太原理工大学现代科技学院。
数字电子技术课程设计
设计名称多功能数字钟电路设计
专业班级 学号
姓名 同组人。
指导教师 专业班级学号姓名成绩。
多功能数字钟电路设计。
一功能要求。
1 基本功能：
准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间；
小时的计时要求为24进位，分和秒的计时要求为60进位；
校正时间，时、分快校（1hz）。
2 扩展功能：
定时报，时间自定，闹1分钟（1khz）；
仿广播电台正点报时；
报整点时数；
二主体电路设计。
数字钟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。其组成框图如下：
显示器及译码器部分为板载，因此只需要设计计数器，校时电路和扩展电路。
1. 小时计数器。
时计数器是一个24进制计数器，其计数规律为00—01—…—22—23—00…即当数字钟运行到23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00时00分00秒。
原理图如下：
使用了两片74ls161（4位二进制同步加法计数器）来实现小时计数，即模24的计数器。hour[0]~hour[3]为小时个位，hour[4]~hour[7]为小时十位。
2. 分秒计数器。
分和秒计数器都是模60的计数器。其计数规律为00—01—…—58—59—00… 其原理图如下：
秒计数器与上图相同，图略。
分别使用了两片74ls161来实现分和秒的计数，均为。其中min[0]~min[3]为分个位，min[4]~min[7]为分时位，sec[0]~sec[3]为秒个位，sec[4]~sec[7]为秒时位。
3. 校时电路。
当数字钟接通电源或者计数出现误差时，需要校正时间（或称校时）。校时是数字中应具备的基本功能。为使电路简单，这里只进行分和小时的校时。
对校时电路的要求是，在小时校正时不影响分和秒的正常计数；再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”使用手动产生单脉冲作校时脉冲。
本实验只要求实现“快校时”。其原理图如下：
4. 定时控制电路。
数字钟在指定的时刻发出信号，或驱动音响电路“闹时”。闹时时间自定。本实验中定为7:55，闹铃时间为１分钟，闹铃声音为1khz的高音。原理图如下：
5. 仿电台正点报时电路。
其要求为：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。
设４声低音（约５００分别发生在５９分５１秒、５３秒、５５秒及５７秒，最后一声高音（约１００发生在５９分５９秒，它们的持续时间均为１秒。其电路图如下：
6. 整点报时电路。
整点报时电路的功能是：每当数字钟计时到整改点时发出音响，且几点响几声。实现这一功能功能的电路主要由以下几部分组成：
减法计数器：完成几点响几声的功能。即从小时计数器的正点开始进行减法计数，直到零为止。
编码器：见小时计数器的５个输出端按照编码要求转换为减法计数器的４个输入端所需的ｂｃｄ码。
逻辑控制电路：控制减法计数器的清“０”与置数。控制音响电路的输入信号。
其工作原理是：当分时位计数器的进位脉冲的下降沿到来时，经非门反相后，小时计数器加１。新的小时数置入７４ｌ而分时位的下降沿同时又使得ｄ触发器的状态翻转，，使得置数端为１，此时７４１进行减法计数，计数脉冲为１ｈｚ当减法计数到０时，使ｄ触发器的ｃｐ为０， 但触发器状态不变。
当ｂｏ为１时，ｄ触发器翻转复又回到置数状态，直到下一个分时位的下降沿来到。实现整点报时功能。如果出现某些整点数不准确，其主要原因是逻辑控制电路中的与非门延时时间不够，产生了竞争冒险现象，可以适当增加与非门的级数或加入小电容进行滤波。
原理图如下：
7. 整机顶层图。
三实验结果分析。
1． 闹铃的波形如图（时间为７：５
2． 整点报及仿电台报时的波形如图：
四实验中遇到的问题及解决方法。
在做小时计数器的时候，如果时个位与时十位分别引出一根总线，则波形无误。但是若将两根总线和成一根总线，波形总是不对，经检查是总线连接不好。在其他地方也碰到过类似的问题，明明肉眼看上去像是连好了，其实两根线并没有连在一起。
因此连线时要很仔细。
整点报时**时到了０点的时候会喇叭会叫，为了解决这个问题，将原本直接接喇叭的输出与小时的的或与非，则可以避免喇叭在０点时鸣叫。
五实验心得和体会。
通过这次实验，我学会了简单多功能数字钟电路的设计，并学会了用maxplusⅱ进行电路设计与**。这次实验中使用了可编程逻辑器件，即先在maxplusⅱ中设计出电路原理图，经过**验证成功后再**到器件上，因此不需要手工布线。由于这个实验比较复杂，连线很多，稍不注意就会出错。
而一旦出现了异常情况不能心急，要仔细排查错误，对照波形分析产生错误的原因，从而最终找到正确的方法。
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