欧阳术创编 2021.02.02 欧阳美创编 2021.02.02
智能数字钟设计
时间：2021.02.02 创作：欧阳术 一、问题重述
数字电子钟是一种用数字显示秒﹑分﹑时的记时装置，与传统的机械钟相比，他具有走时准确﹑显示直观﹑无机械传动装置等优点，因而得到了广泛的应用：小到人们的日常生活中的电子手表，大到车站﹑码头﹑机场等公共场所的大型数显电子钟。 本课程设计要用通过简单的逻辑芯片实现数字电子钟。要点在于用555芯片连接输出为一秒的多谐振荡器用于时钟的秒脉冲,用74LS160(10进制计数器)74LS00(与非门芯片)等连接成60和24进制的计数器,再通过七段数码管显示，构成了简单数字电子钟。 要求：
（1）完成设计一个有“时”，“分”，“秒”（23小时59分59秒）显示且有校时功能的电子钟； （2）完成对“时”、“分”的自动校时。
二、设计目的
1.了解智能数字钟的工作原理；
2.设计出一个能实现清零、进位、显示时分秒等功能的智能数字钟； 3.正确使用multisim软件对电路进行仿真及观察； 4.通过此次设计实验加深对3—8译码器、计数器等集成逻辑芯片的理解和运用。
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三、设计要求
1．用555定时器设计一个秒钟脉冲发生器，输入1HZ的时钟；（对已有1kHz频率时钟脉冲进行分频）；
2．能显示时、分、秒，24小时制； 3．设计晶体震荡电路来输入时钟脉冲；
4．用同步十进制集成计数器74LS160设计一个分秒钟计数器,即六十进制计数器；
5．用同步十进制集成计数器74LS160设计一个24小时计数器； 6．译码显示电路显示时间；
7．用与非门芯片及一些基本芯片设计一个可以自动校时的电路。
四、设计过程 4.1总体思路 4.1.1思路说明
由秒及分的60进制，分别到59时进行对分和时进行进位，而时为24进制，当到达23时，之后进行清零，从而实现数字时钟的相应功能。分秒功能的实现：用两片74LS160组成60秒、分、时分别为60、60和24进制计数器。秒、分均为六十进制，即显示进制递增计数器。时为二十四进制计数器，显示为00~23，个位仍为十进制，而十位为三进制，但当十进位计到2，而个位计到4时清零，就为二十四进制了。时功能的实现：用两片74LS160组成24进制递增计数器。 4.1.2 结构框图及说明
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在产生信号时可采用两种方法，方法（1）采用555定时器及分频器，而方法（2）直接利用函数信号发生器。 4.2电路工作原理 4.2.1晶体振荡器
振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的准确度决定了数字钟计时的准确程度，通常选用石英晶体构成的振荡器电路。一般来说，振荡器的频率越高，计时精度越高。如图5所示调节电阻R2可以改变输出信号频率，用以得到所需的信号频率。利用555定时器进行产生信号，形成晶振电路，如下
图二 555定时器
4.2.2分频器
用三片74LS160可以构成三级十分频器，将1KHz矩形波分频得到1Hz基准秒计时信号。它的功能是产生标准秒脉冲信号。原理如下
图三 分频电路
4.2.3校时电路
当数字钟接通电源或计时出现误差时，需要校正时间，校时是数字钟必备的基本功能。对校时电路的要求是：在小时教正时，不影响分和秒的正常计数；在分矫正时，不影响秒和小时的正常计数。其中S1为校分用的控制开关，S2校时用的控制开关，它们的功能表如表1所示 表1 开关校时功能
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