数字钟电路设计
多功能数字钟的电路设计
多功能数字钟的电路设计目录：一、设计题目二、设计任务和要求三、电路原理分析与程序设计四、元器件五、仿真图六、心得体会七、参考文献资料八、实物图一、题目：多功能数字钟的电路设计二、设计任务与要求1）时钟显示功能，能够以十进制显示“时”、“分”、“秒”。
2）具有校准时、分的功能。
3）整点自动报时，在整点时，便自动发出鸣叫声，时长1s。
选做：1）闹钟功能，可按设定的时间闹时。
2）日历显示功能。
将时间的显示增加“年”、“月”、“日”。
三，电路原理分析与程序设计1．数字钟的构成数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。
由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。
通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。
一个具有计时、校时、报时、显示等基本功能的数字钟主要由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器、校时电路、报时电路等七部分组成。
石英晶体振荡器产生的信号经过分频器得到秒脉冲，秒脉冲送入计数器计数，计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器译码，并通过显示器显示时间。
数字钟的整机逻辑框图如下：译码显示电路时计数器分计数器秒计数器振荡器校时电路报时电路多级分频器1)555秒脉冲发生电路与晶振秒脉冲发生电路的比较555与RC组成的多谐振荡器，产生频率 f=1kHz的方波信号，则可设计出相应的电路，其中RP可微调振荡器的输出频率f。
555由电阻分压器、电压比较器、基本R-S触发器、放电三极管和输出缓冲器5部分组成。
要产生秒脉冲既可以采用555脉冲发生电路也可以采用晶振脉冲发生电路。
但是相比二者的稳定性，晶振电路比555电路能够产生更加稳定的脉冲，所以最后决定采用晶振脉冲发生电路。
石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易调整，它是电子钟的核心，用它产生标准频率信号，再由分频器分成秒时间脉冲。
晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Ｈz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。
数字电路课程设计电子数字钟+闹铃
数字电路课程设计电子数字钟+闹铃数字电路课程设计院系：专业：电子信息工程姓名：学号：完成日期：2021 数字钟的设计一、系统功能概述、系统实现的功能：1、具有“时”、“分”、“秒”的十进制数字显示。
2、具有手动校时、校分、校秒的功能。
3、有定时和闹钟功能，能够在设定的时间发出闹铃声。
4、能进行整点报时。
从59分50秒起，每隔2秒发一次低音“嘟”的信号，连续5次，最后一次为高音“嘀”的信号。
、各项设计指标：1、显示部分采用的6个LED显示器，从高位至低位分别显示时、分、秒。
2、有一个设置调闹钟定时时间、正常时间的按钮，选择调的对象。
3、有三个按钮分别调时、分、秒的时间。
4、有一个按钮用作开启/关闭闹铃。
5、另外需要两个时钟信号来给系统提供脉冲信号，使时钟和闹钟正常工作，分别为1Hz、1kHz的脉冲。
二、系统组成以及系统各部分的设计 1、系统结构描述 //要求：系统结构描述，各个模块的功能描述；系统的顶层文件：1、顶层文件图：2、各模块的解释：、7个输入量clk_1khz、clk_1hz、key_slt、key_alarm、sec_set、min_set、hour_set：其中clk_1khz为闹铃模块提供时钟，处理后能产生“嘟”、“嘀”和变化的闹铃声音；clk_1hz为计时模块提供时钟信号，每秒计数一次；key_slt选择设置对象：定时或正常时间；key_alarm能够开启和关闭闹铃；sec_set、min_set、hour_set用于设置时间或定时，与key_slt 相关联。
各按键输出为脉冲信号。
、CNT60_A_SEC模块：这个模块式将clk_1hz这个时钟信号进行60进制计数，并产生一个分钟的触发信号。
该模块能将当前计数值实时按BCD码的格式输出。
将该输出接到两位LED数码后能时时显示秒的状态。
通过alarm_clk可以选择设置对象为时间还是定时值。
