手把手教你设计数字钟（基于protues8.6）

本次实验内容在protues仿真中可以实现：
①一个具有“时”、“分”、“秒”显示的数字钟；
②具有校时功能；
③具有整点报时功能；
④具有定时闹钟功能。
由于水平有限，秒信号没有用产生电路采用石英晶体构成的振荡器实现4M Hz或32768 Hz），直接用1HZ的脉冲代替。

最终，可以实现以下结果
1: 通过两个单刀双掷开关，分别实现分和时的快速累加，实现校时功能。
2: 整点报时功能则是到几点，响多少下，（例如到了17：00：00，蜂鸣器会响17下）和家里的挂钟一样。
3: 定时闹钟，可以通过改变LOGICSTATE的值，实现精确到秒的闹钟，并且可以控制闹钟蜂鸣器响的时间（这个点相比要求中算是一个创新）。

想要完整电路图的小伙伴可直接可加我微信：wxid_c82ezb72s7cf22或QQ:1871478767。

模块讲解

1. 60秒计数模块

由于本人学校不仅要仿真，还要用面包板搭器件电路（学校只有八段数码管），所以本次实验选用共阴极八段数码管，并用CD4511进行译码，附上数码管和CD4511引脚图


CD4511的A1-A3依次为低位到高位依次连上74LS90的QA-QD

附上74LS90的真值表

这里我们把CP2连上QA，输出8421BCD码，CP1直接给1HZ的脉冲，置数端S9(1),S9(2)接地。10在8421BCD码中是1010，所以把QD和QB分别接入R0(1)和R0(2)，这样，一个10进制计数器就完成了。

对于60进制，只需要将QC接入第二个74LS90的CP1，6在8421BCD码中是0110，所以将QB和QC接入R0(1)和R0(2)。其余的大体和上面10进制的差不多，这里就不再赘述。

另外要将QB和QC接入一个与门（这里采用的是74LS08）的输入，输出作为60分钟计时器的输入（进位信号）。

也可以用4段数码管，这样更加方便，直接从右到左依次与74LS90的QA-QD相连，其余的也没有变化。（四段数码管最右端为最低位，最左端为最高位）

2. 60分钟计数模块

本模块基本上和60秒计数模块相同，这里不再赘述。

3. 24小时计数模块

如图
这样，就可以很巧妙的完成一个24进制计数器，U36的CPA接上60分钟的进位信号。到这里，一个数字钟的基本显示功能就完成了。

4. 校时模块

要求
（1）只进行分、时的校时。
（2）在小时校时时不影响分、秒的正常计数；在分校时时不影响小时、秒的正常计数。

先看校分键，2脚接入的是60秒进制的进位信号，3脚作为60分钟进制的时钟输入，接入个位的CP1。
我们都知道，74LS90的时钟信号CP1，是靠时钟脉冲来驱动并且开始计数的，单刀双掷开关平常打到上面时，秒进位信号和GND（0）相或，秒进位信号传来脉冲时，60分钟计数接受一个脉冲，即开始正常计数；当单刀双掷开关，打到下面时，下面是一个1HZ的时钟，这时候就是秒进位信号和1HZ的单位脉冲相或（这里采用的或门是74LS32），60分钟计数则接收1HZ脉冲，即像60秒计数模块一样，1秒1下递增，当分钟1秒加一下，加到用户想要的时间点后，只需将单刀双掷开关打到上边，就可以进行正常时钟功能。

如果想要校时更快，上图中的SW（1）（2）也可以用5HZ，10HZ等。

校时键原理相同，不再赘述。

5. 整点报时模块

为了实现“整点为几报几下”，此处需要一个减计数器，每减一下，输出一个脉冲，从而使蜂鸣器鸣叫一下。

本实验采用的是两片74LS192。附上功能表：

每个74LS192的Q0-Q3都要分别连上小时模块的CD4511的ABCD，或者74LS90的Q0-Q3（都是一根线），即小时位的个位，十位直接作为74LS192的输入端，意思就是小时模块的时间是多少，就从这个数减到0，并且每减一下，输出一个高电平（通过后面的电路）。

如果是四段数码管，两个74LS192的Q0-Q3都要分别连上小时位的四段数码管的最低位至最高位。

小时个位的74LS192的TCD，连上十位的74LS192的DN，就可以进行减计数。

由于PL（置数控制端）是低电平有效，所以需要输入低电平脉冲来触发。本实验用的是74LS123。附上74LS123的功能表。

从功能表中可以看出，拿A输入来举例，当输入的电平由高电平翻转为低电平时，可以在Q非收到一个低电平脉冲，即可用来连接PL，来触发这个减计数器。

6. 定时闹钟模块

定时闹钟本实验采用的是74LS85比较器，附上74LS85功能表：

从功能表中，可看出，输入IA=IB为高电平1时，比较器会从A3，B3一直比较到A0，B0，当A3A2A1A0与B3B2B1B0的值相同时，比较器会在QA=QB输出一个高电平。

74LS85的A0-A3可以连接每个计数模块的CD4511的ABCD，或者74LS90的Q0-Q3（都是一根线），B0-B3则是连接自己设置的闹钟时间，通过8421BCD码调整每个LOGICSTATE的值，比如
本实验设置的时间是00（时）：01（分）：00（秒），将每个时、分，秒接入一个6输入与门的输入（本实验用的是4068，八输入与非门，因为没找到6输入与门，只能用4068代替，多出来的两个脚接高电平1，后面接一个非门，就可以构成一个6输入与门）
即如果到了1分钟的时候，此处会输出一个高电平。根据整点报时减计数器的思想，可以把这个高电平接入一个74LS123的A端，即上升沿触发，后面就是把那个减计数模块复制一次，
我这里设置的是：十位8421BCD码0000，个位8421BCD码0011。也就是到达一分钟后，蜂鸣器响三下，用户可以根据自己的需要自行设置时间。

写在后面的话

整个数字钟只有真正理解其中的原理，才能把他运用好，就像那个减计数器一样，只有在整点报时那里搞清楚，才能在定时闹钟那个地方应用出来。
想要完整电路图的同学可直接可加我微信：wxid_c82ezb72s7cf22或QQ:1871478767。

1： 关于校时模块，有人因该有疑问，为什么用单刀双掷开关，而不用按键？其实一开始我就是用按键，但是如下图：
他的电平那一块是灰色的，也就是没有电器属性，只有当按键按下时，才有电器属性，但是此时已经进入了校时功能，也就是说影响了正常工作，方案一pass。

2：后来我想到，我可以这样，如下图
我直接在按键和或门之间加一个非常小的电压，这样就有了电器属性，但是当我的按键按下时，
按键就失去了控制功能。当时我本以为加一个比较小的电压，只是将脉冲信号整体往上抬了一点点，但是现实将方案二也pass了。（个人感觉如果在是实体电路中，对于精度没有那么高的器件，还是可行的）

3： 对于如何让蜂鸣器在proteus中响，也是困扰了我蛮久的（后来才知道可以用发光二极管代替），为了解决这个问题，查了很多资料，发现只有如下图
这样，蜂鸣器才能鸣叫。这个电路也很简单，利用NPN三极管的放大原理，只需在B极（基极）又很小的电流，C极（集电极）和E极（发射极）就会有很大的电流，从而使蜂鸣器发声。注意配置蜂鸣器的工作电压如下图
我配置的是2V，对应的VCC也应该设置2V

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最后希望大家多多关注，多多打赏，多多点赞。我是不吃土豆丝。

仿真文件的链接https://download.csdn.net/download/qq_56304301/19832274

最后

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