校時電路

1. 電子掛鍾怎麼調工作原理是什麼

電子掛鍾跟一般的鍾表可是不同的，它可以直接顯示出來時間，詳細的秒、分、時都非常的具體哦。而時鍾不一樣，我們觀看時鍾掛表的時候，智能自己去辨別時間，如果想要新年倒計時，還會因為普通時鍾的不準確耽誤了最佳的時間呢。而電子掛鍾完全可以排除這種缺點，它的時間非常的准確，而且也極其直觀，給我們的生活帶來了絕對的方便。

電子掛鍾怎麼調

1、在正常模式下，顯示小時、分鍾、秒和星期;按「D」顯示日期;按「S」顯示鬧鍾時間。

2、調整鬧鍾時間：按「M」兩次進入鬧鍾模式，按「S」選中小時或者分鍾，按「D」調整合適的時間，最後按「M」返回。

3、實時調整：連續按「M」三次進入調整時間模式，按「S」選擇秒、分、小時、日、周和月;按「D」對應數為右聲道音量調整;最後，按下「M」返回到正常模式。

4、計時器功能：按下「M」一次進入計時器功能模式，剛開始狀態顯示為0：00：00，按「D」開始計算時間，再次按「D」停止;按「S「返回到開始模式0:00:00

5、打開或關閉鬧鍾模式：在正常狀態下，按下「S」和「D」，你可以選擇打開鬧鍾或者關閉鬧鍾，當鬧鍾打開時，將顯示鬧鍾符號。「S」「M」「D」分別為電子鍾面板的SET鍵，MODE鍵、DATE鍵。

工作原理

電子掛鍾是一個將「時」，「分」，「秒」顯示於人的視覺器官的計時裝置。它的計時周期為24小時，顯示滿刻度為23時59分59秒，具有校時功能和報時功能。因此，一個基本的數字鍾電路主要由解碼顯示器、「時」，「分」，「秒」計數器、校時電路、報時電路和振盪器組成。主電路系統由秒信號發生器、「時、分、秒」計數器、解碼器及顯示器、校時電路、整點報時電路組成。

秒信號產生器是整個系統的時基信號，它直接決定計時系統的精度，一般用石英晶體振盪器加分頻器來實現。將標准秒信號送入「秒計數器」，「秒計數器」採用60進制計數器，每累計60秒發出一個「分脈沖」信號，該信號將作為「分計數器」的時鍾脈沖。「分計數器」也採用60進制計數器，每累計60分鍾，發出一個「時脈沖」信號，該信號將被送到「時計數器」。「時計數器」採用24進制計時器，可實現對一天24小時的累計。

解碼顯示電路將「時」、「分」、「秒」計數器的輸出狀態用七段顯示解碼器解碼，通過七段顯示器顯示出來。整點報時電路時根據計時系統的輸出狀態產生一脈沖信號，然後去觸發一音頻發生器實現報時。校時電路時用來對「時」、「分」、「秒」顯示數字進行校對調整。

許多家庭裡面都會有孩子，然而很多小朋友都是看不懂鍾表的，一個掛鍾可以讓孩子更加安心的利用時間來規劃自己的學習計劃哦。電子掛鍾的價位普遍比一般的表要貴上許多的，單從它的大小以及壽命而言，性價比還是非常高的。畢竟電子掛鍾所才愛用的技術比較先進，而且性能很穩定，而且還有自動報警的特殊功能哦，非常適合居家使用。

2. 數字鍾電路設計

根據設計任務和要求，對照數字電子鍾的框圖，可以分以下幾部分進行模塊化設計。

1. 秒脈沖發生器

脈沖發生器是數字鍾的核心部分，它的精度和穩定度決定了數字鍾的質量，通常用晶體振盪器發出的脈沖經過整形、分頻獲得1Hz的秒脈沖。如晶振為32768 Hz，通過15次二分頻後可獲得1Hz的脈沖輸出.

2. 計數解碼顯示

秒、分、時、日分別為60、60、24、7進制計數器、秒、分均為60進制，即顯示00～59，它們的個位為十進制，十位為六進制。時為二十四進制計數器，顯示為00～23，個位仍為十進制，而十位為三進制，但當十進位計到2，而個位計到4時清零，就為二十四進制了。

周為七進制數，按人們一般的概念一周的顯示日期「日、1、2、3、4、5、6」，所以我們設計這個七進制計數器，應根據解碼顯示器的狀態表來進行，如表1.1所示。

按表1.1狀態表不難設計出「日」計數器的電路（日用數字8代替）。

所有計數器的解碼顯示均採用BCD—七段解碼器，顯示器採用共陰或共陽的顯示器。

Q4 Q3 Q2 Q1
顯示

1 0 0 0
日

0 0 0 1
1

0 0 1 0
2

0 0 1 1
3

0 1 0 0
4

0 1 0 1
5

0 1 1 0
6

表1.1 狀態表

3. 校時電路

在剛剛開機接通電源時，由於日、時、分、秒為任意值，所以，需要進行調整。

置開關在手動位置，分別對時、分、秒、日進行單獨計數，計數脈沖由單次脈沖或連續脈沖輸入。

4. 整點報時電路

當時計數器在每次計到整點前六秒時，需要報時，這可用解碼電路來解決。即

當分為59時，則秒在計數計到54時，輸出一延時高電平去打開低音與門，使報時聲按500Hz頻率嗚叫5聲，直至秒計數器計到58時，結束這高電平脈沖；當秒計數到59時，則去驅動高音1KHz頻率輸出而鳴叫1聲。

五、參考電路

數字電子鍾邏輯電路參考圖如圖1.3所示。

參考電路簡要說明

1. 秒脈沖電路

由晶振32768Hz經14分頻器分頻為2Hz，再經一次分頻，即得1Hz標准秒脈沖，供時鍾計數器用。

2. 單次脈沖、連續脈沖

這主要是供手動校時用。若開關K1打在單次端，要調整日、時、分、秒即可按單次脈沖進行校正。如K1在單次，K2在手動，則此時按動單次脈沖鍵，使周計數器從星期1到星期日計數。若開關K1處於連續端，則校正時，不需要按動單次脈沖，即可進行校正。單次、連續脈沖均由門電路構成。

