数字电子时钟的设计

01.数字电子钟设计

一、设计要求：

设计一个数字电子钟电路，能用六个数码管分别显示小时（24小时制）、分钟、秒，能预置初始时间。同时，每秒钟有一个指示灯闪亮。

二、设计方案：

1. 设计原理及设计方案选择 （1）设计原理

数字电子钟是将时、分、秒显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24小时。初始时为00:00:00，末时为23:59:59，以此为一次循环。另外还有暂停、预置初始时间的功能。因此，一个基本的数字钟电路主要由译码显示器（六块），时、分、秒计数器，校时电路，振荡器等组成。分钟、秒钟计数器均采用六十进制，时钟计数器则采用二十四小时进制。秒钟计数器由外部时间脉冲提供，每六十秒向分钟计数器加一个“分脉冲”，此时分钟计数器开始工作。同理，每六十分钟向小时计数器发送一个“时脉冲”将输出的状态送到有译码器的数码管，在LED显示器上显示出来。校时电路是将另外的脉冲信号，用异或门元件分别和分脉冲、时脉冲并联接到信号输入端即可完成校时。

（2）设计方案。

我的设计方案如下图所示。通过用“与非门”元件的连接实现二十四进制，六十进制。进制计数用74LS161的“反馈预置法”来实现，这样可以避免进位时，出现短暂出现的信号。同时为了节约资源，则利用单刀双掷开关从时间脉冲分出一个支路作为校时脉冲。

本方案实现的功能概述：当单刀双掷开关掷到“计时”时，数字时钟开始工作，按照正常的时钟计数状态工作，同时从计时端分出一个支路，接入指示灯，则可以实现每秒钟灯闪一次。当单刀双掷开关掷到“校时”时，若此时校时（分）的开关是断开，则可以实现“暂停”功能；若此时按下校时开关，可以分别预置“小时”“分钟”，实现预置初始时间的功能（感觉预置秒不符合实际需要，故省略）。本方案可以满足题目给出的要求。 2. 元器件选择及参数计算 四输入数码管 时间脉冲电源 指示灯 74LS161N 74LS00N 74LS08N 74LS136N 导线、开关 6块 一块 1个 6个 6个 5个 2个 若干

三、设计电路：

U17U16U9U8U2U1X15 V DCD_HEXDCD_HEXDCD_HEXDCD_HEXDCD_HEXDCD_HEXU20A74LS00NU18~LOAD~CLRCLKU13A74LS00NU11~LOAD~CLRCLKU12A74LS00NU10~LOAD~CLRCLKU6A74LS00NU4~LOAD~CLRCLKU5A74LS00NU3~LOAD~CLR91CLK21413121115141312111514131211151413121115141312111514131211QAQBQCQDABCD3456~LOAD~CLRU21A74LS00N74LS161NRCOQAQBQCQDENPENTABCD710RCORCORCORCOU22A74LS08D74LS161NENPENTABCD710CLKENPENTENPENTENPENT710710710GNDGND5VVCCGNDGND5VVCC71034569123456912345691234569123456912ENPENTU23A74LS161N74LS08DABCDU14A74LS161N74LS08DABCDU15A74LS08D74LS161NABCDU7A74LS161N74LS08DRCOU19QAQBQCQDQAQBQCQDQAQBQCQDQAQBQCQD15GNDU25A74LS136NGNDVCC5VU24A74LS136NJ2Key = A J3Key = B J1Key = SpaceV11kHz 5 V

注：此状态为计时状态已预置为23：59：59秒，下一个脉冲可显示为00：00：00。当J1掷到左边时，若J2、J3断开可以实现暂停；若闭合，可分别预置时、分。电路图直接采用Ctrl+A和Ctrl+V模式粘贴到报告上，没有采用截屏工具。

四、设计总结：

1. 调试过程中遇到的问题、以及改进、调试的方法。

（1） 之前采用74LS90，无法实现运行时从00:00：00开始，故采用了74LS161可避免此状况出现； （2） 刚开始时，对元件不熟悉，则去图书馆借书自学。

（3） 之前采用“反馈复位法”接74ls161，从视觉角度上不满足需求，故采用了“反馈预置法”满足

了视觉需求。 2. 设计收获和心得体会

通过设计此电路，我了解了数字时钟的工作原理和74ls161的实用方法，了解了合理选择元器件的重要性和调试的重要性。必须不断地调试才能找出设计电路的错误和缺陷。而且感觉电路的界面，器件的排布直接影响到整体电路的美观性、理解性，所以以后设计电路时，要在连接正确的基础上争取界面整洁，干净。

“纸上谈来终觉浅，绝知此事要躬行”，通过这几个月来用软件不断的试验，不断的调试，让我在课外之余，又学会了令一门技术。Multisim模拟实验室的优势十分明显，既能方便快捷地检验电路是否合理，是否可行，又能极大程度的节约了耗材。在实际生产活动在实践中有着十分重要的作用。所以在以后的学习工作中仍需要，我们还可以继续学习，继续使用。

在设计的过程中，我体会到了学习的乐趣，培养了我独立思考的能力，激发了我对电路设计的兴趣，进一步促使我课外自学电路设计的决心。