数字电子时钟设计

1、一、设计任务数字电子时钟设计二、设计要求1、以数字形式显示时、分、秒的时间；2、时钟显示周期为24 小时；3、具有校时功能；4、清零、或计时停止功能。5、定时控制，其时间自定；6、正点报时功能，触摸报整点时数或自动报整点数。三、元件清单1.七段显示器（共阴极）10 个2.门电路（ 74LS00 74LS04 74LS0874LS21 74LS32）若干3.译码器（ 74LS48）10 个4.十进制计数器（ 74LS160）10 个5.数值比较器（ 74LS85）4 个6.石英晶体1 个7.555 定时器1 个8.蜂鸣器、按钮、开关若干9.电阻、电容、导线等若干四、设计1. 主要思路数字钟主要分

2、为秒信号发生部分， 计数部分，定时部分，校时部分，蜂鸣器部分五个主要部分组成，用石英晶体振荡构成秒信号发生，将信号输入计数部分。计数部分秒计数器， 秒，分，时，计数器分别为 60 进制，60 进制，24 进制。计数器输出通过译码器接到显像管，实现时钟的显示。校时部分为按钮开关与门电路的组合， 将时钟信号断开， 用按钮开关输入脉冲，调整时间。定时部分也为计数器，译码器，显像管的结构，不同的是没有时钟输入信号，取而代之的是按钮开关按钮，通过按钮输入脉冲，实现计数功能。蜂鸣器部分为 555 定时器与蜂鸣器的结构， 在输入高电平时蜂鸣器会发出声音通过比较器比较定时部分与计时部分的时间，弱时间相同， 则

3、有高1 / 8电平输出至蜂鸣器部分。在整点时输出一个高电平信号， 连接到蜂鸣器，实现整点报时功能。电路原理方框图2. 信号发生部分石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易调整，它是电子钟的核心，用它产生标准频率信号，再由分频器分成秒时间脉冲。图为用反相器与石英晶体构成的振荡电路石英晶体振荡器选用32768kHz 的石英晶体，发生的信号不符合始终的要求，但通过分频，可产生1Hz 的秒信号。由于 32768 1616168=1，所以用 3 个 16 分频和 1 个 8 分频便可解决问题用 4 个 16 进制计数器 74LS161 组成分频电路，与晶振部分共同组成信号发生部分，如下图

4、。2 / 83. 计数部分与显示部分整个计数器电路由秒计数器、分计数器、时计数器串接而成。计数器互相之间采用并行接法，将进位输出信号接到置数端实现清零功能。秒计数器和分计数器各自由一个十进制计数器和一个六进制计数器组成，形成两个六十进制计数器。时计数器为两个十进制计数器接成二十四制计数器。上图左为分计数器，右为秒计数器。3 / 8时计数器图4. 清零与校时部分清零功能实现为用一个按钮开关， 不按下时一段接到高电平， 另一端接在所有计数器的清零端。当电平开关按下时，所有清零端接地，将所有计数器置零。校时原理为用手按输入电平信号代替时钟信号。 同样使用电平开关，不过将不按下时接地，按下时接高电平，

5、另一端接至各个计数器的时钟输入端。校时时，先断开时钟， 将所有计数器的 ET,EP 端接到高电平，接着从按钮输入信号， 完成后将 ET,EP 接至原来的状态， 接回时钟。这里， ET,EP 信号和时钟、电平信号的选择用或门电路 74LS04 实现。清零与校时部分接线图4 / 85. 定时部分定时部分只有分信号和时信号。与计时部分原理基本相同，不过没有时钟信号，用电平开关输入脉冲取代，为了防止定时部分时间调超，在分信号十位为 6，时信号十位为 3，和时信号总体为 24 时清零。6. 比较器与整点报时部分用 4 片 74LS85 比较器两个输入端分别接到计时信号和定时信号，如果输入一致则输出高电平

6、，将高电平输出至蜂鸣器部分。整点报时部分为一个 8 输入与非门 74LS30,在整点时（即分信号为0 时）输出一个高电平。两部分的输出通过一个或门输出到蜂鸣器部分。5 / 87. 蜂鸣器部分由于蜂鸣器需要一个高电平使之工作， 因此使用一片 555 定时器接成多谐振荡器产生脉冲， 将输入信号接至 4 端，当输入为高电平时 555 工作，产生脉冲信号，带动蜂鸣器。根据输出频率的公式11f =T( R1 + 2R2 )Cln 2电容充电时间，即高电平时间T1 = (R1 + R2 )Cln 2输出脉冲占空比为q =R1R1 + R2为使输入的脉冲更宽，取R1 = 128k ，R2 = 1k ， C3

7、 = C4 = 10nF可计算出频率T 1.1kHz因此，蜂鸣器频率取1kHz6 / 88. 全电路图000000CKCKCKCKCKCKU20U73ABCDEGABCDEGU14U72ABCDEGABCDEGU3U6X2C6A B CD EGA BC D EG1389495969091929311011112106107108109R5R6RPACK 7180 |?RPACK 7180 |?838485868788899910010110210310410532109543210954111111111111A B C D EF GA B C DE F GO O O O OO OO O O

