数字电子钟设计说明
华南农业大学
电子线路综合设计
数字电子钟
班级：14电气类8班组别：4
指导教师：
2016年月
电子数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，比机械式时钟具有更高的精确性。本次课程设计的电子数字钟，具有以下功能：用24进制，从00开始到23后再回到00，各用2位数码管显示时、分、秒（如23：52：45）；可实现手动或自动的对时、分进行校正；计时过程具有报时功能，当时间到达整点前10秒进行报时，蜂鸣器响1秒停1秒地响5次。整个电路设计主要包括秒信号产生电路、时分秒计数电路、译码显示电路、时分的校正电路以及整点报时电路。
秒信号产生电路由石英晶体振荡器和分频器实现，将此信号接到秒计数器的信号输入端，在秒信号的驱动下，秒计数器向分计数器进位，分计数器向时计数器进位，最后通过译码器将计数器中的状态以时间的形式显示在数码管。整点报时电路由计时电路的输出状态产生脉冲信号送至蜂鸣器实现报时。校时电路加上一个脉冲送到时分计时器电路从而实现时和分的校整。
为了更好的完成本次课程设计，我们对题目进行了分析讨论，参考了很多相关的资料，同时考虑到实验室能提供的设备仪器及元件，确定了初步的设计方案；经过多次软件仿真，确定并完善了最终的设计方案。根据设计方案进行焊接、电子仪表检查、调试并测量电路的工作状态，排除电路故障，调整元件参数，改进电路性能，使之达到设计的指标和要求，做出成品。
关键词：晶体振荡器CD4060 CD4511 74LS90
1系统概述 (1)
1.1 设计任务和目的 (1)
1.2系统设计思路与总体方案 (1)
1.3设计方案选择 (1)
1.4总体工作过程 (2)
1.5各功能模块的划分和组成 (2)
2电路系统设计与分析 (4)
2.1秒信号的发生电路 (4)
2.2时、分、秒计数电路 (5)
2.3译码显示电路 (6)
2.4时、分校正电路 (7)
2.5整点报时电路 (8)
3电路的安装与调试 (9)
3.1安装调试的步骤 (9)
3.2电路软件仿真调式 (9)
3.3电路焊接及实物调式 (10)
3.4实验过程可能存在的问题 (10)
4实验数据和误差分析 (11)
5实验结论及分析 (11)
6实验收获、体会和建议 (12)
参考文献 (13)
附录1元器件清单明细表 (14)
附录2总原理接线图 (15)
附录3 电路焊接实物图 (16)
致 (17)
1 系统概述
1.1 设计任务和目的
此次设计为一种多功能数字钟，该数字钟具有的基本功能包括能准确计时，以数字形式显示时、分、秒、可实现手动或自动的对时、分进行校正以及具有整点报时功能。通过对本次设计制作的实践，我们可以更好的掌握课本的理论知识，以理论结合实际，应用知识解决日常生活的问题。
1.2 系统设计思路与总体方案
一个简单的数字钟由秒信号发生电路，时、分、秒计数电路，译码显示电路组成，要求有校正时、分和整点报时功能，故要加入校时电路和报时电路。因此其原理可由如下的框图表示出来。
图1 数字钟总体结构图
1.3 设计方案选择
对于数字钟电路的设计方案将有不同的几种设计可以实现，其不同的方案有着不同的元器件，主要设计方案如下：
方案一：采用逻辑电路设计实现
时、分、秒计时功能和整点报时功能，以及校时功能都能通过芯片实现，电路通过计数时钟脉冲具有自动更新秒的显示，纯属硬件设计无需程序干预。 显示电路
时
计
数
器 分计数器 秒计数器
校时电路 报时电路
振
荡
电
路 分频电路
方案二：利用单片机编程实现
通过利用单片机部定时计数器实现计时，软件设置I/O作为数码管或液晶显示信号输出，时间校准按键输入。软件实现的电子钟具有编程灵活，并便于功能的扩展。
综合比较上述各方案，考虑实验室所能提供的元器件级设备，以现在的知识水平，决定采用方案一设计逻辑电路作为最终选择方案。
1.4 总体工作过程
1.4.1 时间的前进和显示的实现
首先由秒信号产生电路生产秒信号，将此信号接到秒计数器的信号输入端。接着，在这个秒信号的驱动下，秒计数器向分计数器进位，分计数器向时计数器进位，最后通过译码器将计数器中的状态以时间的形式显示出来，这样就实现时间的前进和显示功能。
1.4.2 整点报时的实现
在时、分计数器的输出端接收整点的信号，驱动蜂鸣器的频率信号，在将此信号通过功率放大电路进行放大，从而使蜂鸣器工作。
1.4.3 校正时、分的实现
在秒向分进位的路径中加入一条用手动产生信号的路径，并通过数据选择器来选择接通两条中的手动信号，从而实现对分的校正。同理，对时的校正的方法与此相同。1.5 各功能块的划分和组成
1.5.1 秒信号产生电路
方案一：采用555定时器组成的振荡器，产生1kHz后做千分频输出1Hz时钟。
由于555是利用电容的充放电产生矩形波时间误差较大，需通过产生高频繁波形从而减少误差，但这样就必须另外加分步电路做分频，这样精度不是很高且增加了制作的成本。
方案二：采用石英晶振电路产生稳定的时钟后做分频
采用32768Hz的晶振产生2Hz时钟后通过CD4060二分频最终产生1Hz时钟。石英晶体的振荡频率为36728HZ，极为稳定，因而用它构成的多谐振荡器产生的波形的稳定性很高。由于石英晶体产生的振荡频率很高，需要用分频器进行分频处理。这里用CD4060分频器处理，再通过74LS74产生秒信号。如下图：