数字电子钟设计报告显示调整报时万年历闹钟秒表Word格式文档下载.docx

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定时报闹5

万年历功能6

三、电路仿真与设计6

3.1核心芯片及芯片管脚图6

3.2时、分计数电路模块设计6

3.3切换电路模块设计7

3.4调整电路模块设计8

（1）方案一：

利用74125的三态。

8

（2）方案二：

利用74162的置数端（LOAD），置数调整。

9

3.5整点报时电路模块设计10

3.6秒表电路模块设计11

3.6定时报闹电路模块设计13

3.7万年历电路模块设计14

四、遇到的问题17

五、心得体会17

一、引言

电子钟亦称数显钟（数字显示钟），是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械时钟相比，直观性为其主要显著特点，且因非机械驱动，具有更长的使用寿命，相较石英钟的石英机芯驱动，更具准确性。

电子钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧院、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大地方便。

相对于其他时钟类型，它的特点可归结为“两强一弱”：

比机械钟强在观时显著，比石英钟强在走时准确，但是它的弱点为显时较为单调。

数字钟的核心即数字电子技术课程中有关时序逻辑电路、组合逻辑电路的内容。

这些也是我们学电子的学生应该掌握的最基本知识。

通过这次试验，不仅可以加深我对数字电子技术课程的理解，也可以提高自己的动手能力以及实际问题中解决问题的能力，培养对数字电子技术的兴趣。

事实上，在制作的过程中，我也确实收获了很多知识。

在心得与体会中，我会着重描述。

二、方案论证选择

2.1设计要求

1.基本要求

（1）设计一个简易的数字钟，能按时钟功能进行小时、分钟、秒计时并显示时间及调整时间。

2.发挥部分

（1）增加整点报时功能和星期计时。

（2）增加定时报闹功能。

（3）增加万年历功能。

（4）增加秒表功能，同时显示分为年、月、日、小时、分钟和秒、秒表显示。

2.2系统框图

分钟+调整

秒钟

时钟+调整

秒表

闹钟功能

定时报闹

万年历功能

三、电路仿真与设计

3.1核心芯片及芯片管脚图

3.2时、分计数电路模块设计

电路的的核心芯片是74LS160。

74LS160是一个10进制加法计数器。

时钟到达24后清零。

分钟到达60后清零。

时钟Cp为分钟清零信号。

分钟Cp为与秒计数进位信号。

下图是秒计数电路设计图，左为秒十位，右为秒个位。

用置零法计60进制。

同理，也可以用74160置零法计24进制。

具体电路如下。

3.3切换电路模块设计

因为时分、秒、年、月日、秒表、闹钟共享一个显示屏。

我通过计数器7490+译码器74138组成一个顺序脉冲发生器，每次按动S7，产生一个脉冲，用来触发74245三态门工作。

其他时刻，其输出都为高阻。

如下图，顺序脉冲发生器生成的顺序脉冲通过IO2进入SEC_DISPLAY，触发74125工作，从而使得电路显示秒。

同理，也可以显示时分、星期等等。

3.4调整电路模块设计

调整电路是数字钟不可缺少的部分，每当数字钟与实际时间不符时，需要根据标准时间进行调整。

当数字钟接通电源或者计时出现错误是，需要调整时间，校时是数字钟应具备的基本功能。

为了电路简单，只对时和分进行调整。

调整电路要求在小时调整时不影响分和秒的正常计数，在分调整时不影响秒和小时的计数。

时调整电路和分调整电路都是一致的。

调整电路我设计了两种方法。

方法是控制计数电路的输入端CLK，使用两个三态门选择是把秒进位信号加入还是把调整的按键信号S1加入，S2用来控制调整和计数切换，由于两个三态门U32A和U31A的使能端有效电平刚好相反，S1接地时为调整功能，S1接VCC时为正常计数功能。

模块SC7SC8内部如下图所示，用74126三态门控制ss端和4017的输出相连，高电平时有效，向74160置数。

SR2是用来控制置数时小时数不超过24，分钟数不超过60.当置数达到所设上限时，SR2为高电平，给7490置零。

如上图，4017做顺序脉冲发生器，通过按键S10输出5个顺序脉冲，分别表示计数、调整时高位、调整时低位、调整分高位、调整分低位。

用S11控制7490的输入时钟端，每次按下S11时，计数一次，并输出到74160的置数端，即调整74160的数字加1.

3.5整点报时电路模块设计

我制作的整点报时是从每个小时的59分50秒开始鸣响，直至整点。

为了符合人们正常作息时间，每天的0点到6点不报闹。

首先，整点报时在7点到24点响，因此buzzer=高B（23、24点）+高A（10-19点）+低C（8、9点）+低D’CBA（7点）。

小时部分的电路设计如下：

其次，从每小时59分50秒开始鸣响，分钟和秒的电路设计分别如下：

3.6秒表电路模块设计

秒表模块的设计思路与秒模块类似，但是功能有所不同（电路如下图）。

本设计中，秒表能够进行如下功能：

1.计数；

2.暂停；

3.清零；

4.记录。

S12是暂停键，每次按下就能触发74160保持住现在的数字。

S13是清零键，每次按下能够使得74160清零。

3.6定时报闹电路模块设计

闹钟功能模块，是建立在时分调整模块基础上的。

关键点在于使用同或门，对时和分的每一位进行比较。

当设定的时间和此时时间一样时，同或门输出为1，蜂鸣器发出响声。

此时数字钟还在继续计时，1分钟之后，设定时间和此时时间不一样，同或门输出为0，蜂鸣器自动关闭。

3.7万年历电路模块设计

万年历功能模块的基础是74160为核心芯片的计数器和调整电路。

其中年和月、日的切换是利用之前所提到的切换电路。

日的时钟信号由小时计数器的进位信号而来，月和年依次是日和月的进位信号。

由于月分为大月、小月和平月，因此要分情况讨论。

只有在大月（即1、3、5、7、8、10、12月）才会令日在31日，日信号清零，月进位。

而同理平月在28日，小月在30日，日信号清零，月进位。

通过卡诺图，可以求得大月=低位（D’A+DC’B’A’）*高位0+低位D’C’A’*高位1，小月=低位（D’CA’+DC’B’A）*高位0+低位D’C’BA’*高位1，平月=低位D’C’BA’*高位0.通过与非门等相连，即可得到月份的不同情况。

具体电路如下图。

注意由于月份和日期都是从1开始，因此计数器应该使用同步置数法。

在获得了月份中，大月、小月和平月的信号以后，把它们分别输给日计数器的31进制、30进制和28进制。

用三态门控制哪一个日期输出到显示屏上。

因为闰年的规律是非百年，逢4年闰，百年，逢400年闰。

当逢4年润时，对于一个数来说，只要后两位能被4整除，这个数就能被4整除，因而看十位和个位就可以了。

当十位为奇数时，个位为2、6，则可以被4整除。

当十位为偶数时，个位为0、4、8，则可以被4整除。

显而易见，当十位用8421BCD码表示时，A=0，则十位为偶数，A=1，则十位为奇数。

因此十位A=0，个位为2（0010）或6（0110），或者十位A=1，个位为0（0000）、4（0100）、8（1000）时，为闰年。

当年份为整百时，即个位和十位DCBA=0000时，千位和百位应该是4的倍数，和上面分析同理。

因此可用与非或门来判断闰年。