雷佳鑫 李娜

摘 要：本系统采用小规模集成电路构成数字钟的硬件电路。利用多谐振荡器产生时间标准信號，三个计数器（分别为60进制，60进制，24进制）用来设定“时”、“分”、“秒”信号，并输出分，小时，天的进位信号。译码显示电路则用来将“时”“分”“秒”显示出来。由于计数的起始时间不可能与标准时间一致，故需要在电路上加个校时电路可以对分和时进行校时。另外，计时过程要具有报时功能，当时间到达整点前10秒开始，蜂鸣器有间隔地地响5秒钟。

关键词：数字钟;振荡;计数;校正;报时

0 引言

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，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字电子钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。

1.硬件电路设计

数字钟的设计框图与原理如图1所示。首先，用555多谐振荡器产生的方波脉冲信号，再用计数器分频得到1HZ的方波脉冲信号，作为时钟脉冲信号CP。其次，设计出1个24进制计数器和2个60进制计数器分别连接7段数码管，用来显示时、分、秒。接着，用2个数据选择器控制小时计数器和分钟计数器的时钟脉冲频率，完成快速校时校分的功能。最后，用数据选择器选择整点报时和闹钟时间，控制扬声器振动发声。

1KHZ信号可通过555定时器的多谐振荡器来产生。依据，取，可得。取，取滑动变阻器。有关分频，我选取3个异步清零同步置数的十进制计数器74ls160来完成分频功能。

时分秒数字显示电路需用两片74ls160组成60进制计数器，采取异步清零方式，则60作为清零状态。即权重为40、20的通过与非门接清零端，即Q6和Q5通过与非门接清零端。同理可得，24可作为24进制计数器的清零状态，即将输出端的Q5和Q2通过与非门接清零端。

校时校分电路即用数据选择器来选择计数器的低位片频率。数据选择器的使能端由手动开关控制，开关断开则数字钟正常运行，闭合则用来校时校分。即开关的断开闭合可以控制0、1信号的转换。

整点报时电路即分计数电路计至59分，时计数电路计数51、53、55、57、59时扬声器电路通。由下图的真值表，当扬声器发声时，，。而若，必定为0，因此不必考虑的值。

闹钟电路即在时计数器计至8，分计数器计0，秒计数器计0-9扬声器振动发声。时计数器的接或非门得。由于低位片为8时，和必为0。有关分计数器，低位片和高位片的四个输出端均接或非门，得和。秒计数器则使高位片输出端接或非门即可。

2 软件仿真结果

经过proteus仿真软件和实际实验室接线验证，该设计能满足以下功能：用数字显示时、分、秒（23h59m59s）;具有快速校时、校分的功能;具有整点报时功能（从59分51秒开始鸣叫5响，四低一高）;具有闹钟功能（每天六点起床闹铃一分钟）。

3 结论

设计的数字钟电路能够满足市场上所用数字钟的所有要求，例如快速校时校分，整点报时以及闹钟功能等。本次设计仅利用了数电的相关知识进行应用，原理简单，容易实现，应用广泛。

参考文献

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[3]庞宇擎，李仲男。多功能数字钟的设计与实现[J].电子制作，2016，01：13+12.

[4]许雪成。计数器在数字电路中的应用[J].科技创新与应用，2016，04：299.

作者简介：

第一作者：雷佳鑫，1999.06，女，蒙古族，江苏金湖，南京师范大学本科在读，

通讯作者：李娜，南京师范大学，副教授，研究方向：微滴喷射、导电 材料打印成型、三维打印