
经40～80分钟后会自动断开，视不同石英钟机芯差异而定。
该例可作电器延时关断。
8.定时催眠：年老者常有失眠现象，可将图1中S1置于“ON”，S2断开，使IC不作声光定闹，S3闭合。
使用时调石英钟的定闹针使S1正好闭合，同上例一样。
此时IC的某一个输出端OUT会输出每2s一个低电平脉冲，脉宽为31.25ms，在驱动步进电机的同时，还使VT1、VT2导
通，使BL和VD发出每2s一次的声光“滴滴”催眠声，效果很好，也很节能。
40～80min后会自动停止，与上例延时关断相同。
以上使用各功能时原S1均置于“ON”处，不使用时则拨在“OFF”处。
原定闹功能及计时功能不受影响。
