1、 前言

數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無(wú)機(jī)械裝置，具有更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的應(yīng)用。

2.設(shè)計(jì)任務(wù)和要求

用中小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)一臺(tái)能顯示日、時(shí)、分秒的數(shù)字電子鐘，要求如下：

1．由晶振電路產(chǎn)生1Hz 標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)。

2．秒、分為00—59六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。

3．時(shí)為00—23二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。

4．周顯示從1—日為七進(jìn)制計(jì)數(shù)器。

5．可手動(dòng)校正：能分別進(jìn)行秒、分、時(shí)、日的校正。 只要將開(kāi)關(guān)置于手動(dòng)位置，可分別對(duì)秒，分、時(shí)、日進(jìn)行手動(dòng)脈沖輸入調(diào)整或連續(xù)脈沖輸入的校正。

6．整點(diǎn)報(bào)時(shí)。 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路要求在每個(gè)整點(diǎn)前鳴叫五次低音(500Hz)，整點(diǎn)時(shí) 再鳴叫一次高音(1000Hz)。

3、實(shí)驗(yàn)器件選擇

本次實(shí)驗(yàn)中需使用到的元器件如下表所示

表1元器件列表

4、方案設(shè)計(jì)

（1）脈沖信號(hào)電路設(shè)計(jì)方案

石英晶體主要成分是二氧化硅，它的物理化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，本電路的顯著優(yōu)點(diǎn)是頻率穩(wěn)定性極好，理論上可達(dá)1.000000?Hz的精確度，石英晶體產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)過(guò)4060可以達(dá)到14分頻，再經(jīng)過(guò)一個(gè)D觸發(fā)器74HC74就實(shí)現(xiàn)了15分頻輸出1HZ信號(hào)。

（2）秒、分電路設(shè)計(jì)

這個(gè)模塊就是“秒”的部分，由74HC161芯片產(chǎn)生16進(jìn)制計(jì)數(shù)，然后利用送數(shù)功能，當(dāng)計(jì)時(shí)到1001（即十進(jìn)制數(shù)字9）送0，實(shí)現(xiàn)0 ~ 9的循環(huán)，作為秒的個(gè)位。同時(shí)將1001經(jīng)過(guò)與非門(mén)之后送到下一片74HC161芯片作為時(shí)鐘信號(hào)，也就是個(gè)位計(jì)數(shù)十次十位進(jìn)一次位。十位計(jì)數(shù)到0101（即十進(jìn)制5）后經(jīng)過(guò)與非門(mén)送到Load置數(shù)，同時(shí)作為下一片芯片的時(shí)鐘信號(hào)。十位實(shí)現(xiàn)0~5的循環(huán)。這樣，秒的個(gè)位和十位就完成了。

分的設(shè)計(jì)和秒類似，這里就不再贅述。

（3）時(shí)電路設(shè)計(jì)

時(shí)的電路設(shè)計(jì)與前面的分和秒類似，但是有些不同，主要是進(jìn)位上面需要注意一下，個(gè)位上先是0 ~ 9循環(huán)兩次，然后是0 ~ 4，接著向十位進(jìn)位。十位上只能是0~2的循環(huán)。設(shè)計(jì)思路如下：個(gè)位上，當(dāng)計(jì)數(shù)到1001時(shí)經(jīng)過(guò)與非門(mén)產(chǎn)生送數(shù)，計(jì)時(shí)器回到0，并且向十位產(chǎn)生進(jìn)位信號(hào)。十位上，當(dāng)個(gè)位產(chǎn)生0100和十位產(chǎn)生0010時(shí)（組合后就是十進(jìn)制24），產(chǎn)生的信號(hào)送到復(fù)位端，讓個(gè)位和十位復(fù)位，并且信號(hào)輸入到下一級(jí)的CLK上面。這樣就可以達(dá)到要求了。

（4）周電路設(shè)計(jì)

周要實(shí)現(xiàn)周一~周日（日用8代替），因此，當(dāng)計(jì)數(shù)到0111時(shí)經(jīng)過(guò)與非門(mén)置數(shù)1，同時(shí)因?yàn)橐@示8（跳過(guò)7），所以利用譯碼器的LT可以實(shí)現(xiàn)全亮，這樣就達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

（5）校時(shí)電路設(shè)計(jì)

在剛剛開(kāi)機(jī)接通電源時(shí)，由于日、秒、分、時(shí)為任意值，所以，需進(jìn)行調(diào)整。 置開(kāi)關(guān)在手動(dòng)位置，分別對(duì)時(shí)、分、秒、日進(jìn)行單獨(dú)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)脈沖由單次脈沖或連續(xù)脈沖輸入。

方案實(shí)現(xiàn)：在芯片的CLK引出一個(gè)接口，既可以接收前一級(jí)的進(jìn)位信號(hào)，也可以單獨(dú)輸入一個(gè)高頻率脈沖信號(hào)，方便調(diào)整時(shí)間。

總體連接示意圖

整體電路圖

實(shí)物圖1

實(shí)物圖2

仿真動(dòng)態(tài)圖

以上就是關(guān)于數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)。