在设置时间模式上，key上的一个输入脉冲可以将clk的输入信号加一。
数字电子钟逻辑电路设计
数字电子钟逻辑电路设计一、简述数字电子钟是一种用数字显示秒、分、时、日的计时装置,与传统的机械钟相比,它具有走时准确,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;数字电子钟的电路组成方框图如图所示;图数字电子钟框图由图可见,数字电子钟由以下几部分组成：石英晶体振荡器和分频器组成的秒脉冲发生器；校时电路；六十进制秒、分计数器,二十四进制或十二进制计时计数器；秒、分、时的译码显示部分等;二、设计任务和要求用中、小规模集成电路设计一台能显示日、时、分、秒的数字电子钟,要求如下：1.由晶振电路产生1Hz标准秒信号;2.秒、分为00～59六十进制计数器;3. 时为00～23二十四进制计数器;4. 周显示从1～日为七进制计数器;5. 可手动校时：能分别进行秒、分、时、日的校时;只要将开关置于手动位置,可分别对秒、分、时、日进行手动脉冲输入调整或连续脉冲输入的校正;6. 整点报时;整点报时电路要求在每个整点前呜叫五次低音500Hz,整点时再呜叫一次高音1000Hz;三、可选用器材1. 通用实验底板2. 直流稳压电源3. 集成电路：CD4060、74LS74、74LS161、74LS248及门电路4. 晶振：32768 Hz5. 电容：100μF/16V 、22pF 、3～22pF 之间6. 电阻：200Ω、10K Ω、22M Ω7. 电位器：Ω或Ω8. 数显：共阴显示器LC5011-119. 开关：单次按键10. 三极管：805011. 喇叭：1 W /4,8Ω四、设计方案提示根据设计任务和要求,对照数字电子钟的框图,可以分以下几部分进行模块化设计;1. 秒脉冲发生器脉冲发生器是数字钟的核心部分,它的精度和稳定度决定了数字钟的质量,通常用晶体振荡器发出的脉冲经过整形、分频获得1Hz 的秒脉冲;如晶振为32768 Hz,通过15次二分频后可获得1Hz 的脉冲输出,电路图如图所示;74LS741Hz图 秒脉冲发生器2. 计数译码显示秒、分、时、日分别为60、60、24、7进制计数器、秒、分均为60进制,即显示00～59,它们的个位为十进制,十位为六进制;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;周为七进制数,按人们一般的概念一周的显示日期“日、1、2、3、4、5、6”,所以我们设计这个七进制计数器,应根据译码显示器的状态表来进行,如表所示;按表状态表不难设计出“日”计数器的电路日用数字8代替;所有计数器的译码显示均采用BCD—七段译码器,显示器采用共阴或共阳的显示器;表状态表3.校时电路在刚刚开机接通电源时,由于日、时、分、秒为任意值,所以,需要进行调整;置开关在手动位置,分别对时、分、秒、日进行单独计数,计数脉冲由单次脉冲或连续脉冲输入;4.整点报时电路当时计数器在每次计到整点前六秒时,需要报时,这可用译码电路来解决;即当分为59时,则秒在计数计到54时,输出一延时高电平去打开低音与门,使报时声按500Hz频率呜叫5声,直至秒计数器计到58时,结束这高电平脉冲；当秒计数到59时,则去驱动高音1KHz频率输出而鸣叫1声;五、参考电路数字电子钟逻辑电路参考图如图所示;图数字电子钟逻辑电路参考图六、参考电路简要说明1. 秒脉冲电路由晶振32768Hz经14分频器分频为2Hz,再经一次分频,即得1Hz标准秒脉冲,供时钟计数器用;2. 单次脉冲、连续脉冲这主要是供手动校时用;若开关K1打在单次端,要调整日、时、分、秒即可按单次脉冲进行校正;如K1在单次,K2在手动,则此时按动单次脉冲键,使周计数器从星期1到星期日计数;若开关K1处于连续端,则校正时,不需要按动单次脉冲,即可进行校正;单次、连续脉冲均由门电路构成;3. 秒、分、时、日计数器这一部分电路均使用中规模集成电路74LS161实现秒、分、时的计数,其中秒、分为六十进制,时为二十四进制;从图3中可以发现秒、分两组计数器完全相同;当计数到59时,再来一个脉冲变成00,然后再重新开始计数;图中利用“异步清零”反馈到/CR端,而实现个位十进制,十位六进制的功能;时计数器为二十四进制,当开始计数时,个位按十进制计数,当计到23时,这时再来一个脉冲,应该回到“零”;所以,这里必须使个位既能完成十进制计数,又能在高低位满足“23”这一数字后,时计数器清零,图中采用了十位的“2”和个位的“4”相与非后再清零;对于日计数器电路,它是由四个D触发器组成的也可以用JK触发器,其逻辑功能满足了表1,即当计数器计到6后,再来一个脉冲,用7的瞬态将Q4、Q3、Q2、Q1置数,即为“1000”,从而显示“日”8;4．