毕业设计论文-多功能数字钟设计与制作.doc

南京化工职业技术学院毕业设计（论文）多功能数字钟设计与制作摘 要本次设计以数字电子为主，分别对1S时钟信号源、秒计时显示、分计时显示、小时计时显示、上午下午计时显示、星期计时显示、整点报时及校时电路进行设计，然后将它们组合，来完成时、分、秒、上午下午及一星期七天的显示，12小时制和24小时制互换显示并且有整点报时和走时校准的功能。关键词：校表；小时互换显示；上下午显示；星期显示；整点报时【前言】在本世纪，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，有力地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。 时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，因此数字钟是必不可少的。它给人们的生活、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。在这里我们将已学过的比较零散的数字电路的知识有机的、系统的联系起来用于实际，来培养我们的综合分析和设计电路的能力。更为我学习PLD技术打下坚实的基础。第1章 数字钟的概述本次设计的数字钟是实现对时、分、秒、上午、下午、星期数字显示的计时装置,时周期为24小时和12小时，显示满刻度为23时59分59秒和12时59分59秒，上、下午的显示“1”为上午，“2”为下午，星期的显示“1”“2”“3”“4”“5”“6”“日”，并具有校时功能和报时功能的数字电子钟。电路主要采用中规模CMOS集成电路.本系统的设计电路由脉冲逻辑电路模块、计数模块、译码显示电路模块、整点报时模块、校时模块等几部分组成。采用5V直流作电源，采用低功耗的CMOS芯片及LED数码显示器，发生器使用晶体振荡、计数振荡器4060及双JK触发器4027，将标准秒信号送入“秒计数器”；计数器采用4518和74LS161集成计数器来实现，分别用4518组成时、分、秒计数器，则两个六十进制(秒、分)计数器、一个二十四进制(时)的计数器、一个一十二进制（时）的计数器，74LS161组成二进制的（上、下午）计数器及七进制的（星期）计数器；用74LS157选择器来选择12小时制和24小时制的显示；整点报时电路以门电路、触发器及扬声器构成，要求在离整点差5秒时，每1秒钟鸣叫一次，共响6次，前五次为低音512Hz，最后一声为高音1024Hz；校时电路是由与非门构成的双稳态触发器，用来对“星期”、“时”、“分”、“秒”显示数字进行调整的；译码显示电路选用BCD-7段锁存译码驱动器4511构成，再经过LED七段显示器显示出来。如图（1）则是多功能数字钟设计的整体框图：数码显 示数码显 示数码显 示数码显 示数码显 示数码显 示数码显 示数码显 示星期译 码上下午译码十位时译码个位时译码十位分译码个位分译码十位秒译码个位秒译码秒 计数 器（60）分 计数 器（60）时个位选择时十位选择校星期星期计数时 计数 器（24）上下午计数小 时计 数（12）校时电路校分电路整点报时晶体振荡分频电路二分频电路512HZ1024HZ1HZ2HZ图（1）多功能数字钟设计的整体框图第2章 仿真软件Multisim 7简单介绍1.1 Multisim 7基本操作Multisim 7是IIT公司推出Multisim 2001之后的Multisim最新版本。Multisim 7提供了全面集成化的设计环境，完成从原理图设计输入、电路仿真分析到电路功能测试等工作。当改变电路连接或改变元件参数，对电路进行仿真时，可以清楚地观察到各种变化对电路性能的影响 。1.1.1 基本界面仿真电源开关菜单栏工具栏元器件栏仪器仪表栏电路工作区状态栏1.1.2 文件基本操作 与Windows常用的文件操作一样，Multisim7中也有： New-新建文件、Open-打开文件、Save-保存文件、Save As-另存文件、Print-打印文件、Print Setup-打印设 Exit-退出等相关的文件操作。 