数字钟电路设计报告
课程设计
设计题目：数字钟电路设计
数字钟是一种用数字显示秒、分、时的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确，显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到了广泛的应用。小到人们日常生活中的电子手表，大到车站、码头、机场等公共场所的大型数显电子钟。在控制系统中也常用来做定时控制的时钟源。
要实现的功能：
（1）具用时、分、秒十进制数字显示的计时器功能；
（2）具有手动校时、校分的功能；
（3）通过开关能实现小时的十二进制和二十四进制转换；
（4）具有整点报时功能。
主要集成芯片：
总体方案设计
数字钟由振荡器、分频器、计数器、译码显示、报时等电路组成。其中振荡器和分频器组成标准秒信号发生器，直接决定计时系统的精度。由不同进制的计数器、译码器和显示器组成计时系统。将标准秒信号送入采用60进制的“秒计数器”，每累计60sec 就发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60min ，发出一个“时脉冲”，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用12或24进制计数器，可实现对一天12h 或24h 的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态通过6位7段译码显示器显示出来，可进行整点报时，计时出现误差时，可以用校时电路校时、校分。数字钟的原理框图如图2.1所示。
图2.1 数字钟原理框图
各个部分的电路设计
（1） 秒脉冲产生电路
秒脉冲产生电路在此例中的主要功能有两个：一是产生标准脉冲信号，二是可提供整点报时所需要的频率信号。可用1Hz 的秒脉冲时钟信号源替代。
V1
1 Hz
5 V
图2.2 1Hz 的秒脉冲时钟信号源
（2） 秒、分、时计时器电路
秒计时器本质上为对1Hz 的秒脉冲时钟信号源进行60进制计数的计数器，其由一个10进制计数器（个位）和一个6进制计数器（十位）串接组成。个位与十位计数器之间采用同步级联复位方式，将个位计数器的进位输出端RCO 接至十位计数器的时钟信号输入端CLK ，完成个位对十位计数器的进位控制。十位计数器选择Q B 和Q C 端做反馈端，经与非门输出至控制清零端CLR ，形成6进制计数形式。十位计数器的反馈清零信号经非门变为高电平，可作为60进制计数器的进位信号。如下图中，U2中QA-QB 送个位数码管显示，U1中QA-QB 送十位数码管显示，U2的CLR 接1Hz 信号源，U1的CLR 经非门接高位计数器（分计数器）的时钟信号端。
分计时器与秒计时器基本一致。
时计数器则采用置数复位的方法，CLR 端接高电平，LOAD 端接12和24进制的反馈。因为有两种进制的置数，所以用两个开关同时控制，J1开关控制反馈的转换，J3开关控制置数的转换。12进制时要把个位直接从12点调到一点，所以U14的A 接高电平置1
。如下图
校时校分电路分别用J5、J6两个开关通过给CLR 端输入脉冲来调整改变时间。
整点报时部分使用了两片74192芯片，通过减法计数实现几点响几下。两片的输入端分
别接时计数器的个位和十位输出，输出端接或非门来判断是否减到了0，输出端和一个脉冲信号接一个与门控制蜂鸣器发声。LOAD 置数端接分计时的进位端来控制置数（到整点时有进位则开始响）。
整个电路如图
心得
这次课程设计虽然只是做了仿真的设计，但我对电路的设计安排，74160、74192芯片的使用有了深刻的体会，对于数字钟的概念和设计方法有了深刻的认识。以前只是做过像计数器之类简单电路的设计，数字钟是多种知识的综合。通过综合设计我对于数字电路的理解又上升了一个高度。