数字钟实训报告
实验项目数字钟设计与制作
一、设计指标
1.显示时、分、秒。
2.可以24小时制或12小时制。
3.具有校时功能，可以对小时和分单独校时，对分校时的时候，停止分向小时进位。校时时钟源可以手动输入或借用电路中的时钟。
4.具有正点报时功能，正点前10秒开始，蜂鸣器1秒响1秒停地响5次。（选做）
5.为了保证计时准确、稳定，由晶体振荡器提供标准时间的基准信号。
二、设计方案
数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）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。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。数字钟组成框图如图所示。
1．晶体振荡器电路
晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Ｈz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。一般输出为方波的数字式晶体振荡器电路通常有两类，一类是用ＴＴＬ门电路构成；另一类是通过ＣＭＯＳ非门构成的电路，本次设计采用了后一种。如图（b）所示，由ＣＭＯＳ非门Ｕ１与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，Ｕ２实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电阻Ｒ１为非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容Ｃ１、Ｃ２与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个１８０度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。
CMOS晶体振荡器
2．时间记数电路
一般采用10进制计数器如74HC290、74HC390等来实现时间计数单元的计数功能。本次设计中选择74HC390。由其内部逻辑框图可知，其为双2-5-10异步计数器，并每一计数器均有一个异步清零端（高电平有效）。
秒个位计数单元为１０进制计数器，无需进制转换，只需将ＱＡ与ＣＰＢ（下降沿有
效）相连即可。ＣＰＡ（下降沿有效）与１ＨZ秒输入信号相连，ＱD可作为向上的进位信号与十位计数单元的ＣＰＡ相连。秒十位计数单元为６进制计数器，需要进制转换。将１０进制计数器转换为６进制计数器的电路连接方法如图２.４所示，其中ＱC可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的ＣＰＡ相连。
十进制-六进制转换电路
分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同，只不过分个位计数单元的ＱD作为向上的进位信号应与分十位计数单元的ＣＰＡ相连，分十位计数单元的ＱC作为向上的进位信号应与时个位计数单元的ＣＰＡ相连。
时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同，但是要求，整个时计数单元应为24进制计数器，不是１０的整数倍，因此需将个位和十位计数单元合并为一个整体才能进行24进制转换。利用１片７４ＨＣ３９０实现24进制计数功能的电路如图（d）所示。
（d）二十四进制电路
另外，图（d）所示电路中，尚余－２进制计数单元，正好可作为分频器２ＨZ输出信号转化为１ＨZ信号之用。
3．译码驱动及显示单元电路选择74LS47作为显示译码电路；选择ＬＥＤ数码管作为显示单元电路。由74LS47把输进来的二进制信号翻译成十进制数字，再由数码管显示出来。这里的LED数码管是采用共阳的方法连接的。
计数器实现了对时间的累计并以8421BCD码的形式输送到74LS47芯片，再由74LS47芯片把BCD码转变为十进制数码送到数码管中显示出来。
4．校时电路
数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断分个位和时个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。即为用COMS与或非门实现的时或分校时电路，In1端与低位的进位信号相连；In2端与校正信号相连，校正信号可直接取自分频器产生的1HZ或2HZ（不可太高或太低）信号；输出端则与分或时个位计时输入端相连。当开关打向上时，因为校正信号和0相与的输出为0，而开关的另一端接高电平，正常输入信号可以顺利通过与或门，故校时电路处于正常计时状态；当开关打向下时，情况正好与上述相反，这时校时电路处于校时状态。
实际使用时，因为电路开关存在抖动问题，所以一般会接一个RS触发器构成开关消抖动电路，所以整个较时电路就如图（f）。
（f）带有消抖电路的校正电路
三、电路设计
综合上述电路模块，可以设计出数字钟电路，如下图所示。
四、实验心得体会
数字钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的迅速发展及其采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。尽管目前市场上已有现成的数字钟集成电路芯片出售，价格便宜、使用也方便，但鉴于数字钟电路的基本组成包含了数字电路的主要组成部分，因此进行数字钟的设计是必要的。在这里我们将已学过的比较零散的数字电路的知识有机的、系统的联系起来用于实际，来培养我们的综合分析和设计电路的能力。
扩展阅读：数字钟实习报告材料
目录（请把电源部分也补充写入目录和正文中）
前言3摘要4
1.电路原理与设计概论61.1方案的论证和选择61.1.1TTL芯片的选择61.1.2模块方案的选择61.2电路原理及其分析71.3数字钟主体电路图72.主体电路的设计与装调82.1振荡器的设计82.2分频器的设计92.3时分秒计数器的设计102.3.1"12翻1"时计数器设计102.3.2分、秒计数器的设计122.4校时电路的设计142.5译码显示电路的设计152.6主体电路的装调173.功能扩展电路的设计173.1仿电台正点报时电路173.2报时电路的安装与调试18
（可不写）4.电路的Proteus仿真184.1数字钟电路软件仿真184.2软件仿真电路原理图195.结果分析206.设计小结20参考文献21附录一：元器件的详细清单22附录二：数字钟实物连线图前言
20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，大力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步改善，产品更新换代的节奏越来越快。作为电子专业的在校大学生为适应现代电子技术飞速发展的需要，更早更好地掌握所学知识，应用于实践显得尤为必要。在竞争日益激烈的当代社会，拥有一门拿手的技能是今后生存最起码的保障。
数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。因此，我们此次设计与制做数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟.而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法.且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路.通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法.
