数字时钟设计实验报告

1、电气子课程的设计标题：数字时钟数字钟设计实验报告1.设计要求：设计一个24小时数字时钟。要求：计时和显示精度达到秒；具有计时功能。采用中小型集成电路设计。播放：增加闹钟功能。2.设计方案：电路由第二时钟信号发生器、定时电路和定时电路组成。第二时钟信号发生器可以由振荡器和分频器组成。在计时电路中，两个60位十进制计数器分别完成第二次计时和分钟计时；24进制计数器完成的时间；解码器用于解码计数器的输出，并将其发送到七段数码管进行显示。计时电路利用开关控制时、分、秒计数器的时钟信号作为计时脉冲完成计时。3.电路框图：解码器解码器解码器小时计数器(24日)分钟计数器(十进制60)计秒器(十进制60)时

2、间检查电路秒信号发生器图1数字时钟电路框图4.电路原理图：一秒脉冲信号发生器第二脉冲信号发生器是数字电子时钟的核心部分，其精度和稳定性决定了数字时钟的质量。第二脉冲信号由振荡器和分频器的组合产生。振荡器：通常使用一个由555定时器和RC组成的多谐振荡器，它被调整到输出1000赫兹脉搏。分频器：具有两个主要功能，一个是产生标准的第二脉冲信号，另一个是提供功能对于扩展电路所需的信号，选择三片74LS290级联，因为每片是1/10分频器，三片级联得到1Hz标准秒脉冲。电路图如下：图2第二脉冲信号发生器(2)秒、分、小时计时器的电路设计秒和分钟计数器是60位计数器，小时计数器是24位计数器。十六进制秒

3、计数器第二位的位部分是每十进制一位，十位部分是每十六进制一位，这样就一起组成了60位计数器。当计数达到59时，它被清除并再次开始计数。秒位部分的设计：用十进制计数器CD40110设计十进制计数器显示秒位。当单比特计数器从0增加到9时，产生进位，进位连接到十比特计数器的脉冲输入端CP，从而实现十进制计数和进位功能。使用74LS161和74LS11设计一个十六进制计数器来显示十位秒。当10位计数器从0增加到5时，用74LS11与门产生一个高电平连接到CD40110的清零端，即1位和10位，同时产生一个脉冲将10位分开。电路图如下：图3 60秒计数电路60位小数分钟计数电路除法的位部分是每十进制一位

4、，十位部分是每十六进制一位，这样就一起完成了60位计数器。当计数达到59时，它被清除并再次开始计数。秒的位部分的设计：来自第二计数电路的进位脉冲将分钟的位增加1，并且十进制计数器被设计成通过使用十进制计数器CD40110来显示秒的位。当单比特计数器从0增加到9时，产生进位，进位连接到十比特计数器的脉冲输入端CP，从而实现十进制计数和进位功能。使用74LS161和74LS11设计一个十六进制计数器来显示十位秒。当10位计数器从0增加到5时，使用74LS11与门产生一个高电平连接到10位CD40110的清零端，同时产生一个脉冲到10位。电路图如下：图4 60分钟计数电路24位小时计数电路来自子计数

5、电路的进位脉冲将时间的比特相加，并且比特计数器从0到9的增加产生进位，其连接到十比特计数器的脉冲输入端CP。当10位计数为2且位计数为3时，通过74LS11与门产生清除信号，以清除所有的CD40110。电路图如下：图5 24小时计数电路解码显示电路解码电路的功能是将秒、分、小时计数器的输出码转换成相应的数字。74LS148通常用作驱动发光二极管七段数码管的解码器。74LS148是BCD-7段解码器/驱动器，输出电平高，专门用于驱动发光二极管七段共阴极显示数码管。如果秒、分、小时计数器的每个输出都发送到相应的七段数码管的输入端，则可以显示不同的数字。电阻r作为限流电阻串联在解码管的输出端和数码管

