1、数字时钟技术报告概要数字钟是一个将“ 时” ，“分”， “秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为 24 小时，显示满刻度为 23 时 59 分 59 秒。一个基本的数字钟电路主要由秒信号发生器、 “时、分、秒、 ”计数器、译码器及显示器组成。由于采用纯数字硬件设计制作，与传统的机械表相比，它具有走时准，显示直观，无机械传动装置等特点。本设计中的数字时钟采用数字电路实现对“时” 、“分” 、“秒”的显示和调整。通 过采用各种集成数字芯片搭建电路来实现相应的功能。具体用到了 555 震荡器，74LS90 及与非，异或等 门集成芯片等。该电路具有计时和校时的功能。在对整个模块进行分析和画出
2、总体电路图后，对各模块进行仿真并记录仿真所观察到的结果。实验证明该设计电路基本上能够符合设计要求！1、系统结构。（1）功能。此数字钟能显示“时、分、秒”的功能，它的计时周期是 24 小时，最大能显示 23 时 59 分 59 秒，并能对时间进行调整和校对，相对于机械式的手表其更为准确。（2）系统框图。译码器 译码器 译码器时计数器 分计数器 秒计数器校时电路振荡器 分频器系统方框 图 1（3）系统组成。1.秒发生器：由 555 芯片和 RC 组成的多谐振荡器，其 555上 3 的输出频率由接入的电阻与电容决定。2.校时模块：由 74LS03 中的 4 个与非门和相应的开关和电阻构成。3.计数器
3、：由 74LS90 中的与非门、JK 触发器、或门构成相应芯片串接得到二十四、六十进制的计数器，再由 74LS90与 74LS08 相连接而得到秒、分、时的进分别进位。4.译码器：选用 BCD 锁存译码器 4511，接受 74LS90 来的信号，转换为 7 段的二进制数。5.显示模块：由 7 段数码管来起到显示作用，通过接受CD4511 的信号。本次选用的是共阴型的 CD4511。2、各部分电路原理。1.秒发生器：555 电路内部（图 2-1）由运放和 RS 触发器共同组成，其工作原理由 8 处接 VCC，C1 处当Uco=2/3Vccu11 时运放输出为 1，同理 C2 也一样。最终如图 3
4、 接口就输出矩形波，而形成的秒脉冲。图 2-1 内部结构图图 2-2 555 功能表2.校时模块：校时模块主要由 74LS03 中的 4 个与非门构成（图 2-3） ，由其功能图看得出只要有一个输入端由 H 到 L或者从 L 到 H 都会使输出端发生高低变化。因此通过开关的拨动产生高低信号从而对时、分处的计数器起到调数作用。图 2-3 校时模块图图 3-3 74LS03 功能图3.计数器：通过 74LS90 来计数，由 14 接脚 INPUT 为秒脉冲信号输入端，从而使输出端到 CD4511 上产生 10 进制数，这里相互之间的 74LS90 的连接能相应的产生 60 进制和 24进制数，由个
5、位到十位是当各位控制的 74LS90 输出到8、9 是 Qd 变为 H，又从 9 到 0 是 Qd 变为低，从而使十位74LS90 的 14 接口输入由 H 到 L 进一位（图 2-5 和图 2-7） 。关于 24 进制和 60 进制的控制是由 74LS08 控制的，如图 2-5 所示 74LS08 控制的是 60 进制数，当 Qb、Qc 输出高电平时，即此时数码管显示的 60，74LS08 的与门输出 H，到74LS90 的 R0(1)、R0（2）从而达到清零的作用，与此同时又到下一时钟处的 74LS90 的 14 接口处而达到进位作用。同理 24 进制就是把十位上的 Qb 和个位上的 Qc
6、 与 74LS08上的与非门相连而达到清零作用。图 2-5图 2-6Reset Inputs 复位输入 输出 R0(1) R0(2) R9(1) R9(2) QD QC QB QA H H L X L L L L H H X L L L L L X X H H H L L H X L X L L X L X L X X L X L L X COUNT COUNT COUNT COUNT 输出 Count QD QC QB QA 0 L L L L 1 L L L H 2 L L H L 3 L L H H 4 L H L L 5 L H L H 6 L H H L 7 L H H H 8 H
