电子时钟设计方案

1、.电子时钟设计方案吴新光 01210150唐斌01210134李浩罡 01210116专业资料.一、设计目标数字钟是一种用数字显示秒、分、时的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确、显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到了广泛的应用：小到人们日常生活中的电子手表，大到车站、码头、机场等公共场所的大型数显电子钟。多功能数字钟由以下几部分组成： 555 定时器组成的多谐振荡器构成秒脉冲发生器；校时电路；六十进制的秒、分计数器和二十四进制的时计数器；秒、分、时的数码显示部分；报时电路；闹铃电路。二、设计方案数字电子钟主要由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码显示器、校时电路等组成。秒信号

2、发生器主要由石英晶体振荡器或555 振荡器分频后得到；秒、分都是 60进制，故由 60 进制计数器构成；时为24 进制，即由 24 进制计数器构成；显示部分由译码和数码显示构成；校时电路由门电路和开关等构成。利用函数信号发生器来进行脉冲信号的输出、利用74160N来设置十进制和六进制的进位输出、利用数码显示器来显示时间、利用或门、与门、非门、与非门、等电路元件进行组合、级联后得到设计所要求的电路图。专业资料.由于要对时钟进行校队，电路选择串行的进位方式，使每个位都可以快速接入脉冲，进行校时计时电路：用 DCD_HEX用 DCD_HEX 为时分秒的显示译码器， 74LS160 十进制的计数器，

3、分别计 60 进制、60 进制 24 进制，这里使用异步清零法。专业资料.校时方案：放置开关选择正常计时模式和校时模式，时分秒计时电路分别连接一个单刀双掷开关，每个单刀双掷开关连接VCC 和 GND ，每次接通 VCC 给单次脉冲，此时产生上升沿信号， 74LS160 计数加一，这样就可以实现时间的校准，如图闹钟电路：专业资料.该电路只需要小时和分钟设定，电路连接方法与计时电路相同，是一个六十进制计数器和二十四进制计数器，通过连接VCC 和 GND开关的切换产生单次脉冲信号，每次74LS160接到一个脉冲信号，计数器加一。为了可以实现定时，在下面连接一个相同的电路，用数值比较器将其连接起来，即

4、可得到当是中与所定的时间相同时，相连的响铃开始响铃，这样设置数字钟打铃系统四、具体电路设计1、用两片 74LS160 级联，其中左边一片为十进制， 右边一片为六进制， 总体为六十进制。它们实现的功能为进行时间秒的输出，当时间到六十后，进位为一。得到秒计时，以异步清零法， LD 接 0，首先把两片以并联的方式连成百进制计数器，计数器从0 开始计数，当十片计数为 Q3Q2Q1Q0=0110时，个片计数为 Q3Q2Q1Q0=0000，即计入 60 个进位信号时，十位片Q2Q1 经与非门产生反馈清零信号，且该片160 同时置零，实现六十进制计数器。2. 用两片 74160N 级联，其中左边一片为十进制

5、，右边一片为六进制，总体为六十进制。它们实现的功能为进行时间分的输出，当时间到六十后，进位为一。得到分计时，在专业资料.数字钟的控制电路中， 分和秒的控制都是一样的， 在电路的设计中采用反馈置数法来实现六十进制功能。3、用两片 74LS160 级联，总体为二十四进制。它们实现的功能为进行时间小时的输出，当时间到二十四后，时钟信号全部置零4.三块时间模块的级联如下图：专业资料.5、555 多谐震荡，给脉冲信号，使得输入的f=1Hz555 定时器中为了得到1Hs 的频率，由公式可知： T= （R1+2*R2 ）Cln2f=1/T=1/（R1+2*R2 ）Cln2R1=R2=25000欧 C=20u

6、F 时 即可得到 f=1Hz专业资料.6、校对 :当数字钟接通电源或者计时出现误差时，需要校正时间。校时是数字钟应具备的基本功能。校时时应截断分个位和时个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。对校时电路的要求是， 在小时校正时停止分和秒的正常计数；在分校正时停止秒和小时的正常计数。校时脉冲由开关提供。校时电路专业资料.7、.在完成以上的步骤后， 一个能显示时间的时间控制器已经完成了，接下来是设定输出。以 74LS85D 为数值比较器，分别比较时分，诸位进行比较，一旦比较结果全部相同，则输出“ 1 ”。8、闹钟时间设置，与时间设定原理相同，给74LS160 单