以上这些操作可以在菜单栏File子菜单下选择命令，也可以应用快捷键或工具栏的图标进行快捷操作。 1.1.3 元器件基本操作常用的元器件编辑功能有：90 Clockwise-顺时针旋转90、90 CounterCW-逆时针旋转90、Flip Horizontal-水平翻转、Flip Vertical-垂直翻转、Component Properties-元件属性等。这些操作可以在菜单栏Edit子菜单下选择命令，也可以应用快捷键进行快捷操作。原始图像 顺时针旋转90 逆时针旋转90 水平翻转 垂直翻转1.2 Multisim 7电路创建1.2.1元器件(1) 选择元器件 在元器件栏中单击要选择的元器件库图标，打开该元器件库。在屏幕出现的元器件库对话框中选择所需的元器件，常用元器件库有13个：信号源库、基本元件库、二极管库、晶体管库、模拟器件库、TTL数字集成电路库、CMOS数字集成电路库、其他数字器件库、混合器件库、指示器件库、其他器件库、射频器件库、机电器件库等。(2) 选中元器件 鼠标点击元器件，可选中该元器件。(3) 元器件操作 选中元器件，单击鼠标右键，在菜单中出现下列操作命令：Cut：剪切Copy：复制Flip Horizontal：选中元器件的水平翻转；Flip Vertical：选中元器件的垂直翻转；90 Clockwise：选中元器件的顺时针旋转90；90 CounterCW：选中元器件的逆时针旋转90；Color：设置器件颜色Edit Symbol：设置器件参数Help：帮助信息(4)元器件特性参数 双击该元器件，在弹出的元器件特性对话框中，可以设置或编辑元器件的各种特性参数。元器件不同每个选项下将对应不同的参数。 例如：NPN三极管的选项为： Label - 标识 Display - 显示 Value - 数值 Fault - 故障 1.3 Multisim 7菜单栏如下:11个菜单栏包括了该软件的所有操作命令。从左至右为：File（文件）、Edit（编辑）、View（窗口）、Place（放置）、Simulate（仿真）、Transfer（文件输出）、Tools（工具）、Reports（报告）、Options（选项）、Window（窗口）和Help（帮助）。1.4 Multisim 7仪器仪表使用Multisim 7仪器仪表栏如下: Multisim 7在仪器仪表栏下提供了17个常用仪器仪表，依次为数字万用表、函数发生器、瓦特表、双通道示波器、四通道示波器、波特图仪、频率计、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、IV分析仪、失真度仪、频谱分析仪、网络分析仪、Agilent信号发生器、Agilent万用表、Agilent示波器。1.4.1 数字万用表（Multimeter） Multisim 7提供的万用表外观和操作与实际的万用表相似，可以测电流A、电压V、电阻和分贝值db，测直流或交流信号。万用表有正极和负极两个引线端。1.4.2 函数发生器（Function Generator） Multisim 7提供的函数发生器可以产生正弦波、三角波和矩形波，信号频率可在1Hz到999MHz范围内调整。信号的幅值以及占空比等参数也可以根据需要进行调节。信号发生器有三个引线端口：负极、正极和公共端。1.4.3 双通道示波器（Oscilloscope） Multisim 7提供的双通道示波器与实际的示波器外观和基本操作基本相同，该示波器可以观察一路或两路信号波形的形状，分析被测周期信号的幅值和频率，时间基准可在秒直至纳秒范围内调节。示波器图标有四个连接点：A通道输入、B通道输入、外触发端T和接地端G。示波器的控制面板分为四个部分：（1）Time base（时间基准） Scale（量程）：设置显示波形时的X轴时间 显示方式设置有四种：Y/T方式指的是X轴显示时间，Y轴基准。 X position（X轴位置）：设置X轴的起始位置。显示电压值；Add方式指的是X轴显示时间，Y轴显示A通道和B通道电压之和；A/B或B/A方式指的是X轴和Y轴都显示电压值。