多功能数字钟的设计方案比较研究

罗国棋 缪馥阳 邓金睿 吴凤兰

摘要：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和时序电路。在这次设计中，采用六位 LED 数码管显示时、分、秒，以 24 小时计时方式根据数码管动态显示原理来进行显示。采用 555 定时器构成的多谐振荡电路作为时钟源，利用纯数字电路，实现数字电子时钟功能，时间重置功能。此次数字钟的理图设计，利用 proteus7.8 软件进行仿真，最终本设计实现 24 小时的时钟计时、时间重置功能。

关键词：时序电路;逻辑电路;时钟;校时

引言：

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。由于数字钟的精确度较高，因此它又被人们大量运用在一些车站、码头和机场等场所中。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。

一、设计背景

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，有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提高，产品更新换代的节奏也越来越快。时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大

二、方案比较

通过查阅大量相关技术资料，并结合实际所学知识，主要提出了两种技术方案来实现系统功能。下面将首先对这两种方案的组成框图和实现原理分别进行说明，并分析比较它们的特点，然后阐述最终选择方案的原因。

1、方案一

由于是数字钟的设计，采用单片机 STC89C52 控制 LCD1602 作为显示设备，使用键盘作为输入设备，蜂鸣器作为整点报时工具。相对于纯数字电路来讲它具有功耗低、体积小、使用方便等优点。

2.1.2 方案二

本方案采用时钟源、计数器、显示器、译码器和整点报时组成。时钟源是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度。将标准秒脉冲信号送入秒计时器，每累计 60S 发出一个分脉冲信号，该信号作为分计数器的时钟脉冲。分计数器和时计数器也同理。译码显示电路将时、分、秒计数器的输出状态经七段显示译码器译码，通过六位 LED 显示器显示出来。

3、方案三

也可以由集成逻辑门与 RC 组成的时钟源振荡器。通过方案三得出来的逻辑框图和方案二相同。如上图2。门电路组成的多谐振荡器的振荡周期不仅与时间常数 RC 有關，而且还取决于门电路的阈值电压 VTH，由于 VTH 容易受到温度、电源电压及干扰的影响，因此频率稳定性较差，只能用于对频率稳定性要求不高的场合。

三、方案论证

方案一：由于是数字钟的设计，可以用单片机STC89C51来实现计数功能，相对于纯数字电路来讲它具有功耗低、体积小、使用方便等优点。但在大二下半学期初期，对单片机方面的内容知识还没有学，加上用单片机为核心来做数字钟还需做编程，对自身来说又是一难点。

方案二：继而考虑到用原先学过的纯数字电路来做，以74LS161来做为计数的芯片，用六片分别实现数字钟的小时、分、秒、的计数，并用晶振加以分频产生数字钟所需的秒脉冲。

方案三：门电路组成的多谐振荡器的振荡周期不仅与时间常数 RC 有关，而且还取决于门电路的阈值电压 VTH，由于 VTH 容易受到温度、电源电压及干扰的影响，因此频率稳定性较差，只能用于对频率稳定性要求不高的场合。

四、方案选择

从以上三种方案论证中，很容易看出，采用方案二，用此法做即可以复习回顾早期学习的数电模电知识，又避免了单片机知识不足的问题，故用此法。

参考文献

[1]阎石.数学电子技术基础[M] .高等教育出版社.2004 年

[2]许树玲、丁电宽、王晋.电子技术及实验[M].内蒙古大学出版社.2005