开展课程设计利用课余时间强化我们的专业技能，在目前教育形式下是我们在校大学生与今后工作接轨的很好方式。在未踏入社会走入工作岗位之前，初步了解产品的制作流程对日后的更好更快地进入工作角色具有很好的促进作用。
摘要
数字钟是采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。利用数字电路知识设计数字钟，该数字钟可实现12小时计时、校时、整点报时功能。与传统机械钟相比，它具有走时准确、显示直观无机械传动装置等优点。整个设计采用模块化结构设计，系统分为4个模块，即计数模块、较时模块、报时模块以及显示模块。利用555芯片构成振荡电路产生脉冲信号经分频器分频获得时基脉冲和报时脉冲。再经计数器和译码器构成系统的主体电路，在主体电路的基础上增加相应逻辑结构构成报时电路和校时电路。数字钟是以不同的计数器为基本单元构成的，它的用途十分广泛，只要有计时、计数的存在，便要用到数字钟的原理及结构；同时在日期中，它以其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜爱。
关键词：数字钟电路设计计数器振荡器报时
Abstract
Thedigitalclockistoadoptanumericalelectriccircuitrealizationto"hour","minute","second"numeralshowofaccountfashionabledressestoplace.Makeuseofanumericaldesigndigitalclockoftheelectriccircuitknowledge,thatdigitalclockcancarryouttoaccountfor12hours,school,alittlebitwholetellthetimefunction.Comparedwiththetraditionalmachineclock,ithastowalkaccurate,showthatkeepingaviewtohavenomachinespreadstomovedeviceetc.advantage.Thewholedesignadoptionmoldpieceturnsastructuredesign,thesystemisdividedinto4moldpiece,thencountamoldpieceandcomparemoldpiece,tellthetimemoldpieceandmanifestationamoldpiece.WhenthePinmachinecentPinwhichmakesuseof555chipcomposingstoflaptoconcussthepulsesignaloftheelectriccircuitcreationthroughthecentacquireJipulsewithtellthetimepulse.Againthroughcountamachineandtranslateacodemachinetoconstitutethecorpuselectriccircuitofsystem,atthefoundationofcorpuselectriccircuituptheincrementcorrespondlogicstructurecomposingtotellthetimeelectriccircuit.Inthemeantimeinthedatein,itwithitcleverlymade,thepriceischeap,accuracywhilewalkGao,usageconvenience,functionmany,easytointegrationturnbutbesubjectedtolargeconsumptionoffancy.