3. 秒、分、時、日計數器

這一部分電路均使用中規模集成電路74LS161實現秒、分、時的計數，其中秒、分為六十進制，時為二十四進制。從圖3中可以發現秒、分兩組計數器完全相同。當計數到59時，再來一個脈沖變成00，然後再重新開始計數。圖中利用「非同步清零」反饋到/CR端，而實現個位十進制，十位六進制的功能。

時計數器為二十四進制，當開始計數時，個位按十進制計數，當計到23時，這時再來一個脈沖，應該回到「零」。所以，這里必須使個位既能完成十進制計數，又能在高低位滿足「23」這一數字後，時計數器清零，圖中採用了十位的「2」和個位的「4」相與非後再清零。

對於日計數器電路，它是由四個D觸發器組成的（也可以用JK觸發器），其邏輯功能滿足了表1，即當計數器計到6後，再來一個脈沖，用7的瞬態將Q4、Q3、Q2、Q1置數，即為「1000」，從而顯示「日」（8）。

4．解碼、顯示

解碼、顯示很簡單，採用共陰極LED數碼管LC5011-11和解碼器74LS248，當然也可用共陽數碼管和解碼器。

1. 整點報時

當計數到整點的前6秒鍾，此時應該准備報時。圖3中，當分計到59分時，

將分觸發器QH置1，而等到秒計數到54秒時，將秒觸發器QL置1，然後通過QL與QH相與後再和1s標准秒信號相與而去控制低音喇叭嗚叫，直至59秒時，產生一個復位信號，使QL清0，停止低音嗚叫，同時59秒信號的反相又和QH相與後去控制高音喇叭嗚叫。當計到分、秒從59：59—00：00時，嗚叫結束，完成整點報時。

2. 嗚叫電路

嗚叫電路由高、低兩種頻率通過或門去驅動一個三極體，帶動喇叭嗚叫。1KHz

和500Hz從晶振分頻器近似獲得。如圖中CD4060分頻器的輸出端Q5和Q6。Q5輸出頻率為1024Hz，Q6輸出頻率為512Hz。

3. 電子鍾的工作原理

電子鍾是一個將「 時」，「分」，「秒」顯示於人的視覺器官的計時裝置。它的計時周期為24小時，顯示滿刻度為23時59分59秒，具有校時功能和報時功能。因此，一個基本的數字鍾電路主要由解碼顯示器、「時」，「分」，「秒」計數器、校時電路、報時電路和振盪器組成。

主電路系統由秒信號發生器、「時、分、秒」計數器、解碼器及顯示器、校時電路、整點報時電路組成。秒信號產生器是整個系統的時基信號，它直接決定計時系統的精度，一般用石英晶體振盪器加分頻器來實現。

將標准秒信號送入「秒計數器」，「秒計數器」採用60進制計數器，每累計60秒發出一個「分脈沖」信號，該信號將作為「分計數器」的時鍾脈沖。

(3)校時電路擴展閱讀；

時鍾是人類最早發明的物品之一，原因是需要持續量測時間間隔，有些自然的時間間隔（如日、閏月及年）可以用觀測而得，較短的時間間隔就需要利用時鍾。

數千年計時設備的原理也有大幅變化，日晷是利用在物體在一平面上影子的變化來計時，計算時間間隔的儀器也有許多種，包括最廣為人知的沙漏。配合日晷的水鍾可能是最早的計時儀器。

歐洲在1300年發明了擒縱器，後來也創作了第一個機械鍾，可以利用像擺輪之類的振盪計時設備。發條驅動的時鍾約在15世紀出現，鍾表業約在15世紀至16世紀開始發展，1656年發明了擺鍾。

4. 數字鍾怎樣實現校時電路 數字鍾怎樣實現校時電路的工作原理

菜鳥的問題.數字鍾是不需要專門的校時電路的,任何數字鍾開始工作時都會有一個初始時間(包括日期),這是由軟體決定的,在設計軟體時就預定好了.當然,如果硬體支持,也可以在每次斷電時,把當時的時刻存儲著,下次上電時,再...

