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数字时钟兼钟控电路

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第1页 共8页 1 引言

现代科技的不断发展，电子产品越来越向集成化和多功能方面发展。人们对电子产品的要求也越来越高。不论是学生还是工作者都离不开电子产品。电子时钟在人们的生活中应用很广泛，由于其使用方便、价格低廉、性能稳定，非常受人们的欢迎.

2 原理框图

图2.1原理框图

数字钟电路系统由主电路和扩展电路两大部分组成，其中主体电路完成数字钟的基本功能，扩展电路完成控制电路。

系统工作原理：由振荡器输出稳定的高频脉冲信号作为时间基准,经分频振荡器输出标准的秒脉冲,秒计数器满60向分计数器进位,分计数器满60向小时进位,小时计数器按“12翻1”规律计数，计数器经译码器送到显示器；计数出现误差可用校时电路进行校时、校分、校秒。并具有可整点报时与定时闹钟的功能。

3 主体电路的设计

3.1 振荡器

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，时显示器

时译码器

时计数器

分频器 校时电路

振荡器 分显示器

分译码器

分计数器 秒显示器

秒译码器

秒计数器

定时控制 整点报时 倒计时定时 双定时控制

计数器

AM，PM激励器

第2页 共8页 可保证数字钟的走时准确及稳定。数字显示的电子钟常使用晶体振荡器电路。如图3.1所示为电子手表集成电路中的晶体振荡器，其内部有15级2分频集成电路所以输出端正好可得到1HZ的标准脉冲。晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。

图3.1晶体振荡器电路

3.2 分频器

图3.2分频器电路

分频器的功能主要有两个：一是产生标准脉冲信号，二是提供功能扩展电路所需要的信号。选用中规模集成电路计数器74LS90可以完成上述功能。如图3.2

第3页 共8页 将三片74LS90进行级联因每片为1/15分频器，三片级联正好获得1HZ的标准脉冲。有表1得，当74LS90接成BCD十进制计数器时，Q1的输出是输入脉冲CP的2分频，所以第一片74LS90的Q1输出脉冲频率为500HZ

3.3 时分秒计数器

分和秒计数器都是M=60的计数器，采用中规模集成电路十进制计数器至少需要两片，因为10〈M〈100。他们的个位都是十进制器，而十位则是六进制计数器，其计数规律为00—01—02—…..—58—59—00。选用 74LS92作十位位计数器，74LS90作个位位计数器，再将他们级联组成M=60的计数器。如图3.3

图3.3 M=60计数器电路

图3.4计数器电路

时计数器是一个“12翻1”的特殊进制计数器，其个位有0—9十个状态，十位

第4页 共8页 只有0和1 两个状态，因此十位可以采用尽有两个状态的集成触发器（如双D

触发器74LS74）。时的个位虽然只有0—9十个状态，但其重复周期需要输入13个时钟脉冲，因而采用4位2进制计数器，选用74LS191。再将74LS74和74LS191级联，组成“12翻1”的小时计数器。如图3.4。

3.4 译码显示电路

译码显示电路的作用是将时分秒计数器输出的4位2进制代码翻译并显示出相应的十进制数的状态，通常译码器与显示器是配套使用的，如果选择共阴极发光二极管数码显示器BS201/202，则译码器因选配74LS48。如图3.4

图3.4译码显示电路

图3.5校时电路

第5页 共8页 3.5 校时电路

当数字钟接通电源或者计时出现差错时，均需要校正时间校时是数字钟应该具备的基本功能。本设计只对分和小时进行校正。

对校时电路的要求是，在对小时校正时不影响分和秒，同样在对分校正时不

影响小时和秒。如图3.5 电路为校“时”、校“分”电路，其中S1为校“分”控制开关，S2为校“时”控制开关，控制功能如表2。校时脉冲直接采用分频器的10HZ的输出脉冲

表1 74LS90-BCD十进制计数时序 表2 校时开关的功能

4 扩展电路的设计

4.1 定时控制电路

图4.1闹钟电路

有时需要数字钟在规定的时刻发出信号，或驱动音响电路进行闹时；或控制某装置的接通或断开进行“定时控制”。不论是闹钟还是控制，都需要时间准确，CP QD QC QB QA