译码、显示译码、显示很简单,采用共阴极LED数码管LC5011-11和译码器74LS248,当然也可用共阳数码管和译码器;5.整点报时当计数到整点的前6秒钟,此时应该准备报时;图3中,当分计到59分时,将分触发器QH置1,而等到秒计数到54秒时,将秒触发器QL置1,然后通过QL与QH相与后再和1s标准秒信号相与而去控制低音喇叭呜叫,直至59秒时,产生一个复位信号,使QL清0,停止低音呜叫,同时59秒信号的反相又和QH相与后去控制高音喇叭呜叫;当计到分、秒从59：59—00：00时,呜叫结束,完成整点报时;6.呜叫电路呜叫电路由高、低两种频率通过或门去驱动一个三极管,带动喇叭呜叫;1KHz和500Hz从晶振分频器近似获得;如图中CD4060分频器的输出端Q5和Q6;Q5输出频率为1024Hz,Q6输出频率为512Hz;。
多功能数字钟电路设计实验报告
多功能数字钟电路设计实验报告实验目的：设计一个多功能数字钟电路，能够显示当前时间，并具备闹钟、秒表和计时等功能。
实验原理：1. 数码管显示：使用4位共阴极数码管进行显示，采用BCD码方式输入。
2. 按键输入：使用按键进行时间的调节和选择功能。
3. 时钟频率：使用晶体振荡器提供系统时钟，通过分频电路控制时钟频率。
实验器材：1. 4位共阴极数码管2. 按键开关3. 74LS90分频器4. 时钟晶体振荡器5. 耐压电容、电阻等元件6. 电路连接线实验步骤：1. 连接电路：根据电路原理图，将数码管、按键开关、74LS90分频器、晶体振荡器等连接起来，注意接线正确。
2. 编写程序：根据实验要求，编写相应的程序，实现时钟、闹钟、秒表和计时等功能。
3. 调试电路：将电路通电并运行程序，观察数码管的显示情况和按键功能是否正常。
4. 测试功能：分别测试多功能数字钟的时钟、闹钟、秒表和计时等功能，确保功能正常。
5. 完善实验报告：根据实验结果和观察情况，完善实验报告，并附上电路原理图、程序代码等。
实验结果：经过调试和测试，多功能数字钟电路能够正常显示时间，并具备时钟、闹钟、秒表和计时功能。
使用按键进行时间调节和功能选择，数码管根据不同功能进行相应的显示。
实验总结：通过本次实验，我掌握了多功能数字钟电路的设计原理和实现方法，并且了解了数码管显示、按键输入、时钟频率控制等相关知识。
实验过程中，我发现电路连接正确性对功能实现起到关键作用，同时合理编写程序也是确保功能正常的重要环节。
通过实验，我对数字电路的设计和实现有了一定的了解，并且培养了动手实践和解决问题的能力。
多功能数字钟电路设计
多功能数字钟电路设计
1.时钟显示：设计一个数字时钟显示电路，可以显示当前的时间（小
时和分钟）。
可以使用七段显示器来显示数字。
2.闹钟功能：设计一个闹钟功能，可以设置闹钟时间，并在到达闹钟
时间时发出提示声音或闹铃。
3.温度显示：设计一个温度传感器电路，并将当前温度显示在数字时
钟上。
4.日历功能：设计一个日历功能，可以显示当前的日期和星期。
5.定时器功能：设计一个定时器功能，可以设置一个特定的时间间隔，并在到达时间间隔时发出提示声音或闹铃。
6.闹钟休眠功能：设计一个闹钟休眠功能，可以设置一个特定的时间
间隔，在此时间间隔内按下按钮可以将闹钟功能暂时关闭。
7.闹钟重复功能：设计一个闹钟重复功能，可以设置一个特定的时间
间隔，使闹钟在每天相同的时间段重复响铃。
8.亮度调节功能：设计一个亮度调节功能，可以调整数字时钟的显示
亮度。
这些功能可以根据需求进行组合设计，可以使用逻辑门、计数器、显
示器驱动器、温度传感器、按钮等元件来完成电路设计。
数字钟电路的设计与制作
数字钟电路的设计与制作数字钟电路是一种常见的电子设计，它可以非常简单地显示出当前的时间，这种钟可以用在家庭和商业中，也可以放在公共场所和办公室中。
数字钟电路的设计和制作需要一定的电子知识和技术，下面将详细介绍数字钟电路的设计和制作过程。
数字钟电路的设计需要考虑多个方面，包括时钟芯片、显示屏、电源和按键等。
首先是时钟芯片的选择，这个芯片的作用是提供精确的时间数据，数字钟电路使用的最常见的时钟芯片是DS1307。
DS1307是一个非常好用的实时时钟芯片，它通过I2C接口和单片机通信，可以提供年、月、日、时、分、秒和星期等信息。
在使用DS1307芯片时需要注意时钟芯片的连接，要保证它的供电和通信正确连接，这可以通过查看数据手册来设置。