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數字鍾是一種用數字電路技術實現時、分、秒計時的裝置，與機械式時鍾相比具有更高的准確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。
數字鍾從原理上講是一種典型的數字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。
因此，我們此次設計與製做數字鍾就是為了了解數字鍾的原理，從而學會製作數字鍾.而且通過數字鍾的製作進一步的了解各種在製作中用到的中小規模集成電路的作用及實用方法.且由於數字鍾包括組合邏輯電路和時敘電路.通過它可以進一步學習與掌握各種組合邏輯電路與時序電路的原理與使用方法.
二、設計要求
（1）設計指標
① 時間以12小時為一個周期；
② 顯示時、分、秒；
③ 具有校時功能，可以分別對時及分進行單獨校時，使其校正到標准時間；
④ 計時過程具有報時功能，當時間到達整點前10秒進行蜂鳴報時；
⑤ 為了保證計時的穩定及准確須由晶體振盪器提供表針時間基準信號。
（2）設計要求
① 畫出電路原理圖（或模擬電路圖）；
② 元器件及參數選擇；
③ 電路模擬與調試；
④ PCB文件生成與列印輸出。
（3）製作要求 自行裝配和調試，並能發現問題和解決問題。
（4）編寫設計報告 寫出設計與製作的全過程，附上有關資料和圖紙，有心得體會。
三、原理框圖
1．數字鍾的構成
數字鍾實際上是一個對標准頻率（1HZ）進行計數的計數電路。由於計數的起始時間不可能與標准時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校時電路，同時標準的1HZ時間信號必須做到准確穩定。通常使用石英晶體振盪器電路構成數字鍾。
（a） 數字鍾組成框圖
2．晶體振盪器電路
晶體振盪器電路給數字鍾提供一個頻率穩定準確的32768Hz的方波信號，可保證數字鍾的走時准確及穩定。不管是指針式的電子鍾還是數字顯示的電子鍾都使用了晶體振盪器電路。一般輸出為方波的數字式晶體振盪器電路通常有兩類，一類是用TTL門電路構成；另一類是通過CMOS非門構成的電路，本次設計採用了後一種。如圖（b）所示，由CMOS非門U1與晶體、電容和電阻構成晶體振盪器電路，U2實現整形功能，將振盪器輸出的近似於正弦波的波形轉換為較理想的方波。輸出反饋電阻R1為非門提供偏置，使電路工作於放大區域，即非門的功能近似於一個高增益的反相放大器。電容C1、C2與晶體構成一個諧振型網路，完成對振盪頻率的控制功能，同時提供了一個180度相移，從而和非門構成一個正反饋網路，實現了振盪器的功能。由於晶體具有較高的頻率穩定性及准確性，從而保證了輸出頻率的穩定和准確。
（b） CMOS 晶體振盪器（模擬電路）
3．時間記數電路
一般採用10進制計數器如74HC290、74HC390等來實現時間計數單元的計數功能。本次設計中選擇74HC390。由其內部邏輯框圖可知，其為雙2-5-10非同步計數器，並每一計數器均有一個非同步清零端（高電平有效）。
秒個位計數單元為10進制計數器，無需進制轉換，只需將QA與CPB（下降沿有效）相連即可。CPA（下降沒效）與1HZ秒輸入信號相連，Q3可作為向上的進位信號與十位計數單元的CPA相連。
秒十位計數單元為6進制計數器，需要進制轉換。將10進制計數器轉換為6進制計數器的電路連接方法如圖 2.4所示，其中Q2可作為向上的進位信號與分個位的計數單元的CPA相連。
十進制-六進制轉換電路
分個位和分十位計數單元電路結構分別與秒個位和秒十位計數單元完全相同，只不過分個位計數單元的Q3作為向上的進位信號應與分十位計數單元的CPA相連，分十位計數單元的Q2作為向上的進位信號應與時個位計數單元的CPA相連。
時個位計數單元電路結構仍與秒或個位計數單元相同，但是要求，整個時計數單元應為12進制計數器，不是10的整數倍，因此需將個位和十位計數單元合並為一個整體才能進行12進制轉換。利用1片74HC390實現12進制計數功能的電路如圖（d）所示。

（d）十二進制電路
另外，圖（d）所示電路中，尚余－2進制計數單元，正好可作為分頻器2HZ輸出信號轉化為1HZ信號之用。
4．解碼驅動及顯示單元電路
選擇CD4511作為顯示解碼電路；選擇LED數碼管作為顯示單元電路。由CD4511把輸進來的二進制信號翻譯成十進制數字，再由數碼管顯示出來。這里的LED數碼管是採用共陰的方法連接的。
計數器實現了對時間的累計並以8421BCD碼的形式輸送到CD4511晶元，再由4511晶元把BCD碼轉變為十進制數碼送到數碼管中顯示出來。
5．校時電路
數字鍾應具有分校正和時校正功能，因此，應截斷分個位和時個位的直接計數通路，並採用正常計時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中。即為用COMS與或非門實現的時或分校時電路，In1端與低位的進位信號相連；In2端與校正信號相連，校正信號可直接取自分頻器產生的1HZ或2HZ（不可太高或太低）信號；輸出端則與分或時個位計時輸入端相連。當開關打向下時，因為校正信號和0相與的輸出為0，而開關的另一端接高電平，正常輸入信號可以順利通過與或門，故校時電路處於正常計時狀態；當開關打向上時，情況正好與上述相反，這時校時電路處於校時狀態。
實際使用時，因為電路開關存在抖動問題，所以一般會接一個RS觸發器構成開關消抖動電路，所以整個較時電路就如圖（f）。

（f）帶有消抖電路的校正電路
6．整點報時電路
電路應在整點前10秒鍾內開始整點報時，即當時間在59分50秒到59分59秒期間時，報時電路報時控制信號。
當時間在59分50秒到59分59秒期間時，分十位、分個位和秒十位均保持不變，分別為5、9和5，因此可將分計數器十位的QC和QA 、個位的QD和QA及秒計數器十位的QC和QA相與，從而產生報時控制信號。
報時電路可選74HC30來構成。74HC30為8輸入與非門。
四、元器件
1．四連麵包板1塊（編號A45）
2．鑷子1把
3．剪刀1把
4．共陰八段數碼管6個
5．網路線2米/人
6．CD4511集成塊6塊
7．CD4060集成塊1塊
8．74HC390集成塊3塊
9．74HC51集成塊1塊
10．74HC00集成塊4塊
11．74HC30集成塊1塊
12．10MΩ電阻5個
13．500Ω電阻14個
14．30p電容2個
15．32.768k時鍾晶體1個
16．蜂鳴器10個（每班）
1） 晶元連接圖
1)74HC00D 2)CD4511

