数字电子钟

一、概述

要求设计一台能显示时、分的数字电子钟。周期是24小时。电子钟电路主要由秒脉冲发生器、“时、分、秒”计数器、“时、分”译码器及显示器组成。“秒计数器”，“分计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发出一个脉冲信号，该信号分别将被送到分计数器、时计数器。时计数器采用24进制计时器，可实现对一天24小时的计时。

数字钟采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。具有走时准确、显示直观、精度、稳定等优点。电路装置十分小巧,安装使用也方便。同时在日常生活中，它以其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜爱。

二、方案论证

设计一个数字电子钟，以数字显示时、分、秒。小时采用24进制记时方式，分、秒采用60进制记时方式。 方案：

方案原理框图如图1所示。

时计数器 时译码器 时显示器 分计数器 分译码器 分显示器 秒计数器 秒译码器 秒显示器 秒脉冲触发器

图1 电子钟电路的原理框图

1

三、电路设计

1.秒脉冲触发电路

为实现秒脉冲的触发，也就是频率为1Hz的脉冲信号，采用555定时器接成多谐振荡器，实现秒脉冲触发器。元件R3为1k欧，R4为100k欧，电容C为10nf。用Vcc和接地来构成频率为1Hz的矩形波脉冲信号。振荡频率为：f=1/[(R3+2R4)C ln2]其电路如图2所示。

VCCU11555_TIMER_RATEDR11kΩRSTVCCOUT2610R2100kΩ2425DISTHRTRICONGNDC110nF

C210nF0

图2 秒脉冲触发器电路图

2.计数器电路

秒脉冲信号经过级计数器，分别得到“秒”个位、十位，“分”个位、十位以及“时”个位、十位的计时。秒、分计数器为60进制。即60秒为1分、60分为1小时。时计数器则采用24进制。24小时为1天的计数周期。本电路所用的两个六十进制（秒、分）、一个二十四进制（时）的计数器。将这些计数器适当地连接，就可以构成秒、分、时的计数，实现计时的功能进制计数器。它们都可以用两片74ls160芯片计数器

2

来实现。

（1）.分、秒计数器电路

用两片74ls160芯片接成60进制计数器。采用置零法。74160为十进制，第一片芯片从0计数到9后置为0，并向下一片输出进位脉冲信号，第二片则是从0计数5后通过7400将其置为0。并向下一组计数器输出脉冲进位。从而实现60进制计数功能。其电路如图3所示。

U3U4DCD_HEXDCD_HEXVCC5V3456ABCDENPENT~LOAD~CLRCLKGND5U2VCCQAQBQCQDRCO161413121115234567109128ABCDENPENTU1VCCQAQBQCQDRCO1614131211156978VCC710912834~LOAD~CLRCLKGND74LS160D0U5A237400N

174LS160D10进位脉冲

图3 分、秒计数器电路图

（2）.时计数器电路

用两片74ls160芯片接成24进制计数器。采用置零法。首先用将两片74160以并行进位方式连成一个百进制计时器。当计数器从全0状态开始计数，计入24个脉冲时，经过7400产生低电平信号立刻将两片74160同时置零，于是便得到二十四进制计数器。其电路如图4所示。

3

U20U19DCD_HEXDCD_HEX37343536161614131211153839414014131211QAQBQCQD15RCOVCCVCCVCC~LOAD~CLRVCC5VABCD3456~LOAD~CLRCLKGNDENPENTCLKGNDENPENTU1874LS160DABCD3456U17U11A74LS160D7400N19QAQBQCQDRCO71091710913228280来自分计数器的进位 45

图4 时计数器电路图

四、性能的测试

1.秒脉冲触发的测试

振荡频率为：f=1/[(R1+2R2)C ln2]

表1 秒脉冲触发电路测试数据表

R1值（kΩ） 1k R2值（kΩ） 100k C值（nF） 10 频率（Hz） 1 周期（s） 1 将秒脉冲接示波器测试其输出的脉冲信号。测试图如图5，图6所示。

4

图5 秒脉冲触发测试电路图

图6 测试波形图

2.计数器电路测试

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（1）.分、秒计数器电路测试，如图7所示，能实现从0到59六十个数的计数，

并能实现向下一组计数器的进位脉冲。

XEH_DCD984U763215111111CCABCDODVQQQQCR0611UDSARPTOLKLNNLCLD4ABCDEE~~CNG76023456719128EDXTEATHRUO_DN1_1CD1A0CC550UERNVGDUC4MTSRIN7C4VITSIHRORDTTC2_355F03552nU32151111113242C012CCABCDODVQQQQCR0621¦¸FUkDSARPTOLKL1¦¸01nNNLCLDN4Rk102C011R01ABCDEE~~CG703456719128V5CCVXeEcHa_pD1SCJ D=7 1ye61K95U14132151111111CCABCDOD1VQQQQCR0661UDSARPTOLKLNNLCLD4ABCDEE~~CNG703456719128XEH2_22D1CA0N0D3118121U047321581111110U2CCABCDODVQQQQCR0671UDSARPTOLKLNNLCLD4ABCDEE~~CNG7034567191280CCVV5CeCcVap2SJ = yeK

