数字电子钟逻辑电路设计

1、 前言

数字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，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的应用。

2.设计任务和要求

用中小规模集成电路设计一台能显示日、时、分秒的数字电子钟，要求如下：

1．由晶振电路产生1Hz 标准秒信号。

2．秒、分为00—59六十进制计数器。

3．时为00—23二十四进制计数器。

4．周显示从1—日为七进制计数器。

5．可手动校正：能分别进行秒、分、时、日的校正。 只要将开关置于手动位置，可分别对秒，分、时、日进行手动脉冲输入调整或连续脉冲输入的校正。

6．整点报时。 整点报时电路要求在每个整点前鸣叫五次低音(500Hz)，整点时 再鸣叫一次高音(1000Hz)。

3、实验器件选择

本次实验中需使用到的元器件如下表所示

器件名称	型号	数量	功能
芯片	74HC00	2	与非
芯片	74HC04	1	非门
芯片	74HC74	1	2分频
芯片	74HC161	7	16进制
芯片	4060	1	二进制计数器
芯片	4511	1	驱动LED
晶体振荡器	32768	1	产生频率脉冲
电阻	12.	1	---
电阻	32米	1	---
共阴单8显示器	0.56英寸	7	显示数字
可调电容	102	2	---

表1元器件列表

4、方案设计

（1）脉冲信号电路设计方案

石英晶体主要成分是二氧化硅，它的物理化学性质十分稳定，本电路的显著优点是频率稳定性极好，理论上可达1.000000 Hz的精确度，石英晶体产生的信号经过4060可以达到14分频，再经过一个D触发器74HC74就实现了15分频输出1HZ信号。

（2）秒、分电路设计

这个模块就是“秒”的部分，由74HC161芯片产生16进制计数，然后利用送数功能，当计时到1001（即十进制数字9）送0，实现0 ~ 9的循环，作为秒的个位。同时将1001经过与非门之后送到下一片74HC161芯片作为时钟信号，也就是个位计数十次十位进一次位。十位计数到0101（即十进制5）后经过与非门送到Load置数，同时作为下一片芯片的时钟信号。十位实现0~5的循环。这样，秒的个位和十位就完成了。

分的设计和秒类似，这里就不再赘述。

（3）时电路设计

时的电路设计与前面的分和秒类似，但是有些不同，主要是进位上面需要注意一下，个位上先是0 ~ 9循环两次，然后是0 ~ 4，接着向十位进位。十位上只能是0~2的循环。设计思路如下：个位上，当计数到1001时经过与非门产生送数，计时器回到0，并且向十位产生进位信号。十位上，当个位产生0100和十位产生0010时（组合后就是十进制24），产生的信号送到复位端，让个位和十位复位，并且信号输入到下一级的CLK上面。这样就可以达到要求了。

（4）周电路设计

周要实现周一~周日（日用8代替），因此，当计数到0111时经过与非门置数1，同时因为要显示8（跳过7），所以利用译码器的LT可以实现全亮，这样就达到了设计要求。

（5）校时电路设计

在刚刚开机接通电源时，由于日、秒、分、时为任意值，所以，需进行调整。 置开关在手动位置，分别对时、分、秒、日进行单独计数，计数脉冲由单次脉冲或连续脉冲输入。

方案实现：在芯片的CLK引出一个接口，既可以接收前一级的进位信号，也可以单独输入一个高频率脉冲信号，方便调整时间。

总体连接示意图

整体电路图

实物图1

实物图2

仿真动态图

以上就是关于数字时钟的设计。