3)74HC390D 4)74HC51D
2．麵包板的介紹
麵包板一塊總共由五部分組成，一豎四橫，麵包板本身就是一種免焊電板。
麵包板的樣式是：
麵包板的注意事項：
1．麵包板旁一般附有香蕉插座，用來輸入電壓、信號及接地。
2．上圖中連著的黑線表示插孔是相通的。
3．拉線時，盡量將線緊貼麵包板，把線成直角，避免交叉，也不要跨越元件。
4．麵包板使用久後，有時插孔間連接銅線會發生脫落現象，此時要將此排插孔做記號。並不再使用。
五、各功能塊電路圖
數字鍾從原理上講是一種典型的數字電路，可以由許多中小規模集成電路組成，所以可以分成許多獨立的電路。
（一） 六進制電路
由74HC390、7400、數碼管與4511組成，電路如圖一。
（二） 十進制電路
由74HC390、7400、數碼管與4511組成，電路如圖二。
（三） 六十進制電路
由兩個數碼管、兩4511、一個74HC390與一個7400晶元組成，電路如圖三。
（四） 雙六十進制電路
由2個六十進制連接而成，把分個位的輸入信號與秒十位的Qc相連，使其產生進位，電路圖如圖四。
（五） 時間計數電路
由1個十二進制電路、2個六十進制電路組成，因上面已有一個雙六十電路，只要把它與十二進制電路相連即可，詳細電路見圖五。
（六） 校正電路
由74CH51D、74HC00D與電阻組成，校正電路有分校正和時校正兩部分，電路如圖六。
（七） 晶體振盪電路
由晶體與2個30pF電容、1個4060、一個10兆的電阻組成，晶元3腳輸出2Hz的方波信號，電路如圖七。
（八） 整點報時電路
由74HC30D和蜂鳴器組成，當時間在59:50到59:59時，蜂鳴報時，電路如圖八。
六、總接線元件布局簡圖
整個數字鍾由時間計數電路、晶體振盪電路、校正電路、整點報時電路組成。
其中以校正電路代替時間計數電路中的時、分、秒之間的進位，當校時電路處於正常輸入信號時，時間計數電路正常計時，但當分校正時，其不會產生向時進位，而分與時的校位是分開的，而校正電路也是一個獨立的電路。
電路的信號輸入由晶振電路產生，並輸入各電路。
簡圖如圖九。
七、晶元連接總圖
因模擬與實際元件上的差異，所以在原有的簡圖的基礎上，又按實際布局畫了這張按實際晶元布局的接線圖，如圖十。
八、總結
1． 實驗過程中遇到的問題及解決方法
① 麵包板測試
測試麵包板各觸點是否接通。
② 七段顯示器與七段解碼器的測量
把顯示器與CD4511相連，第一次接時，數碼管完全沒有顯示數字，檢查後發現是數碼管未接地而造成的，接地後發現還是無法正確顯示數字，用萬用表檢測後，發現是因晶元引腳有些接觸不良而造成的，所以確認晶元是否接觸良好是非常重要的一件事。
③ 時間計數電路的連接與測試
六進制、十進制都沒有什麼大的問題，只是晶元引腳的老問題，只要重新插過晶元就可以解決了。但在六十進制時，按圖接線後發現，顯示器上的數字總是100進制的，而不是六十進制，檢測後發現無論是線路的連通還是晶元的接觸都沒有問題。最後，在重對連線時發現是線路接錯引腳造成的，改過之後，顯示就正常了。
④ 校正電路
因上面程因引腳接錯而造成錯誤，所以校正電路是完全按照模擬圖所連的，在測試時，開始進行時校時時，沒有出現問題，但當進行到分校時時，發現計數電路的秒電路開始亂跳出錯。因此，電路一定是有地方出錯了，在反復對照後，發現是因為在接入校正電路時忘了把秒十位和分個位之間的連線拿掉而造成的，因此，在接線時一定要注意把不要的多餘的線拿掉。
2． 設計體會
通過這次對數字鍾的設計與製作，讓我了解了設計電路的程序，也讓我了解了關於數字鍾的原理與設計理念，要設計一個電路總要先用模擬模擬成功之後才實際接線的。但是最後的成品卻不一定與模擬時完全一樣，因為，再實際接線中有著各種各樣的條件制約著。而且，在模擬中無法成功的電路接法，在實際中因為晶元本身的特性而能夠成功。所以，在設計時應考慮兩者的差異，從中找出最適合的設計方法。
通過這次學習，讓我對各種電路都有了大概的了解，所以說，坐而言不如立而行，對於這些電路還是應該自己動手實際操作才會有深刻理解。
3． 對設計的建議
我希望老師在我們動手製作之前應先告訴我們一些關於所做電路的資料、原理，以及如何檢測電路的方法，還有關於檢測晶元的方法。這樣會有助於我們進一步的進入狀況，完成設計

6. 數字鍾怎樣實現校時電路

讓脈沖不由正常計數過來，而讓他單獨對相應時間控制的計數器進行計數

7. 校時電路

不少國家有授時台，廣播標准時間基準，國外有的手錶就能夠自動接收，自動校正時間。
國內做不了那麼小，就做大屏幕顯示的，你去問胡軍、蔣述卓吧。

8. 大學數字電子技術的課程設計：數字式電子鍾的設計或交通燈控制電路設計

設計題目：
數字鍾的設計與模擬
二．設計要求：
（1）設計一個有「時」、「分」、「秒」（12小時59分59秒）顯示，且有校時功能的電子鍾；
（2）顯示採用六隻LED數碼管分別顯示時分秒；
（3）時間的小時、分可手動調整；
（4）採用+5V電源供電。
三．題目分析：
根據題目，我們可以分析出：數字電子鍾是由多塊數字集成電路構成的，其中有振盪器，分頻器，校時電路，計數器，解碼器和顯示器六部分組成。振盪器和分頻器組成標准秒信號發生器，不同進制的計數器產生計數，解碼器和顯示器進行顯示，通過校時電路實現對時，分的校準。
1）振盪器又包括由集成電路555與RC組成的多諧振盪器，用石英晶體構成的振盪器和由邏輯門與RC組成的時鍾源振盪器。三種方案如下圖所示：
方案一：由集成電路定時器555與RC組成的多諧振盪器作為時間標准信號源。

555與RC組成的多諧振盪器圖

方案二:振盪器是數字鍾的核心。振盪器的穩定度及頻率的精確度決定了數字鍾計時的准確程度，通常選用石英晶體構成振盪器電路。石英晶體振盪器的作用是產生時間標准信號。因此，一般採用石英晶體振盪器經過分頻得到這一時間脈沖信號。