（2）Channel A（通道A） Scale（量程）：通道A的Y轴电压刻度设置。 Y position（Y轴位置）：设置Y轴的起始点位置，起始点为0表明Y轴和X轴重合，起始点为正值表明Y轴原点位置向上移，否则向下移。 触发耦合方式：AC（交流耦合）、0（0耦合）或DC（直流耦合），交流耦合只显示交流分量，直流耦合显示直流和交流之和，0耦合，在Y轴设置的原点处显示一条直线。（3） Channel B（通道B） 通道B的Y轴量程、起始点、耦合方式等项内容的设置与通道A相同。（4） Tigger（触发） 触发方式主要用来设置X轴的触发信号、触发电平及边沿等。 Edge（边沿）：设置被测信号开始的边沿，设置先显示上升沿或下降沿。 Level（电平）：设置触发信号的电平，使触发信号在某一电平时启动扫描。 触发信号选择：Auto（自动）、通道A和通道B表明用项应的通道信号作为触发信号；ext为外触发；Sing为单脉冲触发；Nor为一般脉冲触发。第3章 数字钟的系统设计3.1 秒脉冲发生器3.1.1 晶体振荡器的形成晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768z的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。如图（2）所示晶体振荡电路框图：图（2）晶体振荡电路框图晶体振荡器是构成数字钟的重要核心，晶体振荡器它确保了时钟的走的时准确性和稳定性。如图2所示电路通过CMOS非门构成的输出为方波的数字式晶体振荡电路，这个电路中，CMOS非门U1与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，右边的非门实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电阻R为非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容C1、C2与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个180度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于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其中晶体振荡器的频率选为32768Hz。该元件专为数字钟电路而设计，其频率较低，有利于减少分频器级数。其中C1的值取3-22pF，C2为30pF。C1作为校正电容可以对温度进行补偿，以提高频率准确度和稳定度。，而反馈电阻R1可选为1M10M 但由于CMOS电路的输入阻抗极高，所以本设计中取10M。因为较高的反馈电阻有利于提高振荡频率的稳定性。31.2 秒脉冲发生器的形成本次设计是运用了4060分频器和4027分频器将32768z的高频方波信号经32768（）次分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数。秒脉冲发生器就是秒脉冲发生器经过晶振器稳压后，送到4060经其内部14级分频后得到2Hz的时钟脉冲，同时也输出所需的512HZ和1024HZ频率,再把2HZ经4027分频器，进行一次分频，最后就可以得到1秒脉冲。在本电路中4060只使用其16、12、11、10、8、6、4、3脚，其中16脚与12脚接电源正极，8脚接地，10脚与11脚之间接石英晶体，6脚是发出512HZ的频率，4脚是发出1024HZ的频率，电路产生的2Hz脉冲由3脚输出。4027为双JK触发器，其内部含有两个独立的JK触发器，本电路只使用第二个，其中16脚6脚（J2）5脚（K2）接电源，4脚（R2）7脚（S2）8脚接地，3脚（CP2）输入2Hz脉冲信号，分频后的1Hz也就是1S脉冲由1脚（Q2）输出。其图为图（3）秒脉冲发生器。图（3）秒脉冲发生器3.1.3 计数器有了时间标准“秒”信号后，就可以根据60秒为1分、60分为1小时、24小时为1天、七天为一星期的计数周期，分别组成两个六十进制(秒、分)、一个二十四进制(时)一个十二进制（时）、一个（上、下午）二进制、一个（星期）七进制的计数器。