2.2數字鍾計數、譯碼、顯示電路設計
2.2.1計數電路設計
標準秒脈衝信號經過6片計數器，分別得到“秒”個位、十位，“分”個位、十位以及“時”個位、十“分”位的計時，數字鍾的“秒”、“分”電路都是由六十進製計數器構成，“時”電路為二十四進製計數器構成。
（1）六十進製計數電路設計
利用74LS161芯片的預置數功能，可以構成不同進製的計數器。因為一片74LS161內含有一個四位二進製計數器，因此需用兩片74LS161就可以構成六十進製計數器了。集成電路74LS161芯片的電路其中CP為時鍾脈衝輸入端，D0、D1、D2、D3為預置數輸入端，RD非為置數控製端，LD非為異步複位端，二者均為低電平有效；Q0、Q1、Q2、Q3為計數器的輸出端，其管腳排列圖、邏輯符號，功能表。
分計數器的連接方法與秒計數器相同，分計數器向時計數器送進位脈衝，秒、分的六十進製計數器的連接。
（2）二十四進製電路設計
利用反饋清零法，可以構成所需要的任意進製計數器，兩片74LS90串聯使用可以構成更高進製的計數器，用兩片74LS90芯片，一片控製個位，為十進製；另一片控製十位，為二進製。利用74LS90本身的兩控製端完成十進製，在達到1001（即十進製的九）時，給第二個芯片一個脈衝，這樣反複，直到第二片達到0010（即十進製的二）且第一片達到0100（即十進製的四）時第一片和第二片同時清零，這樣完成一次24的計數，且回到初態，繼續重複計數，時的24進製計數器的構成。
2.2.2譯碼顯示電路設計
譯碼顯示電路是由譯碼驅動器和顯示器組成。
（1）譯碼器
譯碼驅動是把給定的代碼進行翻譯，將時、分、秒計數器輸出的四位二進製代碼翻譯為相應的十進製數，並通過LED顯示器顯示，通常LED顯示器與譯碼驅動器是配套使用的。
集成顯示譯碼器種類繁多，其最常用的是驅動發光二極管顯示的74LS47與74LS48，74LS47輸出低電平有效，OC門輸出，無上拉電阻，可驅動共陽極數碼管；74LS48輸出高電平有效，有上拉電阻，可驅動共陰極數碼管。
本設計中選用的七段譯碼驅動器74LS47集成顯示譯碼器，74LS47的功能用於將BCD碼轉化成數碼塊中的數字,通過它解碼，可以直接把數字轉換為數碼管的顯示數字。其74LS47的管腳排列圖與邏輯符號，功能表。
（2）數碼顯示器
本設計中使用的是七段數碼顯示器，七段數碼顯示器內的LED數碼管有兩種接法：共陽極接法與共陰極接法。
采用共陽極接法時，顯示段接低電平時發光；采用共陰極接法時，顯示段接高電平時發光。
（3）譯碼顯示電路。
LED七段顯示器和譯碼驅動電路的連接電路圖。圖中LED七段顯示器的驅動電路是由74LS47譯碼器、1kΩ的雙列直插限流電阻排、七段共陽極LED顯示器組成的。由於74LS47是集電極開路輸出（OC門），驅動七段數碼管時需要外加限流電阻。其工作過程是：輸入的8421BCD碼經譯碼器譯碼後，產生7個低電平有效的輸出信號，這7個輸出信號通過限流電阻分別接至七段共陽極顯示器對應的7個段；當LED顯示器的7個輸入端有一個或幾個為低電平時，與其對應的字段點亮。
2.3數字鍾校時電路設計
當數字鍾計時不準，就需要校準時間。校準的方法很多，常用的有“快速校時法”。
數字鍾設計應具有“分”校正和“時”校正功能，因此，應截斷分個位和時個位的直接計數通路，並采用正常計時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中。即為用74LS51與7451與或非門，實現的時或分校時電路，當開關打向A時，因為校正信號和0相與的輸出為0，而開關的另一端接高電平，正常輸入信號可以順利通過與或門，故校時電路處於正常計時狀態；當開關打向B時，這時校時電路就可以快速校時。電路。用於校時的10MHz脈衝信號。
2.4數字鍾整點報時電路
本數字鍾具有整點報時功能,電路應在整點前10秒鍾內開始整點報時，即當時間在59分50秒到59分59秒期間時，報時電路獲得控製信號,輸出報時。當時間在59分50秒到59分59秒期間時，分十位、分個位和秒十位均保持不變，分別為5、9和5，因此可將分計數器十位的QC和QA、個位的QD和QA及秒計數器十位的QC和QA相與，從而產生報時控製信號。
報時電路可選74HC30來構成，74HC30為8輸入與非門，其管腳排列圖,功能表。
其數字鍾整點報時邏輯電路。（備注：由於軟件圖紙所限,本圖用12個開關代替“秒”、“分”時計數器各輸出狀態）
2.5數字鍾整體電路元器件明細
本數字鍾邏輯電路設計所使用的元器件明細，表中備注所標注的元器件為可以代替的同功能元器件。
3數字鍾電路功能測試與仿真
在完成數字鍾原理電路設計後，本課題對數字鍾進行了電路功能測試與仿真，目的是觀察和測量電路的性能指標,並根據技術要求調整部分元器件參數，從而更準確地實現各項指標。
3.1數字鍾振蕩分頻電路仿真
利用multsim10軟件實現的數字鍾設計振蕩分頻電路，使用示波器測出用555構成的多諧振蕩器所產生的矩形方波，與利用74LS90構成的分頻器的矩形方波。
因為要得到精確的1Hz秒脈衝,本設計時序信號產生電路中的電阻,電容所選取的數值與電路輸出信號頻率密切相關，根據公式計算得知其數值,在仿真時進行相應設置,但是仍有信號頻率誤差在仿真最後還是不能得到準確的1Hz秒脈衝,所以這時就要微調555芯片所構成的信號發生器中滑動變阻器,最終調節到想要的1Hz秒脈衝。