石英晶體振盪器圖
方案三：由集成邏輯門與RC組成的時鍾源振盪器。

門電路組成的多諧振盪器圖
集成電路555與RC組成的多諧振盪器電路：如果精度要求不高，則可以採用由集成電路定時器555與RC組成的多諧振盪器。如上圖所示。設振盪頻率f=1KHz，R為可調電阻，微調R1可以調出1KHz輸出。
石英晶體振盪電路:採用的32768晶體振盪電路,其頻率為32768Hz,然後再經過15分頻電路可得到標準的1Hz的脈沖輸出.R的阻值,對於TTL門電路通常在0.7～2KΩ之間;對於CMOS門則常在10～100MΩ之間。
由門電路組成的多諧振盪器的振盪周期不僅與時間常數RC有關，而且還取決於門電路的閾值電壓VTH，由於VTH容易受到溫度、電源電壓及干擾的影響，因此頻率穩定性較差，只能用於對頻率穩定性要求不高的場合。
綜上所述，因為本電路對精度沒有較高的要求，因此，我們選用由集成電路555與RC組成的多諧振盪器。
2）校時器的方案有如下兩種：
方案一：通常，校正時間的方法是：首先截斷正常的計數通路，然後再進行人工出觸發計數或將頻率較高的方波信號加到需要校正的計數單元的輸入端，校正好後，再轉入正常計時狀態即可。根據要求，數字鍾應具有分校正和時校正功能，因此，應截斷分個位和時個位的直接計數通路，並採用正常計時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中。圖1所示為所設計的校時電路。

圖 1方案一校正電路圖

方案二：校準電路由基本RS觸發器和「與」門組成，基本RS觸發器的功能是產生單脈沖，主要作用是起防抖動作用。未撥動開關K時，「與非」門G2的一個輸入端接地，基本RS觸發器處於「1」狀態，這是數字鍾正常工作，「分」進位脈沖能進入「分」計數器。撥動開關K時，「與非」門G1的一個輸入端接地，於是基本RS觸發器轉為「0」狀態。秒狀態可以直接進入「分」計數器，而「分」進位脈沖被阻止進入，因而能較快地校準分計數器的計數值。校準後，將校正開關恢復原位，數字鍾繼續進行正常計時工作。

圖 2 方案二校正電路
通過比較可知，方案一和方案二相比，防抖動措施更好，更完備，但電路也更為復雜，成本也更高，通過比較選擇方案一，既能實現防抖動功能，做出事物也更經濟一些。
四．總體方案：
本電路是以555定時器組成多諧振盪器作為頻率發生器，多諧振盪器產生1000HZ的振盪波，經過分頻器分頻，分解成1HZ的脈沖波，隨後經過秒計數器，秒計時器是60進制計數器，當計數器計數到60時產生進位脈沖，到分計數器。分計數器也是60進制計數器，當分計數器計數到60時，再次產生更高一級的進位脈沖，脈沖送到時計數器，實現了分向時的進位。當需要進行校時時，打開對應的開關，進行對應位置上的校時，此時計數進位脈沖無效。
而計數器的工作是通過外接時鍾脈沖CP的作用下,秒的個位加法計數器開始記數，通過解碼器和數碼顯示管顯示數字即計數器。當經過10個脈沖信號後，秒個位計數器完成一次循環，秒十位計數器的CP與秒個位計數器的CP同步,秒個位計數器的Qcc使得秒十位的P和T端同時為1,從而秒十位開始計數，秒十位計數器工作1次，通過解碼器和數碼顯示管，秒十位數字加1。當經過60個脈沖信號，秒部分完成一個周期，分鍾個位計數器的CP通過秒十位計數器的Q2Q1與非得到脈沖，分鍾個位計數器工作一次，通過解碼器和數碼顯示管，分鍾的個位數字加1。分部分的工作方式與秒部分完全相同。當經過3600個脈沖信號，分鍾部分完成一個周期，小時個位計數器的CP通過分十位計數器的Q2Q1與非得到脈沖，小時個位計數器工作一次，通過解碼器和數碼顯示管，小時的個位數字加1。當小時個位部分完成一個周期，小時十位計數器的CP與小時個位計數器的CP同步, 小時個位計數器的Qcc使得小時十位的P和T端同時為1,從而小時十位開始計數，小時十位計數器工作1次，通過解碼器和數碼顯示管，小時的十位數字加1。當小時十位部分計數到2同時小時的個位部分計數到4，小時個位計數器的清零端和十位計數器的清零端通過小時個位計數器的Q2和小時十位計數器的Q1與非得到信號，小時部分清零，從而完成了1次24小時計時。
五．具體實現：
(1) 數字時鍾基本原理的邏輯框圖如下圖3所示：

由圖3我們可以看出，振盪器產生的信號經過分頻器作為產生秒脈沖，秒脈沖送入計數器，計數結果經過「時」、「分」、「秒」，解碼器，顯示器顯示時間。其中振盪器和分頻器組成標准秒脈沖信號發生器，由不同進制的計數器，解碼器和顯示電路組成計時系統。秒信號送入計數器進行計數，把累計的結果以「時」，「分」、「秒」的數字顯示出來。「時」顯示由二十四進制計數器，解碼器，顯示器構成；「分」、「秒」顯示分別由六十進制的計數器，解碼器，顯示器構成；校時電路實現對時，分的校準。
(2)數字鍾的原理圖如附一圖所示，其功能原理均與系統方框圖的一致。
六．各部分定性說明以及定量計算：
1.振盪器
秒發生電路---振盪器是計時器的核心，振盪器的穩定度和頻率的精確度決定了計時器的准確度。一般來說，振盪器的頻率越高，計時精度就越高，但耗電量將越大。所以，在設計電路時要根據需要而設計出最佳電路。
在此設計中，我採用的是精度不高的，由集成電路555與RC組成的多諧振盪器。其具體電路如下圖4所示：