Keywords:ThedigitalclockCircuitDesignTimerOscillatorChronometer
1.电路原理与设计概论
1.1方案的论证和选择
数字钟是采用数字电路实现对.时,分,秒.数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站,码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,运运超过老式钟表,钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。
本数字钟能清晰地显示时、分、秒之间的相互变化，并具有整点报时和手动较时的功能，主要用于一般的生活计时，计时精度高。整个系统集成化程度高，电路结构相对简单，模块化明显，是提高课堂学习效果的一个很好实例。数字钟的制作能将所学的数字电子技术很好地应用于实际制作当中。
因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。
1.1.1TTL芯片的选择
采用74LS系列的芯片为核心,虽然结构简单，但通俗易懂，不像单片机系统的复杂内部结构。既能更好的了解数字钟的工作原理，也是广大初学者的首选芯片之一。
CMOS是场效应管构成(单极性电路)，TTL为双极晶体管构成（双极性电路）COMS的逻辑电平范围比较大（5～15V），TTL只能在5V下工作
CMOS的高低电平之间相差比较大、抗干扰性强，TTL则相差小，抗干扰能力CMOS功耗很小，TTL功耗较大（1～5mA/门）
CMOS的工作频率较TTL略低，但是高速CMOS速度与TTL差不多相当CMOS的噪声容限比TTL噪声容限大
通常以为TTL门的速度高于“CMOS门电路。
TTL电路是电流控制器件，而coms电路是电压控制器件。
1.1.2模块方案的选择
本次设计以数字电子钟为主，实现对时、分、秒数字显示的计时装置,周期为12小时，显示满刻度为12时59分59秒，并具有校时功能数字电子钟。电路主要采用中74LS系列集成电路.本系统的设计电路由脉冲逻辑电路模块、时钟脉冲模块、电源模块、时钟译码显示电路模块、校时模块等几部分组成。采用低功耗的74LS系列芯片及七段码显示器，发生器使用555振荡器、分频器74LS90将标准秒信号送入“秒计数器”。秒计数器由74LS90、74LS92芯片来实现，分别组成两个六十进制(秒、分)的计数器；时计数器由74LS191、74LS74芯片来实现,校时电路用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行调整的；译码显示电路选用4-7译码器/驱动器74LS48构成，再经过六个LED七段显示器显示出来。
电路的设计方案（原理方框图）如图1.1所示：
特别值得一提的是，本次设计借助了Protel,Multisim(EDA),Proteus(电路仿真软件)，很大程度上提高了本次设计效率，在构建硬件之前我就对电路进行了仿真，确认上述设计方案是可行的。
1.2电路原理及其分析
如图1.1所示，数字钟电路电路系统由主体电路和扩展电路两大部分组成。其中，主体电路完成数字钟的基本功能，扩展电路完成数字钟的扩展功能。该系统的工作原理是：振荡器产生的稳定高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准，再经分频器输出标准秒脉冲。秒计数器计满60后向分计数器进位，分计数计满60后向小时计数器进位，小时计数器按照“12翻1”规律计数。计数器输出经译码器送显示器。计时出现误差时可以用校时电路进行较时、校分、校秒。扩展电路必须在主体电路正常运行的情况下才能进行功能扩展。
本次设计的是一个多功能数字钟，以数字形式显示时，分，秒的时间，具有有手动校时和较分的基本功能，此外在主体电路运行正常的情况下我还对电路进行了功能扩展，使其具有了仿电台正点报时功能。
仿广播电台正点报时电路在每小时的最后50秒开始报时（奇数秒时）直至下一小时开始，其中前4响为低音，最后一响为高音。分别为51秒，53秒，55秒，57秒发低音，第59秒发高音，高音低音均持续1秒。
1.3数字钟主体电路图
精度越高。如果精度要求不高则可以采用由集成逻辑门与R、C组成的时钟源振荡器或集成电路计时器555与R、C组成的多谐振荡器,电路参数如图2所示.接通电源后，电容C1被充电，当Vc上升到2Vcc/3时，使vo为低电平，同时放电三极管T导通，此时电容C1通过R2和T放电，Vc下降。当Vc下降到Vcc/3时，vo翻转为高电平。电容C1放电所需时间为tpL=R2ln2≈0.7R2C1
当放电结束时，T截止，Vcc将通过R1、R2向电容器C1充电，一；Vc由Vcc/3上升到2Vcc/3所需的时间为