将这些计数器适当连接，就可以构成秒、分、时的计数，实现计时功能。3.2 二-十进制同步加法计数器4518集成块4518是一个双BCD加法计数器，其管脚排列如图（4）。图（4）4518引脚排列4518计数器它封装了两个可以互换2/10进制计数器，其功能引脚分别为1-7脚，9-15脚。该计数器是单路系统脉冲输入（1EN或1CP脚；2EN或2CP脚）；4路BCD码信号输出（1Q1、1Q2、1Q3、1Q4和2Q1、2Q2、2Q3、2Q4脚）；4518有两个时钟脉冲输入端CP和EN端，时钟上升沿和下降沿都能触发。若用时钟上升沿触发，信号CP输入，此时EN端为高电平，若用时钟下降沿触发，此时CP为低电平，信号由EN输入；在此同时复位端Cr也要保持低电平，只有满足了这些条件时，电路才会处于计数状态。其逻辑功能如表（1）所示。表（1）4518逻辑功能表CPENCr功 能10加计数0 0加计数0不变 0不变00不变10不变1Q1Q4=03.2.1 集成同步计数器74LS16174LS161是一种同步四位二进制加法集成计数器。其管脚的排列如图5所示。图（5）74LS161引脚排列74LS161是同步的可预置的4位二进制加法计数器，其中Rd是异步清零端，Ld是同步预置控制端，都为低电平有效，EP、ET是使能控制，CP是时钟脉冲输入端，RCO是进位输出，D0、D1、D2、D3为并行数据输入，Q3、Q2、Q1、Q0是输出端依次由高为到低位。它的计数功能：当Rd=Ld =EP=ET =1，CP=CP时，实现计数功能。同步并行置数功能：当Rd=1时，预置控制端Ld=0，并且 CP=CP时，Q3Q2Q1Q0= D3D2D1D0，实现同步预置数功能。保持功能：当Rd=Ld=1且EP*ET=0时，输出Q3Q2Q1Q0保持不变。如EP=0、ET=1，则进位输出信号RCO保持不变，如ET=0则不管EP状态如何进位输出信号RCO为低电平。异步清零功能 ：当复位端Rd=0时，不管有无时钟脉冲CP，计数器输出Q3Q2Q1Q0全为零，实现异步清零功能（又称复位功能）。其逻辑功能如表（2）所示。清零预置使 能时钟预置数据输入输 出工 作模 式RdLdEP ETCPD3 D2 D1 D0Q3 Q2 Q1 Q0011110111 0 01 1 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0D3 D2 D1 D0保 持保 持计 数异步清零同步置数数据保持数据保持加法计数 表（2） 74LS161逻辑功能7 3.2.2 4518构成的秒、分60进制计数器由于4518是一个含有两个十进制的计数器，所以只要用一个就可以实现六十进制的计数。在设计中利用的是时钟脉冲上升沿触发，也就是EN接高电平，CP接输入信号。它的接法如图（6）所示。图（6）六十进制的计数器在数字钟里，分和秒都是以六十进制计数，所以它们的原理一样，所以在这里只讨论秒。我们知道六十是由个位和十位组成的，它的个位是个十进制，所以我们要让计数器从0开始计数，到9以后个位要清零，而且要向十位的进一位；而9的8421码是：1001，也就是1Q41Q31Q21Q1=1001时，将1Q4，1Q1送入与非门，与非门的输出可以做十位的进位信号。因为：当1Q4、1Q1为同时1时，则输出为0，否则它们与非后是输出为1，也就是说当计数到9后自动清零，使输出变为1，即出现一个上升沿，这个上升沿则是十位的进位脉冲，它的十位是一个六进制，可以利用2Q42Q32Q22Q1=0110使信号清零，同时结合高位进位。要想它既能给高位进位脉冲又能使它清零，应该将2Q2、2Q3送入与非门，然后再把输出接一个非门，这个非门输出的数就是进位脉冲和清零信号，如：当2Q2、2Q3同时为1时，那么它们与非后的到0，再经过非门，就得到了一个高电平，然后把1Cr1、2Cr2接入这个高电平就可以对计数器进行清零了，这个高电平也是给高位的进位脉冲。 