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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 74LS08 74LS21 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
2、等若干 四、设计 1.主要思路 数字钟主要分为秒信号发生部分， 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
3、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， 则有高 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 327681616168=1，所以用 3 个 16 分频和 1 个 8 分频 便可解决问题 用
4、 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。 3.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。 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
5、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，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 5.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
6、 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，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。 7.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 f = 1 T = 1 (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
7、 q = R1 R1+ R2 为使输入的脉冲更宽，取 R1= 128k ，R2= 1k，C3= C4= 10nF 可计算出频率 T 1.1kHz 因此，蜂鸣器频率取1kHz 8.全电路图 五、仿真过程 在 multisim10中仿真能较好的完成预定的功能。但是由于电路比较复杂，仿真速 度很慢。 用函数信号发生器代替晶振信源进行调试，需要将信源调到50MHz才能看到仿 真，而且速度也较慢。不过总体功能都可实现。 六、使用说明 开始前，将开关 L 断开， K接在下端。 1.停表 计时功能：闭合 L，开始计时，断开L，计时停止。 2.清零功能：按下开关R，所有显示清零 3.校时功能：先断开L，再将
8、K 接通至上端，接着又X，C 调整时； V，B 调整分； N，M调整秒。调整完成后先将K接回下端，再闭合L。 4.整点报时功能：合上开关T，整点报时功能开启。 5.定时功能：用 A，S调整时， D，F调整分，调整完毕后合上G ，则会在设 U1 74LS160N Q A 1 4 Q B 1 3 Q C 1 2 Q D 1 1 R C O 1 5 A 3 B 4 C 5 D 6 E N P 7 E N T 1 0 L O A D 9 C L R 1 C L K 2 U2 74LS48N A 7 B 1 C 2 D 6 O A 1 3 O D 1 0 O E 9 O F 1 5 O C 1 1 O
9、B 1 2 O G 1 4 L T 3 R B I 5 B I / R B O 4 R1 180 |? RPACK 7 U3 ABCDEG CK 24 5 6 78 9 1011 12131415161718 0 0 U4 74LS160N Q A 1 4 Q B 1 3 Q C 1 2 Q D 1 1 R C O 1 5 A 3 B 4 C 5 D 6 E N P 7 E N T 1 0 L O A D 9 C L R 1 C L K 2 U5 74LS48N A 7 B 1 C 2 D 6 O A 1 3 O D 1 0 O E 9 O F 1 5 O C 1 1 O B 1 2 O G
10、1 4 L T 3 R B I 5 B I / R B O 4 R2 180 |? RPACK 7 U6 ABCDEG CK 0 0 36353433323130 29282726252423 2120 VCC 5V U8A 74LS04N U9 74LS160N Q A 1 4 Q B 1 3 Q C 1 2 Q D 1 1 R C O 1 5 A 3 B 4 C 5 D 6 E N P 7 E N T 1 0 L O A D 9 C L R 1 C L K 2 U10 74LS48N A 7 B 1 C 2 D 6 O A 1 3 O D 1 0 O E 9 O F 1 5 O C 1 1
11、 O B 1 2 O G 1 4 L T 3 R B I 5 B I / R B O 4 R3 180 | ? RPACK 7 U12 74LS160N Q A 1 4 Q B 1 3 Q C 1 2 Q D 1 1 R C O 1 5 A 3 B 4 C 5 D 6 E N P 7 E N T 1 0 L O A D 9 C L R 1 C L K 2 U13 74LS48N A 7 B 1 C 2 D 6 O A 1 3 O D 1 0 O E 9 O F 1 5 O C 1 1 O B 1 2 O G 1 4 L T 3 R B I 5 B I / R B O 4 R4 180 | ?
12、RPACK 7 U16A 74LS04N 78 0 66656463626160 0 48474645444342 U17A 74LS08N U18A 74LS21N 3 1 U7A 74LS21N U15 74LS160N Q A 1 4 Q B 1 3 Q C 1 2 Q D 1 1 R C O 1 5 A 3 B 4 C 5 D 6 E N P 7 E N T 1 0 L O A D 9 C L R 1 C L K 2 U19 74LS48N A 7 B 1 C 2 D 6 O A 1 3 O D 1 0 O E 9 O F 1 5 O C 1 1 O B 1 2 O G 1 4 L T
13、 3 R B I 5 B I / R B O 4 R5 180 | ? RPACK 7 U21 74LS160N Q A 1 4 Q B 1 3 Q C 1 2 Q D 1 1 R C O 1 5 A 3 B 4 C 5 D 6 E N P 7 E N T 1 0 L O A D 9 C L R 1 C L K 2 U22 74LS48N A 7 B 1 C 2 D 6 O A 1 3 O D 1 0 O E 9 O F 1 5 O C 1 1 O B 1 2 O G 1 4 L T 3 R B I 5 B I / R B O 4 R6 180 |? RPACK 7 U24A 74LS04N
14、U25A 74LS08N 115 114 0 10510410310210110099 0 89888786858483 U28A 74LS32N 113 U29A 74LS32N U30A 74LS32N 74 U31A 74LS32N 123 39 U32A 74LS32N 37 124 U27A 74LS32N U33A 74LS32N U34A 74LS32N 127 U35A 74LS32N 128 U36A 74LS32N 129 U37A 74LS32N 130 J1 Key = M 132 J2 Key = N 133 J3 Key = B J4 Key = V 134 135
15、 J5 Key = C J6 Key = X 136131 J8 Key = K 140 VCC 5V VCC 126125 J9 Key = L U41A 74LS08N 81 117 137 77 145 79 J7 Key = R 146 VCC 22 19 U40A 74LS08N 144 80 118 U26A 74LS11N 116 U42 74LS48N A 7 B 1 C 2 D 6 O A 1 3 O D 1 0 O E 9 O F 1 5 O C 1 1 O B 1 2 O G 1 4 L T 3 R B I 5 B I / R B O 4 U43 74LS160N Q A 1 4 Q B 1 3 Q C 1 2 Q D 1 1 R C O 1 5 A 3 B 4 C 5 D 6 E N P 7 E N T 1 0 L O A D 9 C L R 1 C L K 2 U44 74LS160N Q A 1 4 Q B 1 3 Q C 1 2 Q D 1 1 R C O 1 5 A 3 B 4 C 5 D 6 E N P 7 E N T 1 0 L O A D 9 C L R 1 C L K 2 U45 74LS48N A 7 B 1 C 2 D 6 O A 1 3 O D 1 0 O E 9 O F 1 5 O C 1 1 O B 1 2 O