tpH=(R1+R2)C1ln2≈0.7(R1+R2)C当Vc上升到2Vcc/3时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，于是，是在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。其振荡频率为
f=1/(tpL+tpH)≈1.43/[(R1+2R2)C]
振荡周期：T=T1+T2=(R1+2R2)C1In2得R1+2R2=T/C1In2=14.2k
图2.1555振荡器
故选定R1=2K,R2=5.1K
由于555定时器内部的比较器灵敏度较高，而且采用在差分电路形式，用555定时器组成的多谐振荡器的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小。由信号发生器输出1Hz的脉冲信号，即秒信号。秒信号输入计数器进行计数，并把累计结果以时分秒的数字显示出来。振荡器是整个数字钟的核心，它产生一个频率标准，其精度和稳定度基本决定了数字钟的计时准确性，是影响数字钟志良的决定性因素之一。
2.2分频器的设计
分频器电路将1KＨz的高频方波信号经1000次分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器，为秒电路输送一秒脉冲。这里用3片十分频计数器74LS90进行分频,每经过一片74LS90,输出频率变为输入信号CP频率的1/10。
分频器的功能主要有两个Ａ.产生标准秒脉冲信号B.提供功能扩展电路所需要的信号，如仿电台报时用的1kHz的高音频信号和500Hz的低音频信号等。分频器首先采用三片集成74LS90芯片把555振荡管输出的1kHz高频脉冲将其转换成1Hz的标准脉冲信号稳定输出，使计数器开始从秒个位计数。因每片为1／10分频，3三片级联则可获得所需要的频率信号，即第一片的Q0端输出频率为500Hz,第二片的Q3端输出为10Hz，第三片的Q3端
输出为1Hz。
图2.2分频器逻辑图2.3时分秒计数器的设计
QBbQaENDPQcGNQDd12345678161514131211109VCCACPRCPM/MLOAD00X表2.174LS191的功能表SˉLOˉ1101M01XXCP↑↑XX工作状态加法计数减法计数预置数保持图2.374LS191引脚图计数器的设置包括"12翻1"时计数器和分、秒计数器的设计。2.3.1"12翻1"时计数器设计时计数器是一个“12翻1”的特殊进制计数器即当数字钟运行到12时59分59秒时，秒的个位计数器再输入一个秒脉冲时，数字钟应自动显示为01时00分00秒，实现日常生活中习惯用的计时规律,选用74LS191和74LS74。
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74LS191CDCP01234567表2.2“12翻1”小时计数时序十位Q1000000000Q0300000000个位Q02Q010000111100110011CPQ000101010189十位Q100001110Q031110000个位Q02Q0100000000010010Q000100101暂态10111213计数器的状态要发生两次跳跃：一是计数器计数到9，即个位计数器状态为Q03Q02Q01Q00=1001后，在下一步计数脉冲作用下计数器进入暂态1010，利用暂态的两个1即Q03Q01使个位异步置0，同时向十位计数器进位使Q10=1；二是计数器计到12后，在第13个计数器脉冲作用下个位计数器的状态应为Q03Q02Q01Q00=0001，十位计数器的Q10=0，第二次跳跃的十位清“0”和个位置“1”信号可由暂态为“1”的输出端Q10，Q01，Q00来产生由上述分析得74LS191的控制方程式来完成计数器第一次置“0”，计数器计到1时改变74LS191的加减控制模式，使其原来的加法计数器变为减法计数器在第13个计数器脉冲来到时，个位计数器减1，使十位计数器清“0”，使计数器的状态为Q10=0，Q03Q02Q01Q00=0001用置位法将74LS191接成N进制加法计数器的步骤：1．S￣和M接成“0”电平；2．把初状态接到D3D0；CdDCPSdQQD"3．把输出端的末状态的下一状态的“1”GN信号通过与非门接到LD￣端。双D触发器74LS741234567141312111098VCCCdDCPSdQQ"图2.474LS74引脚图74LS74是一个边沿触发器数字电路器件，每个器件中包含两个相同的、相互独立的边沿触发D触发器电路模块。74LS74表2.374LS74引脚功能
2.3.2分、秒计数器的设计
分和秒计数器都是模M=60的计数器,其计数规律为0001…585900…
选74LS92作十位计数器，74LS90作个位计数器，再将它们级联组成模数M=60的计数器。