0 0 0 0 0

0 0 0 1

0 0 1 0

0 0 1 1

0 1 0

0

0 1 0 1

0 1 1 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 0 1 1

2

3

4

5

6

7

8

9 S2 S1 功能

0 0 计数

0 1 校分

1 0 校时

第6页 共8页 即信号的开始时间和持续时间必须满足规定的要求。

例：要求上午7点59分发出闹时信号，持续时间1分钟。

解：7点59分对应数字钟的时个位计数器的状态为（QdQcQbQa）H1=0111,分十位计数器的状态为（QdQcQbQa）M2=0101, 分个位计数器的状态为（QdQcQbQa）M2=1001。若将上述计数器输出为1的所有输出端经过与门电路去控制音响电路，可以使音响电路在7点59分响。所以闹时信号Z的表达式为

Z=（QcQbQa）H1*(QcQa)M2*(QdQa)M1*M

式中M为上、下午信号输出，要求M=1。可以用与非门实现上述功能。如图4.1

4.2 整点报时电路

数字钟整点报时功能是最基本的功能之一，设计要求是整点时唱一首歌，整点报时电路由控制门电路和音响电路组成。

报时功能的要求是：每当数字钟计时到整点发出音响，通常按照4低音1高音的顺序发出间断声响，以最后一声高音结束时刻为整点时刻。

设4声低音分别发生在59分51秒、53秒、55秒和57秒，最后一声高音发生在59分59秒，持续时间为一秒。由此可见，分十位和个位计数器的状态分别为（QdQcQbQa）M2=0101,(QdQcQbQa)M1=1001;秒十位计数器的状态为（QdQcQbQa）S2=0101。秒个位计数器QDS1的状态可用来控制1000HZ和500HZ

图4.2报时电路

的音频。由秒个位计数器的状态，可得

QDS1=“0”时，500HZ输出音响

QDS1=“1”时，1000HZ输出音响

第7页 共8页 只有当Qcm2Qam2=11，Qdm1Qam1=11，Qcs2Qas2=11及Qas1=1时，音响电路才能工作。电路如图4.2

5 总电路图

图5.1 时钟电路

6 总结

本设计采用晶体振荡器作为时钟信号，具有很高的频率稳定度和可靠的工作特性；采用数码管显示时间，并且具有整点报时和闹钟功能。

第8页 共8页 参 考 文 献

[1] 谢自美主编.电子线路设计、实验、测试.第1版.华中理工大学出版社，1994

[2] 阎 石主编.数字电子技术.第4版.北京：高等教育出版社，1998

[3] 杨 欣主编.电子设计从零开始.第1版.北京：清华大学出版社，2005

定时控制电路

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多功能数字钟电路的设计与制作

多功能数字钟电路的设计与制作

多功能数字钟电路的设计与制作

一、设计任务与要求

设计和制作一个多功能数字钟，要求能准确计时并以数字形式显示时、分、秒的时间，能校正时间，准点报时。

二、方案设计与论证

1．数字钟设计原理

数字电子钟一般由振荡器、译码器、显示器等几部分电路组成，这些电路都是数字电路中应用最广的基本电路。振荡器产生的1Hz的方波，作为秒信号。秒信号送入计数器进行计数，并把累计的结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。“秒”的计数、显示由两级计数器和译码器组成的六十进制计数电路实现；“分”的计数、显示电路与“秒”的相同；“时”的计数、显示由两级计数器和译码器组成的二十四进制计数电路实现。所有计时结果由七段数码管显示器显示。用4个与非门构成调时电路，通过改变方波的频率，进行调时。最后用与非门和发光二极管构成整点显示部分。

2．总体结构框图如下：

图14 总体框图

三、单元电路设计与参数计算

1．脉冲产生电路

图15 晶振振荡器原理图 图16 555定时器脉冲产生电路原理图

振荡器可由晶振组成(如图15)，也可以由555定时器组成。图16是由555定时器构成的1HZ的自激振荡器，其原理是：

第一暂态2、6端电位为Vcc31，则输出为高电平，三极管不导通，电容C充电，此时2、6端电位上升。当上升至大于Vcc32时，输出为低电平，三极管导通，电容C放电，此时2、6端电位下降，下降至Vcc31时，输出高电平，以此循环。根据公式CRRf)2(43.121得，此时频率为0.991。