6、之间。电路图如下：图6解码显示电路计时电路计时电路是数字钟不可缺少的一部分。每当数字时钟与实际时间不匹配时，就需要根据标准时间进行校准。一般来说，电子表有计时功能，如小时、分钟和秒钟。为了使电路简单，在本设计中仅执行分钟和小时校准。“快速计时”由开关控制，使计数器计数1Hz计时脉冲。图中的S1是用于校正的控制开关，定时脉冲是分频器输出的1Hz脉冲。当S1为“0”时，可以执行“快速计时”。电路图如下：8910U10C74LS00123U11A74LS00111213U10D74LS00R33.3kC10.01uFS1GND1011U8E74LS041HZS2/M2Q25V图7学校团队电路5.实验

7、方法：1.第二脉冲发生部分555多谐振荡器用于产生1HZ频率信号，作为第二脉冲和整个电路的信号输入部分。仿真电路图如下图所示：图8-秒脉冲发生器模拟电路2.计数电路电子钟可分为小时、分钟和秒钟，其中小时以十进制24表示，分钟和秒钟以十六进制表示，输出可由数码管显示，因此要求以十进制24表示0000000 00100100，以十六进制表示0000000 0110000，所有这些都用8421编码。(1)模拟小时计数的二十四位十进制电路用两片74LS160N(分为a片和b片)设计一个100刻度的计数器，所有带1的端口在24(00100100)直接取出，输入与非门74LS00D，然后给两个清零端CLR

8、。利用74LS160N异步清零功能完成24位循环，计数范围为023。然后，七段显示解码器74LS47D被用于将A和B 74LS160N的输出解码到发光二极管数字管。模拟电路如图9所示。图9。24位小时计数器模拟电路(2)具有分钟和秒计数的六进制模拟电路模拟这个电路类似于24进制计数器。利用74LS160N设计了一个100进制计数器。所有带1的端口在60 (0110000)直接取出，然后输入到与非门74LS00D，然后提供给两个清零端子CLR。利用74LS160N异步清零功能完成六进制周期，计数范围为059。然后，七段显示解码器74LS47D被用于将A和B 74LS160N的输出解码到发光二极管

9、数字管。仿真电路如下所示：图10十六进制秒计数器的模拟电路图11十六进制分钟计数器的模拟电路(4)时间和分钟校正(秒)电路。数字钟应具有分钟校正和时间校正功能。因此，应切断分钟位和小时位的直接计数通道，并使用具有正常定时信号和可随时切换的校正信号的电路来访问它们。这里，使用两个与非门和一个单刀双掷开关来实现定时功能。第一与非门74LS00D的一个输入端连接到复位信号，另一端连接到第二与非门。第二个74LS00D的一个输入端连接到计数脉冲，另一端连接到单刀双掷开关。开关的一部分接地，另一端连接到高电平。当开关转到另一端时，小时或分钟位开始单独计数，从而实现计时功能。电路图如下所示：图12校准模拟

10、电路6.实验结果和结论：数字时钟模拟的电路图如下图所示。Multisim11.0仿真可以实现数字钟的显示功能和计时功能。在显示功能中，小时以24位十进制实现，分、秒以60位十进制实现。时间和分钟可以分别校准在Multisim仿真过程中，软件安装、主题选择、电路设计、仿真和运行结果都是由我们自己完成的。在数字钟的设计中，根据老师上课时所说，两个集成的十进制同步计数器74LS160D可以级联成100进制，然后利用其异步清零功能分别实现小时的24进制和分、秒的60进制。当然，在模拟过程中有很多困难和问题。例如，你不能直接从几秒钟到几分钟，你总是在模拟中出错。所以我咨询了一些也做数字钟的学生，并在网上查找了相关信息。最后，用两个与非门和单刀双掷开关实现了从秒到分的进位功能、时分进位功能和校准功能。通过本实验，我们对数字电学的知识有了更深的理解，将其应用到实践中，理解了学习电子技术基础的意义，达到了培养它的目的。我也明白一个真理：成功是通过不断探索获得的。当我们遇到问题时，我们不应该灰心、烦躁，甚至放弃。相反，我们应该冷静下来，仔细思考，逐部门检查，找出最终原因并加以纠正。只有这样，我们才能取得进步，一步一步地接近我们的目标，并取得我们想要的成功。当然，我们自己的模拟技