数字电子时钟实验

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1、数字电子钟的设计一、实验目的1、学会综合运用常用电路单元设计数字系统2、学会组装调试技术3、完成数字钟的基本功能及扩展电路的设计任务二、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。三、实验器材数字电路实验装置、74LS192,74LS00,74LS20,9013，电阻、大小电容、导线四、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

2、计时周期为12小时，显示满刻度为12时00分00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

3、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1至12的特殊12进制计时器。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。[原理框图]1、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

4、构成的多谐振荡器作为时间标准信号源。2、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。3、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，本实验直接使用实验装置上译码和数码显示一体的LED显示器。5、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

5、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。5、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（51、53、55、57、59）秒5个时间点时，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。五、电路单元模块原理图[实现方案]分别用两片74LS192构成时计数器,分计数器和秒计数器.用3片74LS192构成分频器.用555定时器构造振荡器.用6个LED来实验时钟.用若干74LS0

6、0和74LS209(与非门)构造校时电路和报时电路.用4001(或非门)[实验步骤]1、时基电路（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。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，3级192用于分频，其中，1HZ脉冲信号用于正常计时，2HZ脉冲信号用于校正时间，1000HZ与500HZ脉冲信号用于报时驱动。（1）振荡电路振荡器是数字钟的心脏，它是产生时间标准"秒"信号的电路。为了制作简便，在精度要求不高的条件下，本系统中的振荡电路选用了555

7、定时器构成的多谐振荡器，多谐振荡器的振荡频率可由以下公式估计f=1/T≈1/[0.7（R1+2R2）C]由于实验需要，设f=1KHZ，由上面的公式推算出：R1=3.1KΩ，R2=5.6KΩ，C=0.1μF，其中R1选用电位器进行微调，以提高精度。(2)、分频器电路由上面555定时器构成的多谐振荡器发出的信号经过分频器电路得到时间标准信号，3级192串联可实现2到1000分频，以便得到各种所需脉冲。1、分、秒计数器（图2）图2分、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74LS192构成。将其

8、中一片（以下都称片1）74LS192计数器的进位输出端CO`接到另一片（以下都称片2）74LS90的进位输入端CPU，如此，两片计数器最大的即可实现100进制的计数器。接下来，利用74LS9192的“反馈置零”的方法实现60进制。74LS192属于异步清零，所以计数器输出“2QD2QC2QB2QA、1QD1QC1QB1QA=011