图17 555定时器波形关系 图18 555定时器产生1Hz方波原理图

2．时间计数电路

图19 74LS161引脚图

74LS161功能表

INPUTS OUTPUT

功能

CLEAR LOAD CK ENABLE QA QB QC RIPLE

G1

1 G2

1 C1

基于数字电路基础设计电子时钟电路

基于数字电路基础设计电子时钟电路

基于数字电路基础设计电子时钟电路

姓名：丁维 学号：20098149 班级：09电子一班 指导教师：付老师

一、设计目的

1. 熟悉集成电路的引脚安排。

2. 掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。

3. 了解数字钟的组成及工作原理。

4. 熟悉数字钟的设计与制作。

数字钟是一种用数字电子技术实现时，分，秒计时的装置，具有较高的准确性和直观性等各方面的优势，而得到广泛的应用。此次设计数字电子钟是为了了解数字钟的原理，在设计数字电子钟的过程中，用数字电子技术的理论和制作实践相结合，进一步加深数字电子技术课程知识的理解和应用，同时学会使用Multisim电子设计软件。

二、设计要求

1.显示时，分，秒，其中分和秒用60进制，时针用24进制

2.能够进行校时，可以对数字钟进行调时间

3.能够正点报时（用555产生断续音频信号）；

三、设计方案比较

方案一、采用中小规模集成电路实现

采用集成逻辑电路设计具有能实现，时、分、秒计时功能和定点报时功能，计时模块采用时钟信号触发，不需要程序控制。

方案二：EDA技术实现

采用EDA作为主控制器外围电路进行电压，时钟控制、键盘和LED控制。但此方案逻辑电路复杂，外围设备多，灵活性较低，不利于扩展

方案三、单片机编程实现 此方案采用单片机编程来设计和控制。

综上，根据自身的知识和方案比较，采用方案一，因为方案一简便灵活，扩展性好，同时符合此次数子电子知识设计的要求。

四、设计过程和说明

1.数字电子钟计时和显示功能的实现

（1）采用两片十进制计数器74LS160N扩展连接，设计60进制的计数器，显示0到59，在59时采用置数的方法，将两片74LS160N同时置数至0，以循环显示0到59。（图）

上图（1）为秒钟的连线图，（2）为分针的连线图

（2）24进制亦采用两片十进制计数器74LS160N扩展连接，设计24进制的计数器，显示0到23，在23时采用置数的方法，将两片74LS160N同时置数至0，以循环显示0到23（图）

数字电子钟实验报告

数字电子钟实验报告

1

咸阳师范学院物理与电子工程学院

课程设计报告

题 目：

班 级：

姓 名：

学 号：

指导教师：

成 绩：

完成日期： 年 月 2 目 录

第一章 概述 3

第二章 数字电子钟的电路原理 4

第三章 电路调试与制作 11

第四章 总结与体会 12

第五章 附录 13 3 第一章 概述

数字钟是采用数字电路实现对.时,分,秒.数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,运运超过老式钟表,

钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

虽然市场上已有现成的数字集成电路芯片出售，价格便宜，使用方便，这里所制作的数字电子可以随意设置时，分的输出，是数字电子中具有体积小、耗电省、计时准确、性能稳定、维护方便等优点。

课程设计目的

（1）加强对电子制作的认识，充分掌握和理解设计个部分的工作原理、设计过程、选择芯片器件、电路的焊接与调试等多项知识。

（2）把理论知识与实践相结合，充分发挥个人与团队协作能力，并在实践中锻炼。

（3）提高利用已学知识分析和解决问题的能力。

（4）提高实践动手能力。 4 第二章 数字电子钟的电路原理

数字电子钟的设计与制作主要包括：数码显示电路、计数器与校时电路、时基电路和闹铃报时电路四个部分。

数字电路电子时钟设计

数字电路电子时钟设计

课程设计报告

数字电路电子时钟设计

姓 名 芦冲锋

班 级 11级物理学一班

学 号 *********

专 业 物理学

指导教师 李研达

数字电路电子时钟设计

摘 要：数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。目前，数字钟的功能越来越强，并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。本设计通过简单的芯片实现数字电子钟。要点在于用555芯片连接输出为一秒的多谐振荡器用于时钟的秒脉冲，用74LS160（十进制计数器）、74LS48（七段显示译码管的驱动）等连接成的60和24进制的计数器，再通过数码管显示，构成简单数字时钟。其中还包括校时功能。此数字钟电路由振荡器、分频器、校时电路、显示译码电路组成。本实验采用Multisim软件进行仿真，仿真结果显示此电路能完成上述要求，可实现上述一系列功能。

关键词：数字时钟、计数器、555定时器、校时功能、仿真测试

1 引言

20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力的推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。数字中作为人们日常生活中必不可少的物品，广泛用于个人家庭以及办公室等公共场所，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、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。尽管目前市场上已有现成的数字钟集成电路芯片出售，价格便宜，使用也方便，但鉴于数字钟电路的基本组成包含了数字电路的主要组成部分，因此进行数字钟的设计是必要的，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。