圖4 振盪器電路圖

555定時器是一個模擬與數字混合型的集成電路。555定時器是一種應用極為廣泛的中規模集成電路。該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構成單穩、多諧和施密特觸發器。因而廣泛用於信號的產生、變換、控制與檢測。
目前生產的定時器有雙極型和CMOS兩種類型，其型號分別有NE555(或5G555)和C7555等多種。它們的結構及工作原理基本相同。通常，雙極型定時器具有較大的驅動能力，而CMOS定時器具有低功耗、輸入阻抗高等優點。555定時器工作的電源電壓很寬，並可承受較大的負載電流。雙極型定時器電源電壓范圍為5～16V，最大負載電流可達200mA；CMOS定時器電源電壓范圍為3～18V，最大負載電流在4mA以下。
555的引腳圖如下圖5所示：
圖5
555的內部電路和功能如下圖6所示：

圖6

上面圖6 是555定時器內部組成框圖。它主要由兩個高精度電壓比較器A1、A2，一個RS觸發器，一個放電三極體和三個5KΩ電阻的分壓器而構成。
它的各個引腳功能如下：
1腳：外接電源負端VSS或接地，一般情況下接地。
8腳：外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.5 ~ 16V，CMOS型時基電路VCC的范圍為3 ~ 18V。一般用5V。
3腳：輸出端Vo
2腳： 低觸發端
6腳：TH高觸發端
4腳： 是直接清零端。當 端接低電平，則時基電路不工作，此時不論 、TH處於何電平，時基電路輸出為「0」，該端不用時應接高電平。
5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內部兩個比較器的基準電壓，當該端不用時，應將該端串入一隻0.01μF電容接地，以防引入干擾。
7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。
在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個比較器A1、A2基準電壓分別為
的情況下，其功能如下表：
555定時器的功能表
清零端
高觸發端TH 低觸發端
Qn+1 放電管T 功能
0

0 導通 直接清零
1

0 導通 置0
1

1 截止 置1
1

Qn 不變 保持

接通電源後，電容C1被充電，vC上升，當vC上升到大於2/3VCC時，觸發器被復位，放電管T導通，此時v0為低電平，電容C1通過R2和T放電，使vC下降。當vC下降到小於1/3VCC時，觸發器被置位，v0翻轉為高電平。電容器C1放電結束,所需的時間為 ：

當C1放電結束時，T截止，VCC將通過R1、R2向電容器C1充電，vC由1/3VCC上升到2/3VCC所需的時為：

當vC上升到2/3VCC時，觸發器又被復位發生翻轉，如此周而復始，在輸出端就得到一個周期性的方波，其頻率為 ：

本設計中，由電路圖可知R1、R2和C的值，然後再根據f的公式可以算出：其輸出的頻率為f=1KHz.
2.分頻器
分頻器的功能主要有兩個：一個是產生標准秒脈沖信號；二是提供功能擴展電路所需要的信號，如仿電台報時用的1000Hz的高音頻信號和500Hz的低音頻信號等。
本設計中，由於振盪器產生的信號頻率太高，要得到標準的秒信號，就需要對所得的信號進行分頻。這里所採用的分頻電路是由3個總規模計數器74LS90來構成的3級1/10分頻。
其電路圖如下圖7所示:

圖7 分頻器電路圖

74LS90的引腳圖及其功能圖如下圖所示：

74LS90引腳圖

74LS90 功能表

3.計數器
本設計所採用的是十進制計數器74SL160，根據時分秒各個部分的的不同功能，設計成不同進制的計數器。秒的個位，需要10進制計數器，十位需6進制計數器（計數到59時清零並進位），秒部分設計與分鍾的設計完全相同；時部分的設計為當時鍾計數到24時，使計數器的小時部分清零，從而實現整體循環計時的功能。
74LS160功能表和真值表如下表1和表2所示：

表1
輸入 輸出
(CR) ̅ (LD) ̅ CTT CTP CP D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3
0 × × × × × × × × 0 0 0 0
1 0 × × ↑ D0 D1 D2 D3 D0 D1 D2 D3
1 1 1 1 ↑ × × × × 計數
1 1 0 × × × × × × 觸發器保持，CO=0
1 1 × 0 × × × × × 保持

表2
74LS160的真值表
CLK Q
Q
Q
Q

0 0 0 0 0
1 0 0 0 1
2 0 0 1 0
3 0 0 1 1
4 0 1 0 0
5 0 1 0 1
6 0 1 1 0
7 0 1 1 1
8 1 0 0 0
9 1 0 0 1
10 0 0 0 0

74LS160的引腳介紹如下表3所示：
表3

74LS160邏輯符號 各引腳頓的名稱
D D D D
置數端
Q Q Q Q
輸出端
EP ET 工作狀態控制端
LD 預置數控制端
RD 非同步置零（復位）端
CO 進位輸出端
CLK 信號輸入端

計數部分：利用74LS160晶元和74LS00晶元組成的計數器，它們採用非同步連接，利用外接標准1Hz脈沖信號進行計數。
顯示部分： 將六片74LS160的Q0Q1Q2Q3腳分別接到實驗箱上的數碼顯示管上，根據脈沖的個數顯示時間。
秒信號經過計數器之後分別得到顯示電路，以便實現用數字顯示時、分、秒的要求，計時電路共分三部分：計秒、計分和計時。其中，計秒和計分都是60進制，而計時為24進制，可以採用十進制計數器74LS160實現24進制、60進制計數器。
（1）六十進制計數
由分頻器來的秒脈沖信號，首先送到「秒」計數器進行累加計數，秒計數器應完成一分鍾之內秒數目的累加，並達到60秒時產生一個進位信號，所以，選用2片74LS160和一片74LS00組成六十進制計數器，採用反饋歸零的方法來實現六十進制計數。其中，「秒」十位是六進制，「秒」個位是十進制。
秒部分具體設計如圖8所示：

