（课程设计时间：2010年07月5日——2010年07月9日）
一、设计目的
1. 掌握数字钟的设计方法和调试方法。

2. 掌握计数器、译码器的用法。

3. 学会解决实际中出现的问题，如数字钟的校准问题。

二、设计任务
设计一个数字时钟, 基本功能如下：
1．以24小时为一个计数周期。

2．具有“时”（00～23）、“分”（00～59）、“秒”（00～59）数字显示。

3．系统具有校正时间功能，能分别进行秒、分、时的校正。

（系统的扩展功能：定时控制）
三、设计方案
数字钟电路系统由主体电路和扩展电路两大部分组成。

其中主体电路完成数字钟的基本功能，显示秒、分、时的计时装置，它具有走时准确、稳定性好和使用方便等优点，扩展电路完成数字钟的定时控制扩展功能。

系统的工作原理是：振荡器产生的稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准，然后经分频器输出标准脉冲。

秒计数器计满60后向分计数器进位，分计数据计满60后向小时计数器进位，小时计数器按照“24进1”规律计数。

计数器的输出分别经译码器送显示器显示。

计时出现误差时可以用校正电路校时、校分、校秒。

数字钟电路系统的组成框图如图9-1所示。

1．秒脉冲产生电路
数字电子钟应具有标准的时间源，用它产生频率稳定的1比脉冲信号，称为秒脉冲，由于它直接影响到计时器走时的准确度，本实验首先采用555定时器产生1KHz 的频率信号，再用74LS160制成两个十分频一个五分频的计数器，一个D触发器做成二分频计数器，最后产生1Hz的脉冲信号。

A1
555_VIRTUAL
GND
DIS OUT
RST VCC
THR CON
TRI R148k¦¸R348k¦¸C110nF
C210nF
VDD 5V 1
3
2VCC
5V
U4
74LS160D Q A 14
Q B 13Q C 12Q D
11
R C O
15
A 3
B 4
C 5D
6
E N P 7E N T
10
~L O A D 9~C L R
1
C L K
2
U1
74LS160D
Q A 14Q B 13Q C 12Q D
11
R C O
15
A 3
B 4
C 5D
6
E N P 7E N T
10
~L O A D 9~C L R
1
C L K
2
U3
74LS160D Q A 14Q B 13Q C 12Q D
11
R C O
15
A 3
B 4
C 5D
6
E N P 7E N T
10
~L O A D 9~C L R
1
C L K
2
VCC
5V U5
NC7S00_5V
U6A
74LS74D
1D
2
1Q
5
~1Q
6
~1CLR
1
1CLK 3~1PR
4
09
VCC 4
VCC
7
VDD
6
11
12
5
8
10
2．计数、译码、显示电路
图9-1数字钟电路系统框图
获得秒脉冲信号后，可根据60s 为l min ，60min 为1h ，24h 为一个计数周期(一天)的 计数规律，分别确定秒、分、时的计数器。

由于秒和分的显示均为60进制，因此它们可由
二级十进制计数器组成，其中秒和分的个位为十进制计数器，十位为六进制计数器，可采用
置零法来实现。

用四片74LS160计数器完成分秒的六十进制。

六十进制仿真图
时计数器应为二十四进制计数器，也可采用二片74LS160集成电路利用置零法来实现。

当时计数器输出的第24个进位信号时，时计数器应该复位，即完成一个计数周期。

二十四进制仿真图
3．校时电路
校时电路的作用是当计时器刚接通电源或走时出现误差时，进行时间的校准。

图9-4所示是一种实观时、分、秒校准的参考电路。

开关K1、K2、K3分别作为时、分、秒校准的控制开关。

当K1、K2闭合，K3接G3门的输入端时，G1~G3门的输出均为1，G4门输出为0，G5门输出为1，秒信号经G6门送至秒个位计数器的输入端，计时器进行正常计时。

(1) 时校准：当开关Kl打开，K2闭合，K3接G3门的输入端时，G1门开启，G2门关闭，秒信号直接经G6和G1门送至时个位计数器．从而使时显示器每秒钟进一个数字，
图9-4 校时控制电路
以实现快速的时校准，校准后将K1重新闭合。

(2) 分校准：当开关K1闭合，K2打开，K3接G3门的输入端时，这时秒信号只能通过G6和G2门直接送至分个位计数器，这时分计数器快速计数，当分校准后将K2闭合。

（3）秒校准：当开关K1、K2闭合，K3接G4门的输入端时，G4门输出为1，使G5门开启，周期为0．5s的脉冲信号(可由秒脉冲信号分频获得)通过G5、G6门，并送至秒个位计数器，使秒计数器的计数速度提高一倍，加快了秒显示器的校准速度。

当秒显示器校准后，将K3恢复与G3门的输入端相接，这时计时器的各位显示器将按校准后的时间进行正常计时。

4.扩展电路（定时控制）
定时电路
上两组采取的信号来自时的十部和分部，下两组采样信号来自分部的十部和分部，最下一根线采样于秒。

采样的信号通过与门给十进制74LS160一个信号，当到达所定时间，即输入计数器为高电平，输出为奇数时，由QA端输出一条线相通的发光二极管，产生一闪一闪的效果，实现定时报警作用。

电路全图：
1 D
四．所用器件
555定时器，显示译码器，数码显示管，十进制74LS160计数器，D触发器，发光二极管，电容，电阻，门电路及若干导线等。

五.总结
虽然我们学习了模电和数电，对电子技术有了一些初步了解，但那都是一些理论
的东西。

通过这次数字电子钟的课程设计，我们才把学到的东西与实践相结合。

从中
对我们学的知识有了更进一步的理解。

为期一周的课程设计使我更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原
理和其具体的使用方法。

也锻炼了自己独立思考问题的能力和通过查看相关资料来解
决问题的习惯。

虽然这只是一次简单的课程设计，但通过这次课程设计我们了解了课
程设计的一般步骤，和设计中应注意的问题。

设计本身并不是有很重要的意义，而是
同学们对待问题时的态度和处理事情的能力。

至于设计的成绩无须看的太过于重要，
而是设计的过程，设计的思想和设计电路中的每一个环节，电路中各个部分的功能是
如何实现的。

各个芯片能够完成什么样的功能，使用芯片时应该注意那些要点。

同一
个电路可以用那些芯片实现，各个芯片实现同一个功能的区别。

另外，我们设计要从
市场需求出发，既要有强大的功能，又要在价格方面比同等档次的便宜。

同时对普通计数器如何构成n进制计数器有了更深的了解和掌握，对自我的实际
操作能力也有了很高的提升。

在电脑制作文档的过程中，我也对办公软件有了更进一步的了解，使我对办公软
件有了更深层次的掌握。

六．参考文献
1. 现代数字电路与逻辑设计清华大学出版社北京交通大学出版社.
2. 模拟电子技术（修订版）清华大学出版社北京交通大学出版社
3. 模拟电子技术教程电子工业出版社
4. 朱定华主编.电子电路测试与实验.北京：清华大学出版社，2004.。