3.2.3 4518构成二十四进制计数器二十四进制也是用4518的时钟上升沿触发的，接法如图（7）所示。图（7）二十四进制计数器二十四进制计数器用在数字钟里是对小时的计数，也就是计数一周期为一天，高位进位脉冲送入星期计数器做低位进位脉冲。二十四进制计数器，它的个位也是十进制，其的接法和六十进制一样。它的十位不能接成二进制，因为它计数是24为一周期，当计数器计数到24时，即个位为0100，十位是0010；为了达到二十四进制计数器的目的，那么就只要把2Q2、1Q3接入与非门，输出的结果再进行非一次就可以实现它对高位的进位和计数器清零的功能了。3.2.4 4518构成十二进制计数器十二进制和上面一样是用4518构成的，它的接法如图（8）所示。图（8）十二进制计数器十二进制在数字钟的作用和接线原理和二十四进制的一样，高位脉冲也是具有清零和进位脉冲的功能。不同的是它是把一天分上午和下午计的。所以它的高位进位脉冲是送给上、下午的计数器做低位进位脉冲的。而它的高位脉冲是把2Q1、1Q2送入与非门，再把输出的结果经过非门得到的。由于该计数器采用4518设计的，所以他显示的时候不会显示12，而到了11就会变为00，为了能够显示12，则就把1Q1、1Q2、1Q3、1Q4、2Q1、2Q2、2Q3、2Q4与非门，然后输出的结果再与1Q2、2Q1分别或门接入下一个电路；也就是当他显示00的时候就显示12了。3.2.5 74LS161构成二进制计数器 二进制计数器是用74LS161来构成的，因为二进制只需要一个四位二进制计数器，而且可利用其预置功能，所以选用74LS161。其接法如图（9）所示。二进制在数字钟的功能是对上下午计数的，也是配合十二进制用的。它充分利用了74LS161的同步并行预置数的功能，预置数为D3D2D1D0=0001，Rd接高电平，所以计数器不能输出Q0Q1Q2Q3=0000，而把Q1输出的信号经过一个非门，再接入Ld脚，当记数到0010时，使的Ld=0，就转为同步预置数即：D3D2D1D0=0001=Q3Q2Q1Q0。就实现了该二进制的功能，这样使得该计数器的工作状态图如图（10）所示。时序图如图（11）所示。它的高位进位脉冲由Q0输出。图（9）二进制计数器Q3Q2Q1Q000010010图（10）74LS161二进制工作状态图图（11）74LS161二进制工作时序图3.2.6 74LS161构成七进制计数器七进制计数器和二进制一样也是用74LS161。 其接法如图（12）所示。图（12）七进制计数器七进制计数器在数字钟里是对星期进行计数。所以它的低位进位脉冲是来自二十四进制和二进制输出的高位脉冲。它的接法原理和二进制一样，Rd也接高电平，预置数也为D3D2D1D0=0001，为了让它能同步计数，所以在计数到7时，也就是Q3Q2Q1Q0=0111把Q0、Q1、Q2三位进行与非，将结果再接入Ld，因为当他们同时为1以后，与非输出的结果为0，所以Ld为低电平，所以就可以实现Q3 Q2 Q1Q0=D3D2D1D0=0001，该七进制的时序图如图（13）所示。状态图如图（14）所示。 图（13）七进制时序图Q3Q2Q1Q00001001000110100010101100111图（14）七进制计数器状态图3.3 数据选择器3.3.1 数据选择器74LS157数据选择器74LS157是一块4路2选1的数据选择器。其引脚图如图（15）所示。它的逻辑功能见表（3）。图（15）74LS157引脚排列表（3）74LS161数据选择器的逻辑功能表 输 入 端 输 出G S A B Y H L L L L L L L H H L H L L L H H H3.3.2 74LS157的运用74LS157运用在数字钟里的小时计数器与译码器之间，因为在数字钟里面有两个小时计数器（十二小时和二十四小时），为了能够让他们都能译码所以选择了74LS157数据选择器来做桥梁。在这两个小时计数器里他们输出个位和十位都是4位2进制码，而74LS157是一块4路2选1的数据选择器，所以用了两块74LS157，一块是用来选择个位，一块是用来选择十位。