數字鍾設計
（自動化工程學院）王靜
［摘要］數字電子時鍾是一種用數字電路技術實現時、分、秒計時的裝置，與機械式時鍾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。
本次課程設計要求設計一個數字電子時鍾，基本要求為數字鍾的時間周期為24小時，數字鍾顯示時、分、秒，數字鍾的時間基準一秒對應現實生活中的時鍾的一秒。供擴展的方麵涉及數字鍾具有整點報時功能，具有秒、分、時校時功能等。因此，研究數字鍾及擴大其應用，有著非常現實的意義。
［關鍵字］數字電子時鍾報時校時
［Summary］Digitalelectronicclockisadigitalcircuittechnology，minutes，seconds，timingdevices，comparedwithamechanicalclockwithhigheraccuracyandintuitive，andnomechanicaldevice，withalongerlife hasbeenwidelyused.
Thecoursedesignrequirementstodesignadigitalelectronicclock，thebasicrequirementsofthetimeperiodofthedigitalclock24-hourdigitalclockdisplayshours，minutes，seconds，onesecondoftimebaseofthedigitalclockcorrespondstotheclockinreallifeasecond.Forexpansioninvolvesawholehourdigitalclockhasaseconds，minutes，andhours schoolfunctions.Therefore，thedigitalclockandtoexpanditsapplication，hasaveryrealsense.
［Keywords］digitalelectronicclocktimekeepingschool
1緒論
1.1設計目的
·熟悉鞏固所學的理論知識與實踐技能。
·學習掌握數字電子電路設計的基本技能。
·培養個人查閱技術資料的能力，提高綜合運用所學理論知識和實踐知識能力，並且能夠獨立完成課題工作。
1.2課題背景
隨著科學與技術的發展,數字電子產品的更新速度越來越快,數字鍾是數字電子產品中較基礎的一種,與傳統的機械鍾相比它結構簡單,時間顯示直觀。它不僅具有秒、分、時基本計時功能，還具有一些特定的附加功能，如：整點報時、校時、倒計時等，本設計使用軟件是multsim10,multsim10作為一種高效的設計仿真平台,其強大的虛擬儀器庫和軟件仿真功能,為電路設計提供了方便、快捷、直觀的仿真。
1.3數字鍾設計原理與係統框圖
本課題數字鍾由時序信號發生器、“時、分、秒”計時器、譯碼器及顯示器、校時電路、整點報時電路等組成。時序信號發生器產生秒信號是整個係統的時基信號，它直接決定本係統的計時精度，本課題使用555定時器和分頻器來獲得秒脈衝信號,將標準秒脈衝信號再送入“秒計數器”。該計數器采用60進製計數器，每累計60秒發出一個“分脈衝”信號，該信號將作為“分計數器”的時鍾脈衝。“分計數器”也采用60進製計數器，每累計60分，發出一個“時脈衝”信號，該信號將被送到“時計數器”。“時計數器”采用24進製計數器，可以實現一天24小時的累計。譯碼顯示電路將“時、分、秒”計數器的輸出狀態經七段顯示譯碼器譯碼，通過六位LED顯示器顯示出來。整點報時電路是根據計時係統的輸出狀態產生控製信號，然後去控製顯示燈亮滅實現報時,校時電路是來對計時錯誤的“時、分、秒”顯示數字進行校對調整，其數字鍾設計係統框圖。
2數字鍾原理設計
2.1數字鍾振蕩分頻電路設計
2.1.1振蕩電路設計
振蕩器是數字鍾設計的核心，振蕩器的穩定度及頻率的準確度決定了數字電子鍾的準確程度。
本設計采用555構成的多諧振蕩器，多諧振蕩器是能產生矩形波的一種自激振蕩器電路，由於矩形波中除基波外還含有豐富的高次諧波，故稱為多諧振蕩器。多諧振蕩器沒有穩態，隻有兩個暫穩態，在自身因素的作用下，電路就在兩個暫穩態之間來回轉換，故又稱它為無穩態電路，在接通電源後不需要外加觸發信號，電路狀態能夠自動地不斷變換，產生矩形波的輸出，其555定時器構成的多諧振蕩器電路及工作波形。
多諧振蕩器的振蕩頻率可由以下公式估計
由於實驗需要，設f=1kHz，由上麵的公式推算出：R1=2kΩ，R2=3kΩ，C=100nF，本設計中的震蕩電路由555定時器構成的多諧振蕩電路產生1kHz時序信號。該電路。
2.1.2分頻電路設計
數字鍾設計的時基信號由1s產生的1Hz脈衝,由555定時器產生的1kHz的信號必須經過分頻器才能獲得1Hz的信號。本設計是利用74LS90的芯片構成，74LS90為中規模TTL集成計數器，74LS90是典型的異步計數器，可實現二分頻、五分頻和十分頻等功能，它由一個二進製計數器和一個五進製計數器構成。
其管腳功能如下:
QD、QC、QB、QA：輸出端；
R01、R02：清零端；
R91、R92：置9端；
CP1：二進製和十進製計數脈衝輸入端；
CP2：五進製計數脈衝輸入端。
其74LS90的芯片引腳排列圖和邏輯符號，功能表。
本設計中所用的計數器有兩個功能：一是構成所需要的計時電路,二是構成分頻電路。本設計選用的是第二種功能來實現所需要的1Hz秒脈衝,因為74LS90是二-五-十進製計數器,所以采用三片計數器級聯就可以獲得所需的頻率信號，電路圖。