圖8
秒的個位部分為逢十進一，十位部分為逢六進一，從而共同完成60進制計數器，當計數到59時清零並重新開始計數。如圖所示個位1腳接高電平，7腳、9腳及10腳接1，當7腳和10腳同時為1時計數器處於計數工作狀態。個位11腳和秒的十位的2腳相接，十位的9腳、10腳、7腳分別和個位的1腳相接。個位計數器由Q3Q2Q1Q0（0000）2增加到（1001）2時產生進位，從而實現10進制計數和進位功能，秒的十位在計數至0110時由與非門反饋清零實現6進制。
分鍾部分設計與秒完全相同。
（2）二十四進制計數器：
選用2片74LS160和一片74LS00組成24進制計數器，採用反饋歸零的方法來實現24進制計數。當十位為0010且個位為0100時使兩晶元非同步清零。
小時部分具體設計如圖9所示：

圖9
4.解碼器、顯示器
解碼是指把給定的代碼進行翻譯的過程。計數器採用的碼制不同，解碼電路也不同。74LS48驅動器是與8421BCD編碼計數器配合用的七段解碼驅動器。74LS48配有燈測試LT、動態滅燈輸入RBI，滅燈輸入/動態滅燈輸出BI/RBO,當LT=0時，74LS48出去全1。
本系統用七段發光二極體來顯示解碼器輸出的數字，顯示器有兩種：共陽極顯示器或共陰極顯示器。74LS48解碼器對應的顯示器是共陰極顯示器。
本實驗採用實驗箱中的74LS48解碼器和共陰極顯示器組成的顯示系統。
5.校時電路
數字種啟動後,每當數字鍾顯示與實際時間不符進,需要根據標准時間進行校時。校「秒」時，採用等待校時。校「分」、「時」的原理比較簡單，採用加速校時。
對校時電路的要求是 :
1）在小時校正時不影響分和秒的正常計數 。
2）在分校正時不影響秒和小時的正常計數 。
如圖10所示，當數字鍾走時出現誤差時，需要校正時間。校時電路實現對「時」「分」「秒」的校準。在電路中設有正常計時和校對位置。本實驗實現「時」「分」的校對。需要注意的是，校時電路是由與非門構成的組合邏輯電路，開關S1或S2為「0」或「1」時，可能會產生抖動，為防止這一情況的發生我們接入一個由RS觸發器組成的防抖動電路來控制。

校時電路圖 圖10
校時開關的功能表如下：
校時開關的功能表
S1 S2 功能
1 1 計數
0 1 校分
1 0 校時
6.整點報時電路
整點報時，只報時不報分。從59分50秒起，每隔2s發出一次信號，連續五次，最後一次結束時即達到正點。其原理圖如下所示：

圖11
電路圖如下圖12所示：

圖12
綜合以上多個電路，將其連接起來，就組成了一個具有時、分、秒計時功能，能夠手動校時、校分，並且整點報時的數字電子鍾。
七．實驗模擬：
在電子電路計算機模擬軟體Multisim中進行調試和模擬數字電子鍾，得到的模擬電路圖如附二圖所示。
由模擬電路實驗知道了當高頻信號經過分頻器後得到標準的秒脈沖信號，進入60進制的「秒」計時，「秒」的分位進入60進制的「分」計時，最後，由分的「時」進位進入24進制的「時」計時。再加上由門電路和開關構成的校時電路對電路的「時」，「分」進行校時，從而得到正確的時間的。
八．元器件清單
（1）74LS160（ 6片） （2）74LS00（15片）
（3）數碼顯示器（6片） （4）74LS90（3片）
（5）74LS30（1片） （6）74LS04（1片）
（7）74LS02（1片） （8）555計時器（1片）
（9）可變電容（1個） （10）電容（2片）
（11）蜂鳴器（1個） （12）電阻（2個）
（13）數字電路實驗箱 （14）+5V電源若干
（15）導線，開關若干。
九．設計心得體會

在此次的數字鍾設計過程中，更進一步地熟悉了晶元的結構及掌握了各晶元的工作原理和其具體的使用方法。使我對已學過的電路、數電、模電等電子技術的知識有了更深一步的了解，鍛煉和培養了自己利用已學知識來分析和解決實際問題的能力。對自己以後的學習和工作有很大的幫助。
剛開始做這個設計的時候感覺自己什麼都不知道怎麼下手，腦子里比較浮躁和零亂。但通過一段時間的努力，通過重溫數電，模電等電子技術的書籍，還有通過查看相關的設計技術以及一些參考文獻，再加之在老師的指導和周圍同學的幫助下，使我對自己的本設計有了熟練的掌握。
在整個的設計過程中我充滿了渴望和用心。記得在精工實習的時候，也是用滿腔的熱情來完成各項實習任務，並在每項實習項目中都達到了優秀的成績。 所以，我相信自己的實際動手能力，並一向的加強自己在這方面的努力。在這次的電子技術設計中亦是如此，用自己的雙手和滿腔的熱情來完成各個環節，不斷的在圖書管查看相關資料和期刊文獻，特別在網路上也收收獲了很多新鮮的東西。這次設計更讓我熟悉了一些常用集成邏輯電路和其相應晶元的使用。
雖然，在本設計中所用的方案不是最好的，但我想其中的原理是最基本的；雖然其中可能出現誤差，不過在楊老師的答疑課上，這些問題還是基本解決了。
最後，我要衷心的感謝楊老師給了我一次實踐的機會和平時在學習上的莫大幫助，讓我更加深刻地了解和認識到了自己的優點和不足，通過這個課程設計我發現了我好多知識都不熟悉甚至有的東西我根本就不知道，這讓我感到了要學習的東西還有很多很多。因此使我更堅定了在以後的學習中要扎實好基礎，闊廣知識面。碰到的問題越讓人絕望，解決問題之後的喜悅程度就越高。作為工科類的學生，以後工作了難免要碰到許許多多的問題，不要絕望，堅持，直到看到勝利的曙光。

