基于74LS90数字电子钟逻辑电路的设计

　　数字电子钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长使用寿命的优点，因此得到了更广泛的使用，数字电子钟从原理上讲是一的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。

　　脉冲信号发生器

　　石英晶体振荡器的振荡频率最稳定，其产生 的信号频率为100KHz， 通过整形缓冲级G3 输出矩形波信号。

　　分频器

　　石英晶体振荡器产生的信号频率为100KHz， 要得到1Hz的秒脉冲信号， 则需要分频， 图中采用5个中规模计数器74LS90， 将其串接起来组成105分频器。每块74LS90的输出脉 冲信号为输人信号的十分频， 则100KHz的输人脉冲信号通过五级分频正好获得秒脉冲信号， 秒信号送到计数器的时钟脉冲GP端进行计数。首先， 将74LS90连成十进制计数器 共需5块， 再把第一级的GP1接脉冲发生器的输出端。 第一级的QD端接第二级GP1的，第二级的QD端接第三级的GP1 … …第五级的输出QD就是秒脉冲信号

　　计数器

　　秒计数器采用两块74LS90接 成六十进制计数器， 分计数器也是采用两块74LS90接成六十进制计数器。 时计数器则采用两块74LS90接成二十四进制计数器，秒脉冲信号经秒计数器累计， 达到“60” 时秒计数器复位归零并 向分计数器送出一个分脉冲信号， 分脉冲信号再经分计数器累计， 达到“60” 时分计数器复位归零并 向时计数器送出一个时脉 冲信号， 时脉冲信号再经时计数器累计， 达到‘24’时复位归零

　　译码显示电路

　　时、 分、 秒计数器的个位与十位分别通过每位对应一块七段显示译码器GG4511和半导体数码管， 随时显示出时、分、 秒的数值

　　校时电路

　　在图中设有两个快速校时电路， 它是由基本RS触发器和与或非 门组成的控制电路， 电子钟正常工作时， 开关S1、S2 合到S端， 将基本RS触发器置“1” ， 分、 时脉冲信号可以通过控制门电路。 当开关S1、S2合到S 端时， 将基本RS触发器置“0”，封锁了控制门电路， 使正常的计时信号不能通过控制门电路， 而秒脉冲信号则可 以通过控制门电路， 使分、 时计数器变成 了秒计数器， 实现了快速校准

　　整点报时电路

　　每当分计数器和秒计数器计到59分秒时， 便自动驱动音响电路， 在10秒内自动发出5次鸣叫声， 每隔1秒 叫一次，每次叫声持续1秒， 并且前4声的音调低， 最后一响的音调高， 此时计数器指示正好为整点（“0”分“0”秒）。音响电路采用射极跟随器推动扬声器发声，报时所需的1KHz及500Hz音频信号可以从图一的多级分频电路中取得。

　　

　　

　　时分秒计数器的设计

　　分和秒计数器都是60进制的计数器

　　其计数规律为00—》01—》．．．—》58—》59—》00

　　选74LS90作个位计数器10进制计数器， 将R0（1） ，R9（1） 接地， 74LS90 为10进制计数器; 74LS90作十位6进制记数器。将R0（1） ，R9（1） 接地， 74LS90 为10进制计数器Q2输出的则为6进制。再将它们级联组成60进制的计数器

　　

　　小时计数器是一个24进制计数器，同样选用74LS90作十位计数器，74LS90作个位计数器。当小时的十位不到2时，小时的个位是十进制计数器；而当小时的十位为2时，小时的个位是4进制计数器。当数字钟运行到23时59分59秒时，秒的个位计数器再输入一个秒脉冲时，数字钟应自动显示为00时00 分00秒，实现日常生活中习惯用的计时规律。

　　

　　校时电路设计

　　校时是数字钟应具备的基本功能。一般电子手表都具有时、分校时功能。当数字钟接通电源或者计时出现误差时，需要校正时间。分别对分、时进行连续脉冲校准调整时，在小时校正时不影响分和秒的正常计数，在分校正时不影响秒和小时的正常计数。

　　校时脉冲采用分频器输出的1Hz脉冲。由于校时电路是由与非门构成的组合逻辑电路，开关S1或S2为“0”或“1”时，可能会产生抖动，接电容C1、C2可以缓解抖动。