8、OO O OU19OU22O74LS48NB74LS48NBRRTBII/TBII/A B CDLRBA B CDLRB 7126354712635498 11982971203812112243215432151111111111ABCDOABCDOQQQQCQQQQCU26ARU15RU2111774LS11NDD74LS160NPTARK74LS160NPTARKOLOLA B C DNNLCLA B CDNNLCLE E CE E C11634567091234567091211U25A0113077U41A74LS08NU28AU29A74LS08N74LS32N74LS32N130

9、7912911581U24A11474LS04NU37AU36A74LS32N74LS32N137136131J6J5535455495051 527172736768 6970R3R4RPACK 7180 |?RPACK 7180 |?424344454647 486061626364 656632105432105411119 111111 911A B CD E FGA B CD E FGO O OO O OOO O OO O OOU10OU13O74LS48NB74LS48NBRRTBII/TBII/A B CDLRBA B CDLRB 712635471263548043215432

10、151111111111U7AABCDOABCDOQQQQRCU9QQQQRCU1274LS21N74LS160ND74LS160NDPTARKTARK145OLPOLABCDNNLCLABCDNNLCLEECEEC34567091234567091211U17A074012374LS08NU30AU31A74LS32N74LS32N128118127U16A7874LS04NU35A74LS32N134J4135U40A74LS08N144U34A74LS32NJ3161718 121314153435 363031323330pFR1R2R26-32.768kHzVCC180 |?180

11、|?RPACK 7RPACK 75VU68AC7U69A5 6 78 9 10112324 252627282924424724613121110915141312111091514VCC30pFAB CDEFGA BCDEFG5V74LS04N74LS04NOO OOOOOO OOOOOO21 9076543245U2U51OO74LS48NB74LS48NBKRDTPDCBAIRIRR13R14LANN/LCOEEAB CDLTRBBIA BCDLTRBBICLU387 1 2 63 5 47 1 263 5 41k| ?1k| ?74LS161NOD C B ACRQQQQ5123411

12、11111393192420 212221 91076543KRDTPDCBALANNLCOEECLU3974LS161NODCBACRQQQQ4321543215111111111151234U18AAB CDOA BCDO11111QQ QQCU1Q QQQCU414174LS21NRRVCC74LS160ND74LS160NDP TARKP TARK21 9076543OLOL1A B CDNNLCLA B CDNNLCLE E CE E CRDTPDCBA12400LKCLOAENENU70345679123456912CL17 1037074LS161NOU32ACDCBARQQQQ

13、J774LS32NVCC1511121314U8S04N3914621 91076543140Key = RKLRADNTNPDCBACLCLOEEU71J874LS161NODCBACRQQQQU33AU27A51234Key = K1111174LS32N74LS32NJ9143Key 0= L133J2J1132VCC5VKey = XKey = C15715816000155161CKCK162U23U54A B C D EGA B C D EGKey = VKey = B15A3OAGTB5169U60A16B3OAEQB13A2OALTB714B2U557

14、4LS08N12A111B110A09B0474LS85N1703AGTB2AEQBALTB15A3OAGTB516B3OAEQB137A2OALTB14B212A1U5611B110 A09B04 74LS85NAGTB3AEQB2ALTB00CKCKU64U65ABCDEGABCDEGKey = NKey = MVCCU6774LS30D174J1641155243591A3OAGTB658 7513B3OAEQB7Key = TVCCA2OALTB2425714B25V40U57U59A5612A1U62AJ147611B124110A01721751769B0VCC474LS85NKe

15、y = G74LS32N3AGTB74LS08NR23AEQB2173128k|?ALTB8U52U61A184VCCU6318115A3OAGTB5171R84RSTOUT31B3OAEQB61377DIS14A2OALTB74LS08N1k| ?180B2U586THRBUZZER12A111B12TRI1kHz10A0183 59B0CON4 74LS85N3AGTBC3C4GNDAEQB2LM555CNALTB10nF10nF10016314915016416516616716821621721818213214215223224225219220221222VCCR11R125VRP

16、ACK 7180 |?RPACK 7180 |?2272282292302312323323423523623723823924032105432105411119 111111 911A B CD E FGA B CD EF GO O OO O OOO O OO OO OU46BOU50BO74LS48NIR74LS48NIR/TBITBIA B CDLRBA B CDLRB 71263547126354VCC15915643215432151111111111ABCDOABCDOU11AU53AQQQQCQQQQCU47ARRU48U4974LS00N74LS00N74LS00N74LS1

17、60N PD74LS160N PDTOALRLKTOALRLKA B CDNNLCCA B CDNNLCCEE E E 1783456709123456709121100179177U51A15415374LS266N018919019185186187188196197198192193194195R9R10RPACK 7180 |?RPACK 7180 |?1992002012020320420520620720820921021121232109543210954111111111111A B C D EFGA B CD EFGO O O O OOOO O OO OOOU42BOU45BO74LS48NIR74LS48NIR/TBITBIA B C DLRBA B CDLRB 7126354712635 443215432151111111111ABCDOAB CDOQQQQCQQ