其次是显示屏的选择，数字钟电路通常使用7段数码管来显示时间信息，这种显示屏可以显示数字、字母和符号。
选择显示屏时需要考虑它的亮度、大小和功耗等因素，在选择的时候应该评估这些因素以确保选择了合适的显示屏。
电源是数字钟电路不可缺少的组成部分，数字钟电路通常使用直流电源供电，供电电压通常在3V到5V之间。
数字钟电路的功耗很低，只需要很少的电能，所以可以选择很小的电源，例如小型锂电池、太阳能电池等。
最后是按键，数字钟电路通常需要设置按键来调整时间和日期等参数，因此需要选择合适的按键来保证操作的方便和舒适。
数字钟电路的制作需要打印电路板、焊接元件和编程单片机等步骤。
首先是打印电路板，电路板是数字钟电路的核心部分，需要按照设计图纸打印出所需的电路板。
打印电路板的过程需要注意先清洗电路板，然后使用特殊的UV光照射设备将设计图纸转移到电路板上面。
其次是焊接元件，数字钟电路需要焊接多个元件，包括时钟芯片、显示屏、按键和电容等。
焊接之前需要将元件按照设计图纸的要求放置电路板上面，并使用焊锡将元件固定在电路板上面。
最后是单片机编程，数字钟电路使用单片机来控制时钟芯片、处理输入信息和显示时间等功能。
数字钟电路设计
数字钟电路设计
数字钟电路设计
一、电路设计思路
1、硬件资源：采用单片机AT89C51，1K SRAM及24C02 EEPROM 存储器，用以存储日期和时间，芯片内部晶振提供时钟信号；光耦等外围电路。
2、编程设计：采用C语言进行程序设计，通过芯片的定时器控制实现自动更新，利用按键设置日期和时间；
3、显示方式：采用7段LED显示器显示出时间和日期；
4、电源：采用DC5V电源供电；
二、电路设计
1、硬件结构：主要包括单片机AT89C51，EEPROM存储器24C02，7段数码管，按键，外部晶振等构成，以下是具体的电路图：
2、编程设计：
（1）定时器0、1的初始化：配置定时器0为定时器模式，定时时间为1ms；定时器1为捕捉模式，定时时间为1s；
（2）按键设置日期和时间：采用按键设置日期和时间，按键按下后，单片机检测按键是否发生改变，如果按键发生改变，则将改变的日期、时间储存到EEPROM，并将信息显示在7段数码管上；
（3）通过定时器0、1的自动更新：每隔1s检测一次是否需要更新时间，如果需要更新时间，则将更新后的时间储存到EEPROM，并将更新后的时间显示在7段数码管上；
三、电路总结
本电路采用单片机AT89C51，EEPROM存储器24C02，7段数码管，按键，外部晶振等构成，采用C语言进行程序设计，通过芯片的定时器控制实现自动更新，利用按键设置日期和时间；采用7段LED显示器显示出时间和日期；采用DC5V电源供电；整个电路的控制程序简单，容易实现。
数字电路实验数字时钟的设计
数字电子钟
一、实验目的
1.进一步熟悉各种进制计数器的功能及使用。
2.掌握译码显示电路的应用。
3.熟悉基本芯片的内部结构及应用。
4.熟悉数字电子钟的安装与调试。
二、设计原理
某数字电子钟的原理方框图如图1所示，该电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路等组成。
三、实现原理
1、脉冲发生及分频电路
2、译码驱动
3、时分秒计数器
秒、分计数器为60进制计数器，小时计数器为24进制计数器。
实现这两种模数的计数器采用十进制计数器74LS390来实现。
74LS390内部结构
3.校时电路
数字电子钟启动后，每当显示与实际时间不符时，需要根据标准时间进行校时。
简单有效的校时电路如图所示。
5V
注：开关在上为正常工作状态, 开关在下为校时状态。
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本次设计题目：数字钟电路设计
1 简述
数字钟是一种用数字显示秒、分、时的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确，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。
在控制系统中也常用来做定时控制的时钟源。
2 题目要求
（1）具用时、分、秒十进制数字显示的计时器功能；
（2）具有手动校时、校分的功能；
（3）通过开关能实现小时的十二进制和二十四进制转换；
（4）具有整点报时功能。
主要集成芯片：
3 总体方案设计
数字钟由振荡器、分频器、计数器、译码显示、报时等电路组成。
