1、 前言

數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機械裝置，具有更長的使用壽命，因此得到了廣泛的應(yīng)用。

2.設(shè)計任務(wù)和要求

用中小規(guī)模集成電路設(shè)計一臺能顯示日、時、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。

2．秒、分為00—59六十進制計數(shù)器。

3．時為00—23二十四進制計數(shù)器。

4．周顯示從1—日為七進制計數(shù)器。

5．可手動校正：能分別進行秒、分、時、日的校正。 只要將開關(guān)置于手動位置，可分別對秒，分、時、日進行手動脈沖輸入調(diào)整或連續(xù)脈沖輸入的校正。

6．整點報時。 整點報時電路要求在每個整點前鳴叫五次低音(500Hz)，整點時 再鳴叫一次高音(1000Hz)。

3、實驗器件選擇

本次實驗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

（1）脈沖信號電路設(shè)計方案

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)生的信號經(jīng)過4060可以達(dá)到14分頻，再經(jīng)過一個D觸發(fā)器74HC74就實現(xiàn)了15分頻輸出1HZ信號。

（2）秒、分電路設(shè)計

這個模塊就是“秒”的部分，由74HC161芯片產(chǎn)生16進制計數(shù)，然后利用送數(shù)功能，當(dāng)計時到1001（即十進制數(shù)字9）送0，實現(xiàn)0 ~ 9的循環(huán)，作為秒的個位。同時將1001經(jīng)過與非門之后送到下一片74HC161芯片作為時鐘信號，也就是個位計數(shù)十次十位進一次位。十位計數(shù)到0101（即十進制5）后經(jīng)過與非門送到Load置數(shù)，同時作為下一片芯片的時鐘信號。十位實現(xiàn)0~5的循環(huán)。這樣，秒的個位和十位就完成了。

分的設(shè)計和秒類似，這里就不再贅述。

（3）時電路設(shè)計

時的電路設(shè)計與前面的分和秒類似，但是有些不同，主要是進位上面需要注意一下，個位上先是0 ~ 9循環(huán)兩次，然后是0 ~ 4，接著向十位進位。十位上只能是0~2的循環(huán)。設(shè)計思路如下：個位上，當(dāng)計數(shù)到1001時經(jīng)過與非門產(chǎn)生送數(shù)，計時器回到0，并且向十位產(chǎn)生進位信號。十位上，當(dāng)個位產(chǎn)生0100和十位產(chǎn)生0010時（組合后就是十進制24），產(chǎn)生的信號送到復(fù)位端，讓個位和十位復(fù)位，并且信號輸入到下一級的CLK上面。這樣就可以達(dá)到要求了。

（4）周電路設(shè)計

周要實現(xiàn)周一~周日（日用8代替），因此，當(dāng)計數(shù)到0111時經(jīng)過與非門置數(shù)1，同時因為要顯示8（跳過7），所以利用譯碼器的LT可以實現(xiàn)全亮，這樣就達(dá)到了設(shè)計要求。

（5）校時電路設(shè)計

在剛剛開機接通電源時，由于日、秒、分、時為任意值，所以，需進行調(diào)整。 置開關(guān)在手動位置，分別對時、分、秒、日進行單獨計數(shù)，計數(shù)脈沖由單次脈沖或連續(xù)脈沖輸入。

方案實現(xiàn)：在芯片的CLK引出一個接口，既可以接收前一級的進位信號，也可以單獨輸入一個高頻率脈沖信號，方便調(diào)整時間。

總體連接示意圖

整體電路圖

實物圖1

實物圖2

仿真動態(tài)圖

以上就是關(guān)于數(shù)字時鐘的設(shè)計。