雷佳鑫 李娜

摘 要：本系統(tǒng)采用小規(guī)模集成電路構成數(shù)字鐘的硬件電路。利用多諧振蕩器產(chǎn)生時間標準信號，三個計數(shù)器（分別為60進制，60進制，24進制）用來設定“時”、“分”、“秒”信號，并輸出分，小時，天的進位信號。譯碼顯示電路則用來將“時”“分”“秒”顯示出來。由于計數(shù)的起始時間不可能與標準時間一致，故需要在電路上加個校時電路可以對分和時進行校時。另外，計時過程要具有報時功能，當時間到達整點前10秒開始，蜂鳴器有間隔地地響5秒鐘。

關鍵詞：數(shù)字鐘;振蕩;計數(shù);校正;報時

0 引言

數(shù)字電子鐘是一種用數(shù)字電路技術實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。數(shù)字電子鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。

1.硬件電路設計

數(shù)字鐘的設計框圖與原理如圖1所示。首先，用555多諧振蕩器產(chǎn)生的方波脈沖信號，再用計數(shù)器分頻得到1HZ的方波脈沖信號，作為時鐘脈沖信號CP。其次，設計出1個24進制計數(shù)器和2個60進制計數(shù)器分別連接7段數(shù)碼管，用來顯示時、分、秒。接著，用2個數(shù)據(jù)選擇器控制小時計數(shù)器和分鐘計數(shù)器的時鐘脈沖頻率，完成快速校時校分的功能。最后，用數(shù)據(jù)選擇器選擇整點報時和鬧鐘時間，控制揚聲器振動發(fā)聲。

1KHZ信號可通過555定時器的多諧振蕩器來產(chǎn)生。依據(jù)，取，可得。取，取滑動變阻器。有關分頻，我選取3個異步清零同步置數(shù)的十進制計數(shù)器74ls160來完成分頻功能。

時分秒數(shù)字顯示電路需用兩片74ls160組成60進制計數(shù)器，采取異步清零方式，則60作為清零狀態(tài)。即權重為40、20的通過與非門接清零端，即Q6和Q5通過與非門接清零端。同理可得，24可作為24進制計數(shù)器的清零狀態(tài)，即將輸出端的Q5和Q2通過與非門接清零端。

校時校分電路即用數(shù)據(jù)選擇器來選擇計數(shù)器的低位片頻率。數(shù)據(jù)選擇器的使能端由手動開關控制，開關斷開則數(shù)字鐘正常運行，閉合則用來校時校分。即開關的斷開閉合可以控制0、1信號的轉換。

整點報時電路即分計數(shù)電路計至59分，時計數(shù)電路計數(shù)51、53、55、57、59時揚聲器電路通。由下圖的真值表，當揚聲器發(fā)聲時，，。而若，必定為0，因此不必考慮的值。

鬧鐘電路即在時計數(shù)器計至8，分計數(shù)器計0，秒計數(shù)器計0-9揚聲器振動發(fā)聲。時計數(shù)器的接或非門得。由于低位片為8時，和必為0。有關分計數(shù)器，低位片和高位片的四個輸出端均接或非門，得和。秒計數(shù)器則使高位片輸出端接或非門即可。

2 軟件仿真結果

經(jīng)過proteus仿真軟件和實際實驗室接線驗證，該設計能滿足以下功能：用數(shù)字顯示時、分、秒（23h59m59s）;具有快速校時、校分的功能;具有整點報時功能（從59分51秒開始鳴叫5響，四低一高）;具有鬧鐘功能（每天六點起床鬧鈴一分鐘）。

3 結論

設計的數(shù)字鐘電路能夠滿足市場上所用數(shù)字鐘的所有要求，例如快速校時校分，整點報時以及鬧鐘功能等。本次設計僅利用了數(shù)電的相關知識進行應用，原理簡單，容易實現(xiàn)，應用廣泛。

參考文獻

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作者簡介：

第一作者：雷佳鑫，1999.06，女，蒙古族，江蘇金湖，南京師范大學本科在讀，

通訊作者：李娜，南京師范大學，副教授，研究方向：微滴噴射、導電 材料打印成型、三維打印