十．參考文獻

李中發主編. 電子技術. 北京：中國水利水電出版社.
毛期儉主編. 數字電路與邏輯設計實驗及應用. 北京: 人民郵電出版社.
呂思忠，施齊雲主編. 數字電路實驗與課程設計. 哈爾濱:哈爾濱工程大學出版社.
閻石主編．數字電子技術基礎（第四版）. 北京：高等教育出版社.
黃智偉主編. 電子電路計算機模擬設計與分析. 北京：電子工業出版社.
程勇主編. Multisim10電路模擬實例講解. 北京： 人名出版社.
彭介華主編. 電子技術課程設計指導. 北京：高等教育出版社.
盧結成、高世忻等編. 電子電路實驗及應用課題設計. 合肥：中國科學技術大學出版社.
梁宗善主編. 電子技術基礎課程設計. 武漢：華中理工大學出版社.
歐陽星明主編. 數字系統邏輯設計. 北京：電子工業出版社.
李中發主編. 電子技術基礎課程設計. 武漢：華中理工大學出版社.

9. 用單片機設計一個時鍾，可顯示時和分，可以調時間，也要有鬧鍾功能，要有設計的電路圖

其實不用定時中斷也能實現功能：
#include<reg51.h> 主函數
unsigned char tab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};定義0-9數組
unsigned int tmp;定義變數
void delay(unsigned int xms)定義延時函數
{unsigned int j,i;
for(i=0;i<xms;i++)
for(j=0;j<100;j++);
}
void disp()定義子函數
{
P1=tmp;
delay(1);
P2=0xff;
tmp=tmp<<1;
}
void main( )
{

unsigned char z,s=00,m=00,h=00;給時鍾初始值
while(1)
{
for(z=0;z<100;z++)
{
tmp=0x01;
P2=tab[h/10];小時顯示

disp();
P2=tab[h%10];

disp();
P2=tab[m/10];分鍾顯示

disp();
P2=tab[m%10];

disp();
P2=tab[s/10];秒顯示

disp();
P2=tab[s%10];

disp();

}
s++;
while(s==60)秒進一位，到60清0
{
m++;
s=00;
}
while(m==60)分鍾進一位，到60清0

{
h++;
m=00;
}
while(h==24)小時進一位，到24清0
{
h=00;
}

}

}

10. 跪求數字電子鍾邏輯電路設計

數字電子鍾邏輯電路設計

一、實驗目的：

1、掌握數字鍾的設計方法；

2、熟悉集成電路的使用方法。

二、設計任務和要求：

1、設計一個有「時」，「分」，「秒」（23小時59分59秒）顯示且有校時功能的電子鍾；

2、用中小規模集成電路組成電子鍾；

3、畫出框圖和邏輯電路圖，寫出設計報告；

4、選做：①鬧鍾系統。②整點報時。③日歷系統。

三、方案選擇和論證：

1．分秒功能的實現：用兩片74290組成60進制遞增計數器

2.時功能的實現：用兩片74290組成24進制遞增計數器

3．定點報時：當分秒同時出現為0時，燈亮。

4.日歷系統：月跟日分別用2片74192實現，月份就接成12進制，日則接成31進制，星期由1片74192組成7進制，從星期一至星期天。

四、方案的設計：

1、可調時鍾模塊：

秒、分、時分別為60、60和24進制計數器。用兩片74LS290做一個二十四進制,輸入計數脈沖CP加在CLKA』端，把QA與與CPLB』從外部連接起來，電路將對CP按照8421BCD碼進行非同步加法計數。通過反饋端，控制清零端清零，其中個位接成二進制形式，十位接成四進制形式。其電路圖如下：

同理利用兩片74290組成的六十進制計數器，如下圖所示

將兩個六十進制的加法計數器和一個二十四進制的加法計數器進行級聯：將秒的十位進位脈沖接到分的個位輸入脈沖，將分的十位進位脈沖接到時的個位輸入脈沖，這樣就可以組成最基本的電路。

2.校時電路：

例如說時的校準，開關1上端接1HZ脈沖，下端接分的進位。當開關打到上端時電路進入校準功能，當開關打到下端時電路進入正常計時功能。其電路如總電路圖所示

3.整點報時：

分別用2個或非門接到分和秒的各輸出個節點處，再用一個與非門與報時燈鏈接，當輸出同時為零時，即整點時，報時燈就亮了，起到報時功能。本實驗使用LED發光（1s），其電路圖如下：

4.日歷系統：

月和日都用2片74192實現。月份功能則接成13進制，因為月份分日都是從1開始計起，所以要求從0001開始，到1101時，立刻清零，清零時應該切換到置數狀態，即將ABCD置1000，通過一個與非門鏈接到LOAD端置零，同時也將計數器置為0001的狀態。其電路圖如下所示

日功能74192三十一進制電路圖：

總電路圖：

四、電路調試：

調試這部分工作在EWB模擬軟體上進行。對於電路的調試應該分為幾個部分，分別對電路各個部分的功能都進行調試，之後，每連接一部分都要調試一次。

在實現日歷系統時，如月份需要顯示燈顯示1～31。一開始以為只把計數器鏈接成三十一進制即可，結果顯示燈只顯示0～30，沒有自己預期的結果。經過仔細思考，要把0去掉不顯示，從1開始顯示，而還要顯示31。經過查書，最後，知道開始需置數成0001狀態，到1000才清零，清零的同時回到置數0001狀態，通過多次鏈接、測試，終於實現了。

在實現校時功能過程中，由於之前想得太過復雜了，浪費了大量時間，最後，經過上網搜索，到圖書館查書，簡單的用了個開關連接到脈沖實現了。