數(shù)字電子鐘是一種用數(shù)字顯示秒、分、時(shí)、日的計(jì)時(shí)裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相比，它具有走時(shí)準(zhǔn)確，顯示直觀、無機(jī)械傳動(dòng)裝置、具有更長的使用壽命等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)字電子鐘由以下幾部分組成：秒脈沖發(fā)生器、校時(shí)電路、六十進(jìn)制秒、二十四進(jìn)制計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器。由設(shè)計(jì)要求可知我們還需要一個(gè)七進(jìn)制計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器。
數(shù)字電子鐘要完成顯示需要6個(gè)數(shù)碼管，然后要實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)需要60進(jìn)制計(jì)數(shù)器和24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。頻率振蕩器可以由晶體振蕩器分頻來提供，也可以由555定時(shí)來產(chǎn)生脈沖并分頻為1HZ。方案可以采用74LS160同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器或采用74LS161十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器或74LS192十進(jìn)制異步清零計(jì)數(shù)器，而小時(shí)的24進(jìn)制也可以采用上述方案。由于我對(duì)74LS160的功能比較熟悉，故我分別用六塊74LS160芯片來實(shí)現(xiàn)，兩個(gè)60進(jìn)制和一個(gè)24進(jìn)制的秒、分、時(shí)計(jì)數(shù)。
方案一：石英晶體振蕩器
工作原理：由晶體振蕩器產(chǎn)生的脈沖經(jīng)集成電路后變成1Hz脈沖，再經(jīng)74LS160計(jì)數(shù)器分頻得到了所需要的1Hz穩(wěn)定脈沖。但晶體振蕩器的電路圖比較復(fù)雜，而且晶體振蕩器的中阻值要求10MHz以上。
方案二：555定時(shí)器
工作原理：R1=1kΩ，R2=720kΩ，C=1uF，Cf=100nF，Ri=100Ω可以直接產(chǎn)生1Hz的時(shí)鐘脈沖。因?yàn)橥ㄟ^555定時(shí)器改裝過的多諧振蕩器發(fā)出的脈沖頻率具有一定的穩(wěn)定性，而且電路比晶體振蕩器簡單所以在這里我采用的是555定時(shí)器。
（2）時(shí)間計(jì)數(shù)器電路：時(shí)間計(jì)數(shù)電路由秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器其中秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器為24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。電路圖如圖2所示。 
圖2. 60進(jìn)制計(jì)數(shù)電路 （3）24小時(shí)計(jì)數(shù)器：由時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。電路圖如圖3所示。 
圖3. 24進(jìn)制計(jì)數(shù)電路 （4）校時(shí)電路：由于數(shù)字鐘的初始時(shí)間不一定是標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，而且在數(shù)字鐘的運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)誤差，所以需要校時(shí)電路來對(duì)“時(shí)、分”顯示數(shù)字進(jìn)行校對(duì)調(diào)整。我這里有自動(dòng)校正和手動(dòng)校正，在設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)手動(dòng)校正的脈沖不穩(wěn)定，會(huì)有延遲的情況；所以我加了一個(gè)由脈沖自動(dòng)校正時(shí)間的電路，在調(diào)時(shí)間時(shí)只需要把自動(dòng)校正的開關(guān)合上，當(dāng)時(shí)間走到你想要的時(shí)間時(shí)再打開自動(dòng)校時(shí)開關(guān)即可。電路圖如圖4所示。 
圖4.校時(shí)電路圖 （5）整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路：一般時(shí)鐘都應(yīng)具備整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路功能,即在時(shí)間出現(xiàn)整點(diǎn)前數(shù)秒內(nèi),數(shù)字鐘會(huì)自動(dòng)報(bào)時(shí)。我這里采用的是蜂鳴器在整點(diǎn)前的十秒內(nèi)，以響鈴的方式提醒。電路圖如圖5所示。
圖5.整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路
（6）秒脈沖產(chǎn)生器： 由振蕩器與分頻器組合產(chǎn)生秒脈沖信號(hào)。 理論計(jì)算：555定時(shí)器的脈沖時(shí)間是由于RC充放電確定的。 根據(jù)三要素公式  充電過程  充電時(shí)間  放電過程  放電時(shí)間  一個(gè)周期時(shí)間  頻率 
首先確定C1=1uF ，R2=720K?，需要輸出頻率f=1HZ，充放電時(shí)間算為1s ，可以確定 R1=1K?。555定時(shí)器電路如圖6所示。
圖6. 555定時(shí)器電路圖
圖10.仿真波形圖 
圖11. 60進(jìn)制仿真電路 
圖12. 24進(jìn)制仿真電路 
五、總結(jié)與體會(huì) 首先，在設(shè)計(jì)電路過程中，Multisim仿真軟件軟件給我們的設(shè)計(jì)提供了很大的便利，它提供大量的元器件庫，提供修改電路設(shè)計(jì)的靈活性、提供實(shí)驗(yàn)室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的虛擬儀器、儀表，使設(shè)計(jì)時(shí)間大為縮短，設(shè)計(jì)過程更直觀、方便。 其次，在設(shè)計(jì)剛開始時(shí)我選用的是74LS192芯片，電路連接完成后運(yùn)作時(shí)，每個(gè)數(shù)碼管的十位出現(xiàn)的是數(shù)字9而不是0，相當(dāng)于它提前了一個(gè)脈沖；出現(xiàn)的問題主要是我們對(duì)同步置數(shù)、異步置零方面的知識(shí)沒有理解透徹，還有就是在操作過程中我們發(fā)現(xiàn)在計(jì)數(shù)器的進(jìn)位端出現(xiàn)不能進(jìn)位的情況，解決這些問題花了我們將近兩天的時(shí)間，最終我選擇的是74LS160芯片才沒出現(xiàn)以上情況，這主要還要怪我們沒有認(rèn)真學(xué)好知識(shí)。
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