数字电子钟电路

1、数字电子钟逻辑电路设计摘要本次数字时钟电路设计使用了三片74LS161二进制计数器,三片74LS160十进制计数器和一片74LSOO二输入四与非门采用异步连接设计构成数字电子钟。分、秒均使用60 进制循环计数，时使用24 进制循环计数。关键词电子时钟；清零；循环计时1 设计任务及主要技术指标和要求1.1 设计任务：用中小规模集成电路设计一台能显示时，分，秒的数字电子钟。1.2 主要技术指标和要求：1.2.1 由 555 定时器产生 1Hz 的标准秒信号。1.2.2秒、分为 0059 进制计数器1.2.3时为 0023 二十四进制计数器。2 引言数字电子钟是一种用数字显示秒、分、时的计时装置，与

2、传统的机械钟相比，具有走时准确、显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到广泛的应用。如，日常生活中的电子手表，车站、码头、机场等公共场所的大型数显电子钟。3 工作原理数字电子钟所采用的是十六进制计数器74LS161 和十进制计数器74SL160，根据时分秒各个部分的的不同功能，设计成不同进制。秒的个位，需要 10 进制计数器，十位需6 进制计数器（计数到59 时清零并进位）。秒部分设计与分钟的设计完全相同；时部分的设计为当时钟计数到24 时，使计数器的小时部分清零，从而实现整体循环计时的功能。3.1 4位同步计数器 74LS161引脚结构图，如图1（ 74SL160的引脚结构与 74SL161

3、完全相同）：3.2 二输入四与非门 74LS00 引脚结构图，如图2：3.3 74LS161功能如表 1 所示：3.4 非门真值表如表 2 所示：输入输出PTCP CD1D2D3Q0Q1Q2Q3LLLLLHLD0D1D2D3D0D1D2D3HHHH计数HHL保持HHL保持表 1 74LS161功能表ABY001011101110表 2与非门真值表4 电路组成部分1 / 84.1 计数部分：利用 74LS161芯片， 74LS160 芯片和 74LS00 芯片组成的计数器，它们采用异步连接，利用外接标准 1Hz脉冲信号进行计数。4.2显示部分： 将三片 74LS161芯片和三片 74LS60的

4、Q0Q1Q2 Q3 脚分别接到实验箱上的数码显示管上，根据脉冲的个数显示时间。5 设计步骤及方法所有 74LS161芯片和 74LS160的 16 脚接 5V 电源 ( 置为 1) ，3 脚、 4 脚、5 脚、6 脚和 8 脚接地（置为 0）。74LS00芯片的 14 脚接 5V电源（置为 1）， 7 脚接地。5.1 秒设计秒部分具体设计如图 3 示：图 3 秒部分设计图2 / 8秒的个位部分为逢十进一，十位部分为逢六进一，从而共同完成60进制计数器。当计数到 59 时清零并重新开始计数。 秒的个位部分的设计：利用十进制计数器74LS160和与非门 74LS00 在面包板上设计10 进制计数器

5、显示秒的个位。计数器的 1 脚接高电平， 7 脚及 10 脚接 1。因为 7脚和 10 脚同时为 1 时计数器处于计数工作状态. 秒的个位和十位的2 脚相接从而实现同步工作， 15 脚（串行进位输出端） 接十位的 7 脚和 10 脚。个位计数器由 Q3Q2Q1Q0（ 0000）2 增加到（ 1001）2 时产生进位，并十位部计数器的 2 脚脉冲输入端 CP，从而实现 10 进制计数和进位功能。利用 74LS161和 74LS00在面包板上设计 6 进制计数器显示秒的十位：7 脚和 10 脚接各位计数器的 15 脚（串行进位输出端） ，当个位计数器由Q3 Q2Q1Q0（0000）2 增加到（ 1

6、001）2 时产生进位，并十位部分开始计数，通过 74LS00对 Q2 1 与非接入的1脚清零端和分个位计数器的2Q74LS161脚脉冲输入端 CP，从而实现6 进制计数器和进位功能。5.2分钟的设计分钟部分具体设计如图4 示：3 / 8图 4 分部分设计图分钟个位部分逢十进一， 十位部分逢六进一， 从而共同完成60 进制计数器。当计数到59 时重新开始计数。利用 74LS160和 74LS00设计 10进制计数器显示分的个位：1 脚，7 脚和 10 接高电平， 15 脚（串行进位输出端）接十位计数器的7 脚和 10 脚。当个位计数器由 Q321（0）QQ Q00002增加到（1001） 时产

7、生进位， 十位计数器和各位计数器的2 脚相接从而2实现同步工作。并将计数器的2 脚脉冲输入端，从而实现10 进制计数器和进位功能。利用 74LS161和 74LS00在面包板上设计6 进制计数器显示分的十位 ：当由 Q3 21Q0（）2 增加到（）2 时，通过74LS00Q Q00000101对 Q21 与非接入的脚清零端和小时的个位计数器的2脚脉冲Q74LS161 1输入端，从而实现6 进制计数器和进位功能。5.3小时的设计4 / 8小时部分具体设计如图5 示：图 5小时部分设计图利用 74LS160和 74LS00设计 10 进制计数器显示小时的个位：7 脚和 10 脚接高电平。 15 脚

8、（串行进位输出端）接入十位计数器的7 脚和10 脚，个位计数器和十位计数器的2 脚相接从而实现同步工作方式。小时十位计数器的2 脚脉冲输入端，从而实现10 进制计数器和进位功能。利用 74LS161 和 74LS00 在面包板上设计计数器显示分钟的十位：当十位计数器由 Q3Q2Q1Q（0 0000）2 增加到（0010）2 并且个位计数器 Q3Q2Q1Q0由（0000）2 增加到（ 0100）2 时，通过 74LS00 对十位计数器的 Q1 和个位计数器 Q2 与非，分别接入十位和个位的的1脚清零端，从而共74LS161同完成 24 进制计数器并清零。5 / 86 电路总体说明通过外接时钟脉冲

9、 CP 的作用下 ,秒的个位加法计数器开始记数， 通过译码器和数码显示管显示数字即计数器。当经过 10 个脉冲信号后，秒个位计数器完成一次循环，秒十位计数器的 CP与秒个位计数器的 CP同步 , 秒个位计数器的 Qcc 使得秒十位的 P 和 T 端同时为 1（Qcc 为进位端，当个位为 9 时进位并 Qcc=1）, 从而秒十位开始计数，秒十位计数器工作 1 次，通过译码器和数码显示管，秒十位数字加 1。当经过 60 个脉冲信号，秒部分完成一个周期，分钟个位计数器的 CP 通过秒十位计数器的 Q2Q1 与非得到脉冲，分钟个位计数器工作一次，通过译码器和数码显示管，分钟的个位数字加1。分部分的工作方式与秒部分完全相同。当经过 3600个脉冲信号，分钟部分完成一个周期，小时个位计数器的 CP通过分十位计数器的 Q2Q1 与非得到脉冲，小时个位计数器工作一次，通过译码器和数码显示管，小时的个位数字加 1。当小时个位部分完成一个周期，小时十位计数器的CP 与小时个位计数器的CP 同步 ,小时个位计数器的Qcc使得小时十位的 P 和 T 端同时为 1, 从而小时十位开始计数，小时十位计数器工作 1 次，通过译码器和数码显示管，小时的十位数字加 1。当小时十位部分计数到 2 同时小时的个位部分计数到 4，小时个位计数器的清零端和十位计数