7、L L L 9 H L L H 图 2-74.显示模块：显示模块由 CD4511 和数码管组成。其功能表如图 2-8 和图 2-9 所示。图 2-8图 2-93、装配与调试。整个装配过程分为四各阶段过程：1.秒脉冲信号模块：在焊接结束后接上正负极，看 555上 3 接口处的发光二极管的是否能亮，来判断是否成功。2.秒显示模块：焊好秒显示模块时，接上 555 秒脉冲模块发现不能正常工作，数码管都显示 00，后来又看电路图，原来 74LS90 上的 2、3 接口并没有接上，原电路图是接上74LS08 后才能正常工作。后来由使 74LS90 上的 2、3 接地，就能正常工作了。3.时、分显示模块：其
8、实这一模块和秒显示模块接线都一样的，所以焊上后用同样用 555 秒脉冲模块一样调试都能正常工作。4.校时模块：这也是最后调试模块（总调试） ，这个过程前面调试都没有问题，接下来会有问题的话，就是时、分、秒模块的连接问题或者是校时电路的问题，也可能是74LS08 的连接问题，当然还可能是芯片问题。这次调试要达到的效果就是总的效果，走秒、走分、走时以及可以调数。还好最后没出问题，总的效果没问题。4、技术总结。本电路采用纯数字电路制作，刚开始也是不知道怎么下手，总的制作过程分为三个过程：1.制作前期：从图书馆借阅图书查找相应的课题，并从网上查找相应的课设和论文，最终决定选定制作数字时钟。2.制作中期
9、：从相应的图书和论文中选定电路图，本组三人分模块去弄，各自把各自的模块搞懂，并一定时间相应讨论进度，了解整个模块的运行原理。用 Protues 仿真软件进行相应的仿真（图 1-1） ，并能成功运行运行。在仿真中对原电路图进行了一定的修改，原来的分频板块取消了（分频模块目的是降低 555 脉冲的输出频率） ，由于可以通过改变 555 模块的电阻和电容，从而得到 1 秒脉冲，就直接就接上 555 秒脉冲电路。本来打算用晶振来做秒脉冲的但是觉得 555 报警电路以前做过觉得简单就用 555 秒脉冲电路，并且显示模块在实际焊接的时候数码管没有 4 段的，就利用电子实习时做八路抢答器时显示模块是利用CD
10、4511 接上的，最后就采用 CD4511（图 4-2） 。3.制作后期：从仿真的电路图中确定元器件，去采购相应的元器件，并通过 Protues 软件对电路进行了相应的排版（图 4-3） ，最后开始焊接电路，一点一点的进行调试。图 4-1图 4-2图 4-35、心得体会。参加培训快一个月，最后也终于把东西做出来了，十分高兴。这次做的说实话到最后还十分没底，在上次参加了双基电子设计大赛，用 Proteus 做了个“智能冰箱” ，当时在 Proteus 上可以正常运作，效果那是非常的好，但是最后做出来的效果，可以说完全没效果，还花了这么多时间，十分受挫。不过现在想想当时做的是用单片机控制的，关于单
11、片机还完全不了解，因此单片机很多细节性的东东不知道，做出来没效果也是肯定的。当然上次比赛也是第一次参加，也是第一次自己设计东西，并要让它能正常工作，很多细节的都不懂，花了很多时间而达到的效果也并不大。因此总结上次的经验，这次果断十分小心，一点一点的弄好。先确定项目，在寻找相应的论文。在对着电路图和数电资料书一点一点的把原理弄懂，这样发现这样不管是在调试的时候，还是在焊接的时候，自然而然的就能发现问题。不管怎么说最后还是做出来了，现在发现在这暑期培训中虽然没有老师在讲课，其实也不错。完全靠自己自学，自己解决问题，而且又有大二的学长在，不懂的又可以问，其实不知不觉的自学能力已经提高了。果然任何成果不是一蹴而就的，而是一点一点的积累经验走出来的， “万丈高楼平地起，树高千尺在于根深” 。