那么把十二进制的个位和十位输出端接个位和十位选择器的B端（1Q11Q21Q31Q4接个位的1B2B3B4B，2Q12Q22Q32Q4接十位的1B2B3B4B），所以二十四进制的个位和十位就接数据选择器的A端接法和B一样。把G端接低电平，两个S端串接起来，然后接一个两路选择开关（因为74LS157的S脚是选通控制端），开关两端分别接一个高电平和一个低电平。其选择器的输出Y端就接译码器的ABCD端，当开关打在低电平端，A脚就导通，也就是二十四进制输出端译码，高电平时，B导通，十二进制译码。其具体接法见附录三（总原理图）。3.4 译码与数码显示3.4.1 译码器4511译码为编码的逆过程。它将编码时赋予代码的含义“翻译”过来。实现译码的逻辑电路成为译码器。译码器输出与输入代码有唯一的对应关系。在本次设计中选用的译码器是4511，4511 是一个用于驱动共阴 LED 显示器的 BCD 码七段码译码器，其功能介绍如下：BI：当BI=0 时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭状态，不显示数字。LT：当BI=1，LT=0 时，不管输入DCBA状态如何，七段均发亮，显示“日”。它主要用来检测数码管是否损坏。LE：使能控制端，当LE=0时，允许译码输出。DCBA：为8421BCD码输入端。abcdefg：为译码输出，输出为高电平。其引脚如图（16）所示。它的译码驱动器的真值表见表（4）。图（16）4511引脚排列表（4）4511译码驱动器的真值表数字或功能 输 入 输 出LT RBIA3 A2 A1 A0BI/RBO a b c d e f g灭灯 00 0 0 0 0 0 0试灯0 11 1 1 1 1 1 1灭零1 00 0 0 000 0 0 0 0 0 0 01 1 0 0 0 0 11 1 1 1 1 1 011 0 0 0 110 1 1 0 0 0 021 0 0 1 011 1 0 1 1 0 131 0 0 1 111 1 1 1 0 0 141 0 1 0 0 10 1 1 0 0 1 151 0 1 0 111 0 1 1 0 1 1 61 0 1 1 011 0 1 1 1 0 171 0 1 1 111 1 1 0 0 0 081 1 0 0 011 1 1 1 1 1 1 91 1 0 0 111 1 1 1 0 1 13.4.2 共阴极数码管目前数字显示器种类很多，按组成数字的方式不同，可以分为分段式显示器、点阵式显示器和字型重叠式显示器。在这里我们采用的是分段式显示器里的七段显示器，七段显示器分共阴极和共阳极两种形式，由于我们的译码器选择的是4511，它是个驱动共阴极LED显示器的BCD 码七段码译码器。所以我们用的数码管也的用共阴极的与其匹配。其外形和内部结构如图（17）所示。图（17）共阴极数码管结构3.4.3 译码及数码在电路中的运用译码器及数码在电路中的接法如图（18）所示。图（18）译码器及数码在电路中的接法由图（18）可以看出：译码器和数码管接的没有变化，只有在b图译码器的LT端接了一个三与非门，这是什么原因呢？这是星期模块的原因，因为一个星期有七天，没有星期七，只有星期日，而星期计数器是一个七进制的，显示不了日，所以当计数器计数到（0111=Q3Q2Q1Q0）时也就是7时，把Q2、Q1、Q0进行与非门后，输出的结果送到Ld脚，使得Ld接低电平，让数码管实行试灯功能，而试灯功能正好显示的是“日”，所以用它可以来代替星期日。而a图就是其他模块的接法。在数码管显示中，分和秒的显示大家应该很明白，值得一提的是二十四小时显示、十二小时显示和上、下午显示，它们的关系见表（5）。星期的显示应为1（周一）、2（周二）、3（周三）、4（周四）、5（周五）、6（周六）、日（周日）。表（5）十二小时和二十四小时及上下午显示关系上 午显 示（1）（12）时 制120102030405060708091011（24）时 制000102030405060708091011下 午显 示（2）（12）时 制120102030405060708091011（24）时 制1213141516171819202122233.5 校表电路当时钟指示不准或停摆时，就需要校准时间(或称对表)。