时间计数单元有分计数和秒计数等几个部分。要实现秒计数，须设计一个60进制计数器；要实现分计数，须设计一个10进制计数器，这里选用74LS90实现。
74LS90是二--五十进制计数器，所以设计一个60进制秒计数器要用两个74LS90，当计数状态一到01100000立即清零。但是用90实现六进制时须将QC,QA分别接R0(1)、R0(2)，这样由启动停止电路输出的启动停止秒表工作的信号就无法接到R0(1)、R0(2)处控制。所以本设计中改用74LS92实现60进制计数。
图图2.674LS90构成十进制计数器2.574LS90引脚图
表2.474LS90功能表
输入清0置9时钟R0(1)、R0(2)S9(1)、S9(2)CP1CP20×11×××00×11×××0↓11↓0×0×↓QA×0×0QD↓11输出QDQCQBQA0000功能清01001置9二进制计数五进制计数十进制计数十进制计数保持QA输出QDQCQB输出QDQCQBQA输出8421BCD码QAQDQCQB输出5421BCD码不变NBCCRON(1)CRVONCC(2)1234567141312111098ANCQaQbDGNQcQd图2.774LS92引脚图74LS92内部是由4个主从触发器和用作除2计数器及计数周期长度为除6的3位2进制计数器所用的附加选通所组成。为了利用本计数器的最大计数长度（十二进制），可将QB输入同QA输出连接，输入计数脉冲可加到输入A上，此时输出如功能表（2）所示。表2.574LS92计数功能表所以六十进制计数器电路图如下图2.974LS92及74LS90构成六十进制计数器2.4校时电路的设计
对校时电路的要求是，在小时校正时不影响分和秒的正常计数；在分校正时不影响秒和小时的正常计数。校时方式有两种“快校时”和“慢校时”，“快校时”是，通过开关控制，使计数器对1Hz的校时脉冲计数。“慢校时”是用手动产生单脉冲做校时脉冲。图（）所示的为校时、校分电路。其中S1为校“分”用的控制开关，S2为校“时”用的控制开关，它们的控制功能如表1.1所示。校时脉冲采用分频器输出的1HZ脉冲。同时为了缓解开关S1或S2为“0”或“1”时产生的抖动，需在开关处各并接一电容。校对电路原理
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74LS92图2.874LS92复位计数功能表当数字钟出现误差时，需校准。校对时间总是在标准时间到来之前进行，一般分四个步骤：首先把小时计数器置到所需的数字；然后再将分计数器置到所需数字；在此同时或之后，应将秒计数器清零，时钟暂停计数，处于图2.10校时电路逻辑图等待启动；当选定的标准时刻到达的瞬间，按起动按钮，电路则从所预置时间开始计数。
当数字钟接通电源或或者计时出现误差时,需要校正时间(或称校时)。校时是数字钟应具备的基本功能。一般电子手表都具有时、分等校时功能。为使电路简
单，这里只进行分和小时的校时。对校时电路的功能是，在小时校正时不影响分和秒的正常计数；在分校正时不影响秒和小时的正常计数。校时方式有“快校时”和“慢校时”两种，“快校时”是通过开关控制，使计数器对1Hz的校时脉冲计数。“慢校时”是手动产生单脉冲作校时脉冲。
2.5译码显示电路的设计
共阴数码管：把发光二极管的阴极连在一
起构成公共阴极。使用时公共阴极com接地，阳极端输入高电平的段发光二极管导通点亮，输入低电平的则不点亮。
图2.1174LS48引脚图
通过74LS48可以把时分秒计数器的值译为十进制数并且通过LED显示出来。
LTˉ为试灯输入：当LT￣=0时，IBˉ/YBRˉ=1时，若七段均完好，显示字形是“8”，该输入端常用于检查74LS48显示器的好坏；当LTˉ=1时，译码器方可进行译码显示。IBRˉ用来动态灭零，当LTˉ=1时，且IBRˉ=0，输入7，A3A2A1A0=0000时，则IBˉ/YBRˉ=0使数字符的各段熄灭；IBˉ/YBRˉ为灭灯输入/灭灯输出，当IBˉ=0时不管输入如何,数码管不显示数字；IBRˉ为控制低位灭零信号,当YBRˉ=1时,说明本位处于显示状态；若YBRˉ=0,且低位为零,则低位零被熄灭。详见功能表
表2.674LS48功能表