图7 分秒计数器测试电路

6

（2）.时计数器电路测试，如图8所示，接受分计数器进位的脉冲，采用24进制。

U20U19DCD_HEXDCD_HEX37343536161614131211153839414014131211QAQBQCQD15RCOVCCVCCVCC~LOAD~CLRVCC5VABCD3456~LOAD~CLRCLKGNDENPENTCLKGNDENPENTU1874LS160DABCD3456U1774LS160DQAQBQCQDRCOU11A7400N197109171091322804528

图8 时计数器测试电路

3.电路整体性能测试

采用24小时进制的电子钟，有秒脉冲触发，分别经过秒、分、时的计数器，在经过译码器，显示器，现实时间。电路图如附录I所示。

五、结论

本电路由秒脉冲发生器、“时、分、秒”计数器、“时、分”译码器及显示器组成。“秒计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“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60分钟，发出一个时脉冲信号，该信号将被送到时计数器。时计数器采用24进制计时器，可实现对一天24小时的计时。

六、性价比

该电子钟电路比其他的设计电路性价比要好。

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七、课设体会及合理化建议

通过本次电子电路的课程设计，我学到了很多东西，最重要的是去做好一个事情的心态，这次课设我的题目是电子钟电路设计，在拿到题目时会觉得困难，但是只要充满信心，一步一个脚印去实现它，就肯定会完成的。有时候画的线和其它线重合时会看不到，有时又会明明连的是这个端点，一移动时却连到任外一个端点了，再加上平时动手时间少，所以做起来有点麻烦，一但搞不好就要重新来，这个时候就要有足够的耐心了。对于数字逻辑一些基本知识有了更深的了解,知道一些计数器的接法。增强了面对困难勇于面对，勇于解决的信心。课程设计就是为了让我们对平时学习的理论知识与实际操作相结合，在理论和实验教学基础上进一步巩固已学基本理论及应用知识并加以综合提高，学会将知识应用于实际的方法，提高分析和解决问题的能力。

最后我认为期末考试应该放在课程设计之后，效果会更好。

参考文献

[1] 阎石主编. 数字电子技术. [M]北京：高等教育出版社，2006年

[2] 陈振官等编著. 新颖高效声光报警器. [M]北京：国防工业出版社，2005年 [3] 赵淑范、王宪伟主编. 电子技术实验与课程设计. [M]北京：清华大学出版社，2006年

[4] 孙肖子、邓建国等主编. 电子设计指南. [M]北京：高等教育出版社，2006年 [5] 李银华主编. 电子线路设计指导. [M]北京：北京航空航天大学出版社，2005年 [6] 谢自美主编. 电子线路设计·实验·测试. [M]武汉：华中科技大学出版社，2006年

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HEX附录I 总电路图

U4DCD_HEXU1VCC16697834567109128ABCDENPENT~LOAD~CLRCLKGNDQAQBQCQDRCO1413121115

_RATEDOUT74LS160D26_DN1RCDC1A01CN55VGDU0CUE4MTSRIN7CI4VSIHRORDTTC2_T355F033215552U1111113242C0n12CCABCDODVQQQQCR06¦¸21UkDSAR1¦¸1FPTOLKNNLCLD4LRk10200C1n1R1ABCDEE~~CNG703456719128V5CCVXeEcHa_pD1SCJ D=7 1ye6K195U14132151111111CCABCDOD1VQQQQCR0661UDSARPTOLKNNLCLD4LABCDEE~~CNG703456719128XEH2_22D1ACN00D31181021U47321581111110U2CCABCDODVQQQQCR0671UDSARPTOLKDNNLCL4LABCDEE~~CNG7034567191280CCVV5CeCcVap2SJ = yeKDLAH2V1_UN004XD77E02H6_1DC7SD1U4L7DNGKLC21URLC~839DAOL~1931451OCR0TNE01411DQPNE721CQ31BQD1AQCB61CCVA391DX0E60H1_D8SC1U4LDC7CVDNGKLC8202RLC~UDAOL~19723451OCR335TNE3611DQPNE017321CQ31BQD41AQC6B561CCVA43V5CCV9

附录II 元器件清单 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 编号 U1，U2，U6，U7，U17，U18 U5，U10，U12 J1，J2 U11 R1 R2 C1，C2 U3，U4，U8，U9，U19，U20 名称 计数器 二输入与非门 单刀单掷开关 555定时器 电阻 电阻 电容 数码管 型号 74LS160D 7400N SPDT 555_TIME_RATED 1 kΩ 100 kΩ 10nf DCD_HEX 数量 6 3 2 1 1 1 2 6

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