数字钟实训报告

1、实验项目中数字钟的设计与制作i .设计指标1.显示小时、分钟和秒钟。2.它可以是24小时或12小时。3.它具有计时功能，可分别校准小时和点，并在分支时停止向不同方向运送小时。定时时钟源可以手动输入，也可以从电路时钟中借用。4.它有准时的功能。当它在正点前10秒开始时，蜂鸣器会响5次。(可选)5.为了保证精确稳定的定时，标准时间的参考信号由晶体振荡器提供。二、设计方案数字时钟实际上是一个计数电路，它对标准频率(1hz)进行计数。由于计数开始时间与标准时间(如北京时间)不一致，需要在电路上增加计时电路，标准的1hz时间信号必须准确稳定。通常，石英晶体振荡器电路用于形成数字时钟。数字时钟的组成框图如

2、图所示。1.晶体振荡器电路晶振电路向数字钟提供频率稳定准确的32768赫兹方波信号，保证数字钟的走时准确稳定。晶体振荡器电路用于指针电子钟和数字电子钟。通常，有两种类型的方波输出的数字晶体振荡器电路，一种是由ttl门电路组成；另一种是由互补金属氧化物半导体非门组成的电路，本设计采用了后者。如图(b)所示，晶体振荡器电路由cmos非门u1、晶体、电容和电阻组成，u2实现整形功能，将振荡器输出的类似正弦波的波形转换为理想方波。输出反馈电阻r1为非门提供偏置，使电路工作在放大区，也就是说，非门的功能类似于高增益反相放大器。电容器c1和c2与晶体形成谐振网络，以控制振荡频率并提供180度相移，从而与非

3、门形成正反馈网络并实现振荡器功能。由于晶体具有较高的频率稳定性和精度，输出频率稳定而精确。互补金属氧化物半导体晶体振荡器2.计时电路通常使用74hc290、74hc390等十进制计数器来实现时间计数单元的计数功能。本设计选择74hc390。根据其内部逻辑框图，它是一个双2-5-10异步计数器，每个计数器都有一个异步清零端子(高电平有效)。秒位计数单元是一个十进制计数器，因此只需将qa与cpb(下降沿有效)连接，无需二进制转换。cpa(下降沿有效)与1hz秒的输入信号相连，qd可以作为上行进位信号与十位计数单元的cpa相连。每秒十位计数单位是十六进制计数器，需要十进制转换。将十进制计数器转换为十

4、六进制计数器的电路连接方法如图2.4所示，其中qc可作为上行进位信号与位分割计数单元的cpa相连。十进制-十六进制转换电路子比特计数单元和子十比特计数单元的电路结构分别与第二比特计数单元和第二十比特计数单元的电路结构完全相同，只是子比特计数单元的qd应与子十比特计数单元的cpa连接作为上行进位信号，子十比特计数单元的qc应与时间比特计数单元的cpa连接作为上行进位信号。小时位计数单元的电路结构仍与秒或小时位计数单元相同，但要求整个小时位计数单元应为24位计数器，而不是10的整数倍，因此有必要将小时位和10位计数单元合并为一个整体进行24位转换。使用74hc390实现24位计数功能的电路如图(d

5、)所示。二十四个二进制电路此外，在图(d)所示的电路中，还有二进制计数单元，可用作分频器，将2hz输出信号转换为1hz信号。3.解码驱动和显示单元电路选择74ls47作为显示解码电路；选择led数码管作为显示单元电路。输入的二进制信号由74ls47转换成十进制数，然后由数码管显示。这里的发光二极管数码管通过普通阳极法连接。计数器实现时间的累加，并以8421bcd码的形式发送给74s 47芯片，然后74s 47芯片将bcd码转换成十进制码，发送给数码管显示。4.计时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

6、来访问它们。即由coms门和或非门实现的定时或分支定时电路，in1端连接低阶进位信号；in2端与校正信号相连，校正信号可以直接取自分频器产生的1hz或2hz(不要太高或太低)信号。输出端与分钟或小时位计时输入端相连。当开关开启时，由于校正信号和0相位的输出为0，开关的另一端连接到高电平，正常输入信号可以顺利通过与门，使定时电路处于正常定时状态；当开关关闭时，情况正好相反，计时电路处于计时状态。在实际使用中，由于电路开关存在抖动问题，通常与一个rs触发器相连，形成一个开关抖动消除电路，因此整个时序电路如图(f)所示。(f)具有抖动消除电路的校正电路三、电路设计基于以上电路模块，可以设计数字时钟电路，如下图所示。4.实验经验数字钟已经成为人们日常生活中不可缺少的必需品。它广泛应用于个人家庭、车站、码头、剧院、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作和娱乐带来了极大的方便。随着数字集成电路技术的飞速发展和先进应时技术的采用，数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，并被应用于计时、自动报时和自动控制等各个领域。虽然市场上有现成的数字时钟集成电路芯片，