数字电子钟电路设计.docx
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数字电子钟电路设计
1、设计目的………………………………………………
2、设计方案………………………………………………
3、设计原理及其方框图…………………………………
3.1数字钟的构成…………………………………………
3.2数字钟的工作原理……………………………………
3.3555振荡电路…………………………………………
3.4译码驱动及显示单元…………………………………
3.5校时电路………………………………………………
3.6整点报时电路…………………………………………
4、元器件…………………………………………………
4.1实验中所需的器件……………………………………
4.2芯片内部结构图及引脚图……………………………
4.2.1振荡器……………………………………………
4.2.2计数器74LS160……………………………………
4.2.3四组2输入端与非门74LS00……………………
4.2.4计数器74ls90………………………………………
4.2.5译码器74ls48………………………………………
4.2.6八输入与非门74LS30………………………………
4.2.7六非门74ls04………………………………………
5、设计整体图
1、设计目的
通过查阅资料并运用自己所学的知识设计、组装、调试一个数字电子钟，使数字电子钟能运行，还要具有整点报时功能。
培养一定的独立分析问题、解决问题的能力
2、设计方案
设计的数字电子钟主要分为555集成芯片构成的振荡电路、分频器、计数器、显示器和校时电路几部分。
555集成芯片构成的振荡电路产生的信号经过分频器作为秒脉冲，秒脉冲送入计数器，计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器显示时间。
计数器又分为秒、分、时三个部分的计数，其中，秒和分为六十进制计数，时为二十四进制计数。
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，校时模块电路主要是在数字钟走时出现误差时，对其进行校正。
校时电路是由与非门构成的组合逻辑电路，其实现对“时”“分”“秒”的校准，在电路中设有正常计时和校对位置，本实验实现“时”“分”的校对。
整点报时模块电路用的是通过将59分59秒接出，用与非门为蜂鸣器提供低电平使其发出声音。
3、设计原理及其框图
3.1数字钟的构成
数字电子钟基本组成如图所示
3.2数字钟的工作原理
数字电子钟主要由555集成芯片构成的振荡电路、分频电路、计数器、显示器和校时电路组成。
555集成芯片构成的振荡电路产生的信号经过分频器作为秒脉冲，秒脉冲送入计数器，计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器显示时间。
校时电路在数字钟走时出现误差时，对其进行校正。
除此还有整点报时电路在整点时通过蜂鸣器报时。
3.3555振荡电路
一般说来，振荡器的频率越高，计时精度越高。
本设计中采用由集成由555振荡器、电阻和电容组成。
由555的3脚输出的频率为1KHZ的方波如图所示：
3.4分频电路
由于振荡器产生的频率很高，要得到秒脉冲，需要分频电路。
本实验由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器，产生1KHz的脉冲信号。
故采用3片中规模集成电路计数器74LS90来实现，得到需要的秒脉冲信号。
如图所示。
3.5时间计数单元
秒脉冲信号经过6级计数器，分别得到“秒”个位、十位、“分”个位、十位以及“时”个位、十位的计时。
“秒”“分”计数器为六十进制，小时为二十四进制。
（1）六十进制计数
由分频器来的秒脉冲信号，首先送到“秒”计数器进行累加计数，达到60秒时产生一个进位信号，选用两片74LS160组成六十进制计数器，采用反馈清零的方法。
其中，“秒”十位是六进制，“秒”个位是十进制。
如图所示。
（2）二十四进制计数
当分部分记录满60的时候，时自动计入一。
当到23再次计入一后自动清零。
如图所示
3.6译码驱动及显示单元
显示电路有译码器74LS48和数码管构成，计数器所记的数字经译码器译码，而后又有数码管显示。
共由6个74LS48和6个数码管组成，能够显示时分秒，74LS48译码器对应的显示器是共阴极数码管，如图所示。
3.7校时电路
当数字钟走时出现误差时，需要校正时间。
本实验实现“时”“分”的校对。
校时电路是由与非门构成的组合逻辑电路，开关S1或S2为“0”或“1”时，可能会产生抖动，为防止这一情况的发生我们接入一个由RS触发器组成的防抖动电路来控制。
图 校时开关的功能表
S1
S2
功能
1
1
计数
0
1
校分
1
0
校时
校时电路如下图所示
3.8整点报时电路
每当时刻为59分59秒时蜂鸣器发生鸣叫，即将两个01101001与或接蜂鸣器。
图如下：
4、元器件
4.1实验中所需的器件
序号
元件名称
型号
个数
1
555定时器
1
2
电阻
3.3k
2
100k
2
3
电容
0.01uf
3
2.86uf
1
4
74LS160
6
5
74LS90
3
6
72LS00
3
7
74LS30
1
8
74LS04
1
9
74LS48
6
10
共阴数码管
6
11
蜂鸣器
1
12
开关
2
4.2芯片内部结构图及引脚
4.2.1振荡器
555组成的振荡器具有很高的频率稳定度，而且振荡频率很高。
这为时钟的精确提供了可靠地保证。
图为555的引脚图。
1接地，2触发，3输出，4复位，5控制电压，6门限（阈值），7放电，8电源电压Vcc。
引脚图
4.2.2计数器74LS160
74LS160为十进制可预置同步计数器，其引脚图如图所示。
1为清零端，2为脉冲，3至6为输入，7、10为使能，8接地，14至11对应输出，15进位，16接电源。
4.2.3四组2输入端与非门74LS00
74LS00内部结构图与引脚图如图所示
4.2.4计数器74ls90
74LS90是异步二—五—十进制加法计数器，它既可以作二进制加法计数器，又可以作五进制和十进制加法计数器。
本设计中将QA与CK2联接，可构成8421码十分频电路。
4.2.5译码器74ls48
74LS48芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种数字电路和单片机系统的显示系统中。
4.2.6八输入与非门74LS30
74LS30内部结构图与引脚图如图所示
4.2.7六非门74ls04
5、设计整体图
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