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数字电子钟的设计

[实验目的]：1、巩固和加强“模拟电子技术”，“数字电子技术”课程的理论知识；

2、掌握电子电路一般的设计方法，并了解电子产品研制开发过程；

3、基本掌握电子电路安装和调试的方法；

4、培养独立分析问题和解决问题的能力以及创新能力和创新思维。分析问题和解决问题的

能力以及创新能力和创新思维。

[实验要求]：1、设计的数字钟能直接显示“时”，“分”，“秒”，并以24小时为一计时周期；

2、当电路发生走时误差时，要求电路具有校时功能。3、要求电路具有整点报时功能，报时声

响为四低一高，最后一响正好为整点。

[实验器材]:数字电路实验箱一个,面包板一块,74LS909片,74LS486片,74LS005片,CC40122片，4.7K和

5.1K电阻各一个,大小电容各一个,若干导线

[实验原理]：数字钟是一个将“时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24

小时，显示满刻度为23时59分59秒，另外应有校时功能和报时功能。因此，一个基本的数字钟电路主要

由译码显示器、“时”，“分”，“秒”计数器、校时电路、报时电路和振荡器组成。干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、整点报时电路组成。秒信号产生器是整个系统的

时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用石英晶体振荡器加分频器来实现。将标准秒信号送入“秒

计数器”，“秒计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发现胡一个“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60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该

信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。译码显示电

路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态菁七段显示译码器译码，通过六位LED七段显示器显示出来。

整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后去触发一音频发生器实现报时。校时电路

时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的。

一、振荡器

振荡器的作用是产生时间标准信号。数字钟的精度就是主要取决于时间标准信

的频率和稳定度。所以，在实验中采用555定时器构成的多谐振荡器作为时间标准信号源。

二、计数器

根据计数周期分别组成两个60进制（秒、分）和一个24进制（时）的计数器。把它们适当连接旧可以构

成秒、分、时的计数，实现计时功能。

三、译码和数码显示电路

译码和数码显示电路是将数字钟的计时状态直观清晰地反映出来。可被人们的视觉器官所接受。显示器件

选用LED七段数码管。在译码显示电路输出信号的驱动下，显示出清晰直观的数字符号。

四、校时电路

数字钟电路由于秒信号的精确性和稳定性不可能做到完全准确无误，又因为电路中其他的原因数字钟总会

产生走时误差的现象。所以，电路中就应该有校准时间功能的电路。

五、报时电路

当数字钟显示整点时，应能报时。要求当数字钟的“分”和“秒”计数器计到59分50秒时，驱动音响电

路，要求每隔一秒音响电路鸣叫一次，每次叫声的时间持续1秒，10秒中内自动发出5声鸣叫，并且前4

声低，最后一声高，正好报整点。

[原理图]：（分散于各模块）

[实现方案]:分别用两片74LS90构成时计数器,分计数器和秒计数器.用3片74LS90构成分

频器.用555定时器构造振荡器.用74LS48构造译码电路.用6个LED来实验时钟.用若干与

非门构造校时电路和报时电路.

[实验步骤]：

一、秒计数器的设计及安装（图1）

图1

秒信号发生器是数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了时信号发生器和分信号发生器的精

度。

秒计数器为60进制计数器。

实现此模数的计数器是由两片中

规模集成计数器74LS90构成。