其中振荡器和分频器组成标准秒信号发生器，直接决定计时系统的精度。
由不同进制的计数器、译码器和显示器组成计时系统。
将标准秒信号送入采用60进制的“秒计数器”，每累计60sec就发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。
“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60min，发出一个“时脉冲”，该信号将被送到“时计数器”。
“时计数器”采用12或24进制计数器，可实现对一天12h 或24h的累计。
译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态通过6位7段译码显示器显示出来，可进行整点报时，计时出现误差时，可以用校时电路校时、校分。
数字钟的原理框图如图2.1所示。
图2.1 数字钟原理框图
4 单元电路设计提示
本题目的设计采用自下而上的层次电路设计法。
先设计单元电路，再设计总电路。
（1） 秒脉冲产生电路
秒脉冲产生电路在此例中的主要功能有两个：一是产生标准脉冲信号，二是可提供整点报时所需要的频率信号。
可用1Hz 的秒脉冲时钟信号源替代。
V11 Hz 5 V
图2.2 1Hz 的秒脉冲时钟信号源
（2） 秒、分、时计时器电路
秒计时器本质上为对1Hz 的秒脉冲时钟信号源进行60进制计数的计数器，其由一个10进制计数器（个位）和一个6进制计数器（十位）串接组成。
个位与十位计数器之间采用同步级联复位方式，将个位计数器的进位输出端RCO 接至十位计数器的时钟信号输入端CLK ，完成个位对十位计数器的进位控制。
十位计数器选择Q B 和Q C 端做反馈端，经与非门输出至控制清零端CLR ，形成6进制计数形式。
十位
计数器的反馈清零信号经非门变为高电平，可作为60进制计数器的进位信号。
图2.3中，IO1～4送个位数码管显示，IO5～8送十位数码管显示，IO9接电源，IO10接1Hz信号源，IO11接高位计数器（分计数器）的时钟信号端。
U1
74160N
QA14
QB13
QC12
QD11
RCO15
A
3
B
4
C
5
D
6
ENP
7
ENT
10
~LOAD
9
~CLR
1
CLK
2
U2
74160N
QA14
QB13
QC12
QD11
RCO15
A
3
B
4
C
5
D
6
ENP
7
ENT
10
~LOAD
9
~CLR
1
CLK
2
U3A
7400N
IO1
IO2
IO3
IO4
IO5
IO6
IO7
IO8
IO9
IO10
IO11
U21
图2.3 60进制计数器电路
分计时器形式上与秒计时器相同，均为60进制计数器，可参考图2.3。
我的设计：
（1）秒和分电路图
分析：关于秒和分的设计主要是选取两片74160N芯片同时接入时钟信号，低片采取十进制，高片采取六进制，主要通过两个显示线路的选取来设置进位信号。
高片选取了QA,QC即0101低位片选取了QA,QD即1001.这样显示从00-59实现了六十进制。
同时实现置00位。
其它选通控制端按需求接。
（2）时电路图：
分析：时电路的设计要考虑是十二进制还是二十四进制，当十二进制时需要接两片74160N的QA端数值从00-11构成十二进制，当为二十四进制时需要两片74160N 高位片接QB低片接QA和QB数值从00-23构成二十四进制。
关于选择二十四进制还是十二进制还要加上一个双向开关就可以实现。
（3）报时电路图：
分析：报时电路主要是实现对小时的数进行记录然后通过记录的数值进行相应的报时。
在两片74192N芯片的QA QB QC QD分别接上显示管可以记录的数值。
根据显示的数值，然后依次减小直到减小到零，通过扬声器进行报时。
整体电路图：
5 使用器件清单
6 调试结果与记录
（1）实现时、分、秒十进制数字显示的计时器功能；
（2）实现手动校时、校分的功能；
（3）可以通过开关能实现小时的十二进制和二十四进制转换；
（4）实现整点报时功能。
7 总结与体会
1 实现了实验的各项要求，同时锻炼了自己和队友的动手能力，协作能力。
2 在做实验前查了很多的关于芯片的知识，同时还向同学探讨困难，不懂的地方。
在实验的过程中还向老师请教了很多的问题。
3试验中还解决了些问题，像信号源必须接一个，才能实现它们的同步，扬声器的频率设置等问题。
4 利用仿真软件可以让我们清晰地了解到实验的过程，给自己留下了深刻的印象。
对学习的深入思考有很大的帮助。
5 同时可以和课本的知识联系起来，增强了对知识的巩固和拓展。