输入输出十进数BI/RBO或功能LTRBIDCBAabcdefg0123456789101112131415BIRBILTHHHHHHHHHHHHHHHHxHLHxxxxxxxxxxxxxxxxLx0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111xxxx0000xxxxHHHHHHHHHHHHHHHHLLH11111100110000110110111110010110011101101100111111110000111111111100110001101001100101000111001011000111100000000000000000000011111112341备注译码是把给定的代码进行翻译，本设计即是将时、分、秒计数器输出的四位二进制数代码翻译为相应的十进制数，并通过显示器显示，通常显示器与译码器是配套使用的。我们选用的七段译码驱动器（74LS48）和数码管（LED）是共阴极接法（需要输出高电平有效的译码器驱动）。译码显示电路如图7所示。将计数器的输出端Q3Q2Q1Q0直接连接到译码器的相应输入端A3A2A1A，可显示数字09，即可显示时间。
2.6主体电路的装调
根据图1所示的数字钟系统组成框图，按照信号的流向分级安装，逐级级联，这里的每级时组成数字钟的各功能电路。级联时如果出现时序配合不同步，或尖峰脉冲干扰，引起逻辑混乱，则可以增加多级逻辑门来延时。如果显示字符变化很快，模糊不清，这可能是电源电流的跳变引起的，则可在集成电路器件的电源端Vcc加退耦滤波电容。通常用几十微法的大电容与0.01uF的小电容相并联来作为退耦滤波电容。
经过联调并纠正设计方案中的错误和不足之后，再测试电路的逻辑功能是否满足设计要求。最后画出满足设计要求的总体逻辑电路图，如图1所示。
3.功能扩展电路的设计
3.1仿电台正点报时电路
仿广播电台正点报时电路的功能要求时：每当数字钟计时快要到正点时发出声响，通常按照4低音1高音的顺序发出间断声响，以最后一声高音结束的时刻
为正点时刻。
图2.12校时电路逻辑图
每当数字钟计时快要到正点时发出声响，按照4低音1高音的频率发出间断声响，前4低音声响频率为500HZ，后1高音声响频率为1000HZ。并以最后一声高音结束的时刻为正点时刻。本设计中，报时电路采用TTL与非门。报时电路如图1.5所示。4声低音分别发生在59分51秒、53秒、55秒及57秒，最后一声高音发生在59分59秒，声响均持续1秒。如表1.2所示。由表可得式1.1。只有当分十位的Q2M2Q0M2=11，分个位的Q3M1Q0M1=11，秒个位的Q2S2Q0S=11及秒个位的Q0S1=1时，音响电路才能工作。
3.2报时电路的安装与调试
按照原理图及实物连线图接线。报时音响电路采用三极管3DG130来推动喇叭。报时所需的500Hz和1000Hz音频信号，分别取分频器的500Hz输出端和1000Hz输出端。
4.电路的Proteus仿真（可不写）
4.1数字钟电路软件仿真
Proteus软件是一种低投资的电子设计自动化软件，提供可仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件和多达30多个元件库。Proteus软件提供多种现实存在的虚拟仪器仪表。此外，Proteus还提供图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗，尽可能减少仪器对测量结果的影响，Proteus软件提供丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。提供SchematicDrawing、SPICE仿真与PCB设计功能，同时可以仿真单片机和周边设备，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU，并提供周边设备的仿真，例如373、led、示波器等。Proteus提供了大量的元件库，有RAM、ROM、键盘、马达、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件，编译方面支持Keil和MPLAB等编译器。一台计算机、一套电子仿真软件，在加上一本虚拟实验教程，就可相当于一个设备先进的实验室。以虚代实、以软代硬，就建立一个完善的虚拟实验室。在计算机上学习电工基础，模拟电路、数字电路、单片机应用系统等课程，并进行电路设计、仿真、调试等。
本次设计借助了
Proteus(电路仿真软件)，很大程度上提高了设计效率，在构建硬件之前我们就对电路进行了仿真，所以在我们小组成员的共同努力之下数字钟很快就顺利完成了。
4.2软件仿真电路原理图如图所示。
5.结果分析(1).信号源测试
在整个数字钟的制作过程中，信号源以外的部分，只要器件无损坏，则都能正常工作，而信号源的信号频率却在各个器件无损坏的情况下有较大的偏差，要对信号源进行调整，调整是通过控制555的分压电阻实现的，具体数学公式如下：
T0.69(R1Rp2R2)C1(sec)
"若信号源频率偏低，则通过减小电阻/电容值来加快频率，反之通过增加电阻/电容来降低频率。计算得出R1=100KΩ，R2=200KΩ(2).数码管的检测
测量数码管3.8脚之间是否短路，之后检测其他各脚与3.8脚之间是否短路，通常正常情况的阻值是500KΩ~1000KΩ(3).主体电路的装调
