多功能数字钟的设计说明

《电子工艺实习》课程设计

题 目： 多功能数字钟设计 院 别： 机电学院 专 业： 机械电子工程 姓 名： 学 号： 同组人员： 指导教师： 日 期： 2011.6.20~2011.7.1

多功能数字钟的设计

摘要

数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，并且可以实现更多的功能，如：定时控制、整点报时、闹钟、触摸报整点时数等，在现实生活中，各种数字钟已得到了非常广泛的使用。数字钟的设计方法有许多种，例如,可用基于NE555的中小规模集成电路组成数字钟，也还可以利用单片机来实现数字钟等。这些方法都各有其特点，其中利用中小规模集成电路组建数字钟，原理简单，但由于集成电路集成度有限，对于需要实现较多功能的电路设计比较复杂，对于制作者焊接和布线有较高的要求。用单片机实现的电子钟具有结构简单，并便于功能的扩展，但需要涉及到汇编以及C语言编写程序，对设计者有较高的要求。本次设计为用中小规模集成电路组成数字钟。

关键词：数字钟；单片机；集成电路；NE555

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目 录

1. 设计要求 ...................................................................................................... 1 2.电路的设计 .................................................................................................... 2 2.1主体电路的设计 .................................................................................... 2 2.1.1秒脉冲电路的设计 .............................................................................. 2 2.1.2时分秒计数器的设计 .......................................................................... 3 2.1.3 译码与显示电路的设计 ..................................................................... 5 2.1.4校时电路的设计 ................................................................................. 8 2.1.5整点报时电路的设计 .......................................................................... 9 2.2整体电路的设计 ...................................................................................11 3.电路功能测试以及常见问题解决本法 ......................................................... 12 3.1Proteus软件介绍 .................................................................................. 12 3.2电路功能测试 ...................................................................................... 13 4、设计总结 ................................................................................................... 14 5.元件清单 ...................................................................................................... 15 6.参考文献 ...................................................................................................... 15

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1. 设计要求

1、设计一台能显示日、时、分秒的数字电子钟，要求用六位数码管显示时间，格式为00：00：00。

2、手动校正功能：能分别进行分、时的校正。

3、整点报时功能。整点报时电路要求在每个整点鸣叫。

根据设计要求，可建立数字钟系统组成框图，如图2-1所示，数字中电路系统由主体电路和扩展电路两大部分组成，其中，主体电路完成数字钟的基本计数功能，扩展电路完成数字钟的整点报时扩展功能。

图1-1 数字钟原理框图

该系统的工作原理是：用振荡器产生的高脉冲信号作为数字钟的秒脉冲发生器，秒脉

冲接入秒计数器，秒计数器计满60后向分计数器个位进位，分计数器计满60后向小时计数器个位进位并且小时计数器按照“24翻1”的规律计数。小时计数器计满24后向日期计数器个位进位，计数器的输出经译码器送显示器。计时与实际时间出现误差时电路可以进行校时、校分。扩展电路的整点报时功能必须在主体电路正常运行的情况下才能实现。

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图2-7 74HC4017时序图

2）译码器74LS47

译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路。它的工作是把给定的代码进行“翻译”，变成相应的状态，使输出通道中相应的一路有信号输出。译码器在数字系统中有广泛的用途，不仅用于代码的转换、终端的数字显示，还用于数字分配，存储器寻址和组合控制信号等。译码器可以分为通用译码器和显示译码器两大类。在本电路中用的译码器是共阳极译码器74LS47，用74LS47把输入的8421BCD码ABCD译成七段输出a-g，再由七段数码管显示相应的数。 74LS47的管脚图如图3-6。在管脚图中，管脚LT、RBI、BI/RBO都是低电平是起作用，作用分别为：

LT为灯测检查，用LT可检查七段显示器个字段是否能正常被点燃。 BI是灭灯输入，可以使显示灯熄灭。

RBI是灭零输入，可以按照需要将显示的零予以熄灭。BI/RBO是共用输出端，RBO称为灭零输出端，可以配合灭零输出端RBI，在多位十进制数表示时，把多余零位熄灭掉，

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以提高视图的清晰度。

图2-8 74LS47管脚图

（2）显示器四位七段数码管

在此电路图中所用的显示器是共阳极形式，阳极必须接电源。四位七段数码管的管脚如图3-7所示

图2-9 四位七段数码管管脚图

2.1.4校时电路的设计

校时电路的作用是：当数字钟接通电源或者出现误差时，校正时间。校时是数字钟应具有的基本功能。一般电子表都具有时、分、秒等校时功能。为了使电路简单，在此设计中只进行分和小时的校时。校时电路如图3-8所示。

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校时电路工作原理：当按下按点开关时，将产生一个高电平给74ls90的CKA端接口，从而达到校时的功能。

图2-10 校时电路

2.1.5整点报时电路的设计

设计要求：要求电路具有整点报时功能，当时钟电路为59分时，从50秒开始，每隔一秒钟响一次直到进位变为00分。

设计思路：可利用一与门将时钟分59为“1”的输出端与秒十位为5时为“1”的输出端与时钟脉冲信号与在一起，当条件符合时，电路即可以报时，报时信号可以是声音报时和光报时两种。本设计采用光报时。

整点报时电路如图3-9所示，工作原理：在秒脉冲作用下，电路开始正常计数。当计数达到59分50秒时，在秒脉冲作用下，与非门输入全为“1”此时与非门输出“0”，发光二极管开始发光，发出整点报时信号。由于接入秒脉冲信号，发光二极管的工作频率均为1Hz，持续10秒钟后，停止整点报时。

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图2-11 整点报时电路

图中所用与非门74HC30管脚图分别如图3-10所示。

图2-12 74LS30管脚图

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2.2整体电路的设计

将以上主体电路和扩展电路经过适当的排列，组合连接为整体电路图，整体电路图如图3-11所示

图2-13 整体电路图

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