一、课程设计要求

    1.设计一台能准确计时，以十进制数形式显示“时”、“分”、“秒”的多功能电子时钟钟；

    2.小时为24进制，分和秒均为60进制；

    3.有校时功能，可以分别对“时”、“分”信号进行单独校对；

    4.能整点报时。要求报时声为四低一高，最后一响为整点。

二、课程设计原理

       多功能电子时钟实际上是一个对标准频率（1Hz）进行计数的计数电路。多功能电子时钟是采用数字电路实现“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。具体实现为：通过555振荡器产生１秒的标准“秒”信号；设计60进制计数器，即60秒累计为1分；同样设计，60分为1小时，并以24小时为一计时周期；各自引到显示器能显示“时”、“分”、“秒”；具有整点报时功能，要求报时声音四低一高，最后一响为整点；由于计数的起始时间与标准时间不一致，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。如果数字钟走时有误差，应由校时电路校正。

多功能电子时钟原理框图

三、课程设计内容

1、振荡器

       555定时器可接成多谐振荡器，多谐振荡器也称无稳态触发器，它没有稳定状态，同时毋须外加触发脉冲，就能输出一定频率的矩形脉冲（自激振荡）。用555实现振荡器，外接5.1k欧和4.7k欧的电阻R1、R2和0.1uf的电容C，并外接+5V的直流电源，使555定时器给数字钟提供一个频率稳定准确的1kＨz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。

通过外接示波器观察输出波形，验证输出频率为1KHz。

振荡器

2、分频器

       因为555定时器产生的标准时间信号频率为1kＨz，为了得到１Ｈz的秒信号输入，需要对振荡器的输出信号进行分频。通常是用计数器来实现分频的，可采用多级十进制计数器来实现。例如：1kＨz的振荡信号分频为１Ｈz的分频倍数为1000，即实现该分频功能需要3级十进制计数器，只需将低位的Q3和高位的CP相连即可。本次课设采用74ls90芯片实现是分频器功能，需先把74ls90芯片连接为十进制计数器，即CP1端与Q0端相连接，CP0端做输入，Q3端做输出。

分频器

3、计数器

     时间计数单元由“时”计数、“分”计数和“秒”计数三个部分组成。

   “分”计数和“秒”计数单元为60进制计数器，需要两位十进制计数器，可以先级联成100进制，再找出归零信号实现60进制。可以直接用归零信号作为“秒”向“分”或者“分”向“时”的进位信息。

     “时”计数单元应为24进制计数器，和“分”计数和“秒”计数一样，都是按自然态序计数，所以组成“时”计数器的两个十进制计数器必须先级联为100进制，再找出归零信号实现24进制。

60进制计数器

24进制计数器

4、译码显示电路

“时”“分”“秒”计数器的输出信号，需要经过译码器，显示到数码管上。

译码显示电路

5、校时电路

当重新接通电源或走时出现误差使得多功能电子时钟的指示数值同实际时间不相符时，应予以校准（或对表）。通常，校正时间的方法是：首先截断正常的计数通路，然后再进行人工触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端，校正好后，再转入正常计时状态即可。

校“时”电路的基本原理就是将“秒”信号直接引入“时”计数器，切断“分”向“时”的进位信息，让“时”计数器快速计数，在“时”计数器达到正确的数字后，再切断“秒”信号，让“时”计数器恢复正常工作。

在校“时”时，“分”和“秒”计数器可以设置为停止计数也可以选择直接清零。校“分”电路也是按此方法让“秒”信号直接送入“分”计数器的计数脉冲。这样，

可使 “分”计数其快速计数。

校时电路

6、整点报时电路

多功能电子时钟显示整点时能及时报时，每当“分”和“秒”计数器计数到59分51秒时，驱动音响电路，在十秒钟内自动发出5次鸣叫声，要求每一秒鸣叫一次，每次叫声持续一秒，而且前四声低最后一声高，以最后一声高音结束的时刻为整点时刻。设4声低音(约500Hz)分别发生在59分51秒、53秒、55秒及57秒。最后一声高音（约1kHz）发生在59分59秒，它们的持续时间均为1秒。“分”十位输出Q2m2 和Q0m2，“分”个位输出Q3m1和Q0m1，“秒”十位输出Q2S2 和Q0S2，“秒”个位输出Q0S1均为“1”时，才会驱动音响电路。

整点报时电路

四、完整仿真图

完整仿真图