根据图1所示的数字钟系统组成框图，按照信号的流向分级安装，逐级级联，这里的每级时组成数字钟的各功能电路。级联时如果出现时序配合不同步，或尖峰脉冲干扰，引起逻辑混乱，则可以增加多级逻辑门来延时。如果显示字符变化很快，模糊不清，这可能是电源电流的跳变引起的，则可在集成电路器件的电源端Vcc加退耦滤波电容。通常用几十微法的大电容与0.01uF的小电容相并联来作为退耦滤波电容。(4).电路问题与调试
接通电源后，七段数码管显示不亮，经检测电路线路无误，于是将其中不能显示的数码管换掉后，数字钟便可以正常计时了。经过联调并纠正设计方案中的错误和不足之后，再测试电路的逻辑功能是否满足设计要求。
6.设计小结
通过本次课程设计，我很大程度上提高了自己的实践动手能力。我好好的锤炼了自己的耐性。通过努力，在四个小组成员的分工合作下我们终于完成了这次数字钟的课程设计，在设计过程中我们遇到了很多棘手的问题，但最终都被我们一一排除，从中所获得的经验是非常宝贵的。
在完成课程设计，我收获了很多。熟悉了WORD的一些不常用的基本操作，掌握了数字钟的设计方法，掌握了数字钟的主要性能参数及其测量方法，进一步对数字钟的设计有了更深一层的了解。通过仿真实验，进一步学习了protel,multisim,proteus软件，熟悉了一般电子软件的应用。
在实际的操作过程中，能把理论中所学的知识灵活地运用起来，并在调试中会遇到各种各样的问题，电路的调试提高了我们解决问题的能力，学会了在设计
中独立解决问题，也包括怎样去查找问题。似乎所有的事都得自己新手去操作才会在脑海中留下深刻的印象，这个小小的课程设计让我可以熟练的操作protel软件和Multisim、Proteus仿真软件，也了解了不少器件的功能的应用，也加深了对数字电路认识和理解。
整个过程基本上都是我们小组成员协助完成的，虽简单，但收获不小，发现调试的过程并不是想象中的那样简单，需要耐心、仔细地分析和解决问题，可以让我的性格更加沉稳。这样的课程设计很能培养我们的能力，让我们不再局限于书本上的知识。本次课程设计首次用到了proteus软件仿真，很大程度上提高了我们的设计效率，帮助我们分析电路中出现的各种问题。
回顾起这一周的设计，我们可以说有着艰辛与兴奋的结合，艰辛的是在设计中遇到一些困难时大家长久的冥思苦想，兴奋的是在弄明白一个一个的问题时，队友们那种协作精神的充分体现。
通过设计，我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，因为很多实际的东西光靠理论知识是无法完成的，还需要我们通过实际的去操作。在设计中遇到各种各样的问题也是再所难免的，但是只要我们的小组成员有着过硬的基础知识以及相互之间彼此的默契，不管是什么困难都是可以被我们战胜的，通过设计我们也可以真正的去了解我们所学知识不足的地方，使我们的理论知识更加扎实。
参考文献
1.康华光，数字电子技术，北京:高等教育出版社，201*2.林涛，《数字电子技术基础》，清华大学出版社，201*3.熊幸明主编,电工电子实训教程.北京:清华大学出版社,201*4.谢自美,电子线路设计实验.湖北:华中科技大学出版社,201*5.荀殿栋、徐志军，《数字电路设计实用手册》，电子工业出版社，201*6.杨志忠主编,数字电子技术,北京:高等教育出版社,201*7.周常森，《电子电路计算机仿真技术》，山东科技出版社，201*8.龚之春，《脉冲与数字电路实验》，浙江大学出版社，201*9.刘浩斌，《数字电路与逻辑设计》，电子工业出版社，201*
10.何书森、何华斌，《实用数字电路与设计速成》，福建科学出版社，201*
附录一：元器件的详细清单
多功能数字钟主体电路元器件清单
元件型元件数
元件名称号量元件封装元件说明电路板通用板122CM*14CM3孔连在一起的通用板无极性电0.1uF1无极性电容
容0.01uF3无极性电容
2K1AXIAL0.4电阻
电阻3.3K3AXIAL0.4电阻
5.1K1AXIAL0.4电阻
电位器10K1电位器
74LS003DIP-142输入四与非门74LS041DIP-14六非门/六反相器74LS486DIP-16BCD-七段译码器74LS741DIP-14双D触发器
集成芯片
74LS905DIP-14十进制计数器74LS922DIP-1412分频计数器74LS1911DIP-16二进制同步可逆计数器NE5551DIP-8定时器/8脚时基集成电路8孔18孔芯片插槽
芯片插槽14孔1214孔芯片插槽
16孔716孔芯片插槽
显示管共阴6七段共阴数码管
按钮开
开关
关2中等高度按钮头要高一点的
导线导线若干备注/说明以上为一套多功能数字钟主体电路的元器件清单
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