7、次脉冲使得“时” “分”皆可调制，然后，等到自己要得到的时间，若相同，开始打铃。专业资料.9、整点报时电路当分钟和秒钟计时为“0000 ”和“0000 ”时既启动。五、画出完整的电路图总体电路图专业资料.本电路是使用 555 定时器作为输入脉冲，以计数器分别60 进制、 60 进制、 24 进制的显示有时钟，并在单独加入，不同频的输入脉冲，使之可以校对的更加快捷，后再设置定时器，与上述相同，再将其与数据比较其分别相连，在输出端，链接指示系统，使之数值比较器的输出为一时，给以信号，使指示系统开始工作。六、 列出系统使用的元器件1 、74LS160D10 个74LS160 为十进制同步加法计数器专

8、业资料.逻辑功能描述如下：74LS160 中 LD 为预置数控制端， D0-D3为数据输入端， C 为进位输出端， RD为异步置零端， Q0-Q3位数据输出端， EP 和 ET 为工作状态控制端。当 RC=0 时所有触发器将同时被置零，而且置零操作不受其他输入端状态的影响。当 RC=1 、LD=0 时，电路工作在预置数状态。 这时门 G16-G19 的输出始终是 1 ，所以 FF0-FF1 输入端 J、K 的状态由 D0-D3 的状态决定。当 RC=LD=1 而 EP=0 、ET=1时，由于这时门G16-G19的输出均为 0 ，亦即 FF0-FF3 均处在 J=K=0的状态，所以 CP 信号到

9、达时它们保持原来的状态不变。同时 C 的状态也得到保持。 如果 ET=0 、则 EP 不论为何状态，计数器的状态也保持不变，但这时进位输出C 等于0 。当专业资料.RC=LD=EP=ET=1时，电路工作在计数状态。从电路的0000 状态开始连续输入16个计数脉冲时，电路将从1111 的状态返回 0000 的状态， C 端从高电平跳变至低电平。利用 C 端输出的高电平或下降沿作为进位输出信号。2、 DCD_HEX 10 个LED 是发光二极管 Light Emitting Diode的英文缩写。LED 显示屏是由发光二极管排列组成的一显示器件。它采用低电压扫描驱动，具有：耗电少、使用寿命长、成本

10、低、亮度高、故障少、视角大、可视距离远、规格品种全等特点。管脚分别接输出段的、 、 图形显示如下图所示：3、74LS22N与非门（4 管脚）2 个、74LS04D非门 3 个 、与非门（2 管脚） 74LS00D6 个4、 74LS85D 4 个5、 555 多谐振荡器1 个专业资料.+VCCR845kG1G3COC1Q35+&uOTH&65kG2TR+2& Q7D C2T5k1该图国产双极型定时器CB555 内部电路结构原理图。它是由比较器C1 和 C2，基本 RS 触发器和集电极开路的放电三极管TD 三部分组成。其中 VH 是比较器 C1 的输入端， v 12是比较

11、器 C2 的输入端。 C1 和 C2 的参考电压VR1 和 VR2 由 VCC 经三个五千欧电阻分压给出。在控制电压输入端VCO 悬空时，VR1=2/3V CC,VR2=1/3V CC。如果 VCO 外接固定电压，则 V R1=V CO,VR2=1/2V CO.R 是置零输入端。只要在RD端加上低电平，输出端 v便立即被置成低电平，D0不受其他输入端状态的影响。正常工作时必须使RD 处于高电平。 图中的数码 1 8 为器件引脚的编号。其逻辑框图如下：专业资料.图五、逻辑框图逻辑符号如下：6、开关，接地，电源等若干。七、功能设想1、考虑整点报时提前十秒开始，推迟十秒结束。2、考虑闹铃在设定时间启动后，每隔5 分钟启