数字时钟(带显示,校正,整点报时等)(2)

数字电子技术课程设计

多功能时钟电路

一、 设计任务与要求

1、基本要求：设计并制作一个多功能数字时钟。

1.1能进行正常的时、分、秒计时功能，分别由6个数码管显示小时、分钟和秒钟。 1.2具有清零功能。 1.3具有开、关功能。 2、发挥部分

2.1、校准电路：按下校时键、计时器迅速递增，按24小时循环，计满23小时后回00，按下

校分键后，计分器迅速递增，按60分钟循环，计满59分钟后回00，但不向“时”进位；按下秒清零键，秒清零。

2.2、能进行整点报时：当计时到达59分50秒后，每隔2秒钟发出一次低音“嘟”信号(其

声音频率为500HZ)，连续5次到达整点，发出一次高音“嘀”信号(其声音频率为1000HZ)。

二、方案论证与比较

多功能数字钟，其核心部分是计数器，本设计中采使用六个74LS160计数器构成，这种连接方式简单，使用元器件数量少首先需要一个数字显示。数字钟另外一个重要组成部分是数字显示电路。按设计要求，须用数码管来做显示器。题目要求能进行正常的时、分、秒计时功能，分别由6个数码管显示小时、分钟和秒钟，要求计数分辨率为1秒。由于为了更好地了解其它译码器的功能，我选择了7447译码器，它必须与共阳数码显示管匹配使用。发挥要求校准电路：按下校时键、计时器迅速递增，按24小时循环，计满23小时后回00，按下校分键后，计分器迅速递增，按60分钟循环，计满59分钟后回00，但不向“时”进位；按下秒清零键，秒清零,为此则添加一校准电路，主要由开关组成。能进行整点报时：当计时到达59分50秒后，每隔2秒钟发出一次低音“嘟”信号(其声音频率为500HZ)，连续5次到达整点，发出一次高音“嘀”信号(其声音频率为1000HZ)，则添加一包是电路，主要由74157的数据选择器经过三个与门构成。

三、主要工作原理与步骤

3.1原理框框图如下

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时显示分显示秒显示报时比较器24进制计数器60进制计数器60进制计数器1秒较时时钟校时按钮校分按钮多功能时钟电路的设计框图 3.2计数单元的设计

计数器不仅能用于对时钟计数，还可以用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列以及进行数字运算等。

计数器的种类繁多。按触发器是否同时翻转可分为同步式和异步式，同步计数器中，当时钟脉冲输入时触发器的翻转是同时的。而异步计数器的翻转有先有后，不是同时的；如果按计数器数字增减分，可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器；如果按数字的编码方式分类，可以分为二进制计数器、二-十进制计数器、格雷码计数器等。

本设计用到的是同步十进制计数器，它的工作要求是要有CP来才有可能状态发生改变，如果没有CP来，则将继续保持前一状态。 当复位端CLR’=0时，输出Q3Q2Q1Q0全为零，实现异步清零功能（又称复位功能）；当CLR’=1时，预置控制端LD’=0，并且CLK=CLK↑时，Q3Q2Q1Q0= D3D2D1D0，实现同步预置数功能；当CLR’=LD’=1且ENP*ENT=0时，输出Q3Q2Q1Q0保持不变；当CLR’=LD’=ENP=ENT=1, CLK=CLK↑时实现计数。

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数字钟最基本的功能就是计时，所以计时模块也就成为本次实验中最基本的模块之一，通过两个模60计数器和一个24模计数器三者级联构成的模块能够对时、分、秒进行计时，实现计时功能，电路如下：

3.3时钟显示电路

时钟显示电路包括两部分：译码器电路和显示电路

1）译码器电路：译码器电路是将数码转换为一定的控制信号。本实验采用74ls47译码器，它能将一个二进制数码转换为输出端的电平信号以控制显示器。而且74ls47必须使用共阳极七段显示器。

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74ls47真值表

2）七段数码管（LED）：

7段数码管又分共阴和共阳两种显示方式。如果把7段数码管的每一段都等效成发光二极管的正负两个极，共阳就是把abcdefg的7个发光二极管的正极连接在一起并接到5V电源上，其余的7个负极接到74LS47相应的abcdefg输出端上。无论共阴共阳7段显示电路，都需要加限流电阻，否则通电后就把7段译码管烧坏了。对于大功率7段数码管可根据实际情况来选取限流电阻及电阻的瓦数。

下图是八段数码管（LED）BS201的示意图，图中引脚6为VCC的为共阳数码管，引脚6为GND的为共阴数码管。

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本设计采用共阳数码管与74ls47匹配，其匹配图如下：（因为译码器是采用74ls47，所以数码管必须选共阳极）

3.4开关电路

该电路的设计主要是基于设计的基本要求，开关电路主要是当开关闭合时，电路能进行正常计时；当开关断开，电路停止工作，即停止计时。其电路图如下：

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