校准的方法很多，常用的有“快速校时法”。现在以“分计时器”的校时电路为例，简要说明它的校时原理，见图（19）。由上下两个与非门构成的双稳态触发器，可以将1Hz的“秒”信号和“秒计数器的进位信号”送至“分计数器的CP端”（P端是送入分计数器的CP端）。究竟是怎么样校表的呢？它的工作过程是这样的：当开关没按时，上面那个与非门输出低电平，下面输出高电平。“秒计数器进位信号”通过下面的与门和或门送至“分计数器的CP端”，使“分计数器”正常工作；需要校正“分计时器”时，将开关按下，上面的与非门输出高电平，下面的与非门输出低电平，下面的与门封锁“秒计数器进位信号”，而上面的与门将1Hz的CP信号通过或门送至“分计时器”的CP控制端，使“分计数器”在“秒”信号的控制下加一计数，直至正确的时间，再将按钮复位，以达到校准时间的目的。图（19）校表电路接线图3.6 整点报时数字钟整点报时是最基本的功能之一。现在设计的电路要求在离整点差6秒时，每1秒钟鸣叫一次，共响6次，前五次为低音512Hz，最后一声为高音1024Hz。数字钟的报时电路主要是利用多个与非门组成，当时计数器在计数到整点前六秒时，开始报时。即分计数到59，秒计数到54时，输出一个延时高电平，打开低音与门，使报时按512Hz鸣叫5声；到秒位的计数器计数到58时，结束高电平脉冲。而当计数到59时，则驱动高音与门，使报时按1024Hz的输出频率鸣叫一声，此时完成报时。报时电路的原理图如下图20所示，当计时到59分时，与非门（59分）接通，同时校分与非门接通，经RS触发器，保持此状态，因此扬声器不发声。当计时到59分54秒时，与非门（54秒）经RS触发器使其置零，在经与门与512HZ和成，一起送到扬声器，使扬声器发声，鸣叫5声后，当计数到59分59秒时，与非门（59秒）接通，经RS触发器在经非门与1024HZ频率，一同驱动扬声器，使其达到高音，此时报时完毕。音响电路采用的是两个三极管（一个NPN，一个PNP），一个1K和一个3.3K的电阻来推动8的喇叭，这样的组合能使声音更逼真，也不容易烧坏喇叭。其构成如图20所示。图（20）整点报时接线图第4章 数字钟的系统调试本设计电路中的与门，非门，或门，异或门，与非门及RS触发器都用集成块代替，分别为与门74ALS808、或门74LS32、非门74LS04、与非门74LS30、74LS00、74LS10、74LS20，RS触发器由2个与非门74LS00组成。它们的引脚分布图见（附录二）。本次设计的数字钟可以在数字电路实验箱上完成也可以自己买元件自己做。在进行整体电路连接之前，应对各部分的电路进行逐一安装和调试。如有电脑，最好用Multisim2001仿真软件进行调试，再把元件安装在电路板上，如果没有电脑也可以按以下几点进行。在安装时特别注意焊接技术，不要有虚焊或短路。4.1 秒脉冲发生器电路调试 按图（3）电路连线，在4027的第一脚（Q脚）接发光二极管，观察发光二极管的显示情况，如每秒显一次，则说明正常。4.2 译码显示电路调试按图（18）电路在电路板上连线。BCD-7段锁存译码驱动器4511和LED七段数码管组成。观察在CP作用下数码管的显示情况。需要注意的是， 4511正常工作时，为高电平，LE应为低电平。还有在七进制的时候注意4511的Ld脚的接法。4.3 校表电路调试 按图（19）所示电路在电路板上连好线，如检测校分：按下按钮，分的显示按照你按的频率在变化，则表示为正常，其他两个校表电路也可以用此方法。4.4 计数器调试几种计数器都可以这样检测，用校表电路来检测，如分计数器：按60下校分电路的按钮，看计数器是否计了60次，并且注意是否有进位的脉冲，如果正常就表示没有错误。在接十二进制和二十四进制时的时候要注意它们的进位脉冲都是分的高位脉冲，星期的低位进位脉冲应该是二进制的进位脉冲与二十四进制的进位脉冲相与后的到的脉冲。如果不明白的请看附录（三）。4.5 数据选择器和调试 安装数据选择器主要注意的是十二小时和二十四小时它们接的位置不要接错，还有两