手把手教你設(shè)計數(shù)字鐘（基于protues8.6）

本次實驗內(nèi)容在protues仿真中可以實現(xiàn)：
①一個具有“時”、“分”、“秒”顯示的數(shù)字鐘；
②具有校時功能；
③具有整點報時功能；
④具有定時鬧鐘功能。
由于水平有限，秒信號沒有用產(chǎn)生電路采用石英晶體構(gòu)成的振蕩器實現(xiàn)4M Hz或32768 Hz），直接用1HZ的脈沖代替。

最終，可以實現(xiàn)以下結(jié)果
1: 通過兩個單刀雙擲開關(guān)，分別實現(xiàn)分和時的快速累加，實現(xiàn)校時功能。
2: 整點報時功能則是到幾點，響多少下，（例如到了17：00：00，蜂鳴器會響17下）和家里的掛鐘一樣。
3: 定時鬧鐘，可以通過改變LOGICSTATE的值，實現(xiàn)精確到秒的鬧鐘，并且可以控制鬧鐘蜂鳴器響的時間（這個點相比要求中算是一個創(chuàng)新）。

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模塊講解

1. 60秒計數(shù)模塊

由于本人學(xué)校不僅要仿真，還要用面包板搭器件電路（學(xué)校只有八段數(shù)碼管），所以本次實驗選用共陰極八段數(shù)碼管，并用CD4511進行譯碼，附上數(shù)碼管和CD4511引腳圖


CD4511的A1-A3依次為低位到高位依次連上74LS90的QA-QD

附上74LS90的真值表

這里我們把CP2連上QA，輸出8421BCD碼，CP1直接給1HZ的脈沖，置數(shù)端S9(1),S9(2)接地。10在8421BCD碼中是1010，所以把QD和QB分別接入R0(1)和R0(2)，這樣，一個10進制計數(shù)器就完成了。

對于60進制，只需要將QC接入第二個74LS90的CP1，6在8421BCD碼中是0110，所以將QB和QC接入R0(1)和R0(2)。其余的大體和上面10進制的差不多，這里就不再贅述。

另外要將QB和QC接入一個與門（這里采用的是74LS08）的輸入，輸出作為60分鐘計時器的輸入（進位信號）。

也可以用4段數(shù)碼管，這樣更加方便，直接從右到左依次與74LS90的QA-QD相連，其余的也沒有變化。（四段數(shù)碼管最右端為最低位，最左端為最高位）

2. 60分鐘計數(shù)模塊

本模塊基本上和60秒計數(shù)模塊相同，這里不再贅述。

3. 24小時計數(shù)模塊

如圖
這樣，就可以很巧妙的完成一個24進制計數(shù)器，U36的CPA接上60分鐘的進位信號。到這里，一個數(shù)字鐘的基本顯示功能就完成了。

4. 校時模塊

要求
（1）只進行分、時的校時。
（2）在小時校時時不影響分、秒的正常計數(shù)；在分校時時不影響小時、秒的正常計數(shù)。

先看校分鍵，2腳接入的是60秒進制的進位信號，3腳作為60分鐘進制的時鐘輸入，接入個位的CP1。
我們都知道，74LS90的時鐘信號CP1，是靠時鐘脈沖來驅(qū)動并且開始計數(shù)的，單刀雙擲開關(guān)平常打到上面時，秒進位信號和GND（0）相或，秒進位信號傳來脈沖時，60分鐘計數(shù)接受一個脈沖，即開始正常計數(shù)；當單刀雙擲開關(guān)，打到下面時，下面是一個1HZ的時鐘，這時候就是秒進位信號和1HZ的單位脈沖相或（這里采用的或門是74LS32），60分鐘計數(shù)則接收1HZ脈沖，即像60秒計數(shù)模塊一樣，1秒1下遞增，當分鐘1秒加一下，加到用戶想要的時間點后，只需將單刀雙擲開關(guān)打到上邊，就可以進行正常時鐘功能。

如果想要校時更快，上圖中的SW（1）（2）也可以用5HZ，10HZ等。

校時鍵原理相同，不再贅述。

5. 整點報時模塊

為了實現(xiàn)“整點為幾報幾下”，此處需要一個減計數(shù)器，每減一下，輸出一個脈沖，從而使蜂鳴器鳴叫一下。

本實驗采用的是兩片74LS192。附上功能表：

每個74LS192的Q0-Q3都要分別連上小時模塊的CD4511的ABCD，或者74LS90的Q0-Q3（都是一根線），即小時位的個位，十位直接作為74LS192的輸入端，意思就是小時模塊的時間是多少，就從這個數(shù)減到0，并且每減一下，輸出一個高電平（通過后面的電路）。

如果是四段數(shù)碼管，兩個74LS192的Q0-Q3都要分別連上小時位的四段數(shù)碼管的最低位至最高位。

小時個位的74LS192的TCD，連上十位的74LS192的DN，就可以進行減計數(shù)。

由于PL（置數(shù)控制端）是低電平有效，所以需要輸入低電平脈沖來觸發(fā)。本實驗用的是74LS123。附上74LS123的功能表。

從功能表中可以看出，拿A輸入來舉例，當輸入的電平由高電平翻轉(zhuǎn)為低電平時，可以在Q非收到一個低電平脈沖，即可用來連接PL，來觸發(fā)這個減計數(shù)器。

6. 定時鬧鐘模塊

定時鬧鐘本實驗采用的是74LS85比較器，附上74LS85功能表：

從功能表中，可看出，輸入IA=IB為高電平1時，比較器會從A3，B3一直比較到A0，B0，當A3A2A1A0與B3B2B1B0的值相同時，比較器會在QA=QB輸出一個高電平。

74LS85的A0-A3可以連接每個計數(shù)模塊的CD4511的ABCD，或者74LS90的Q0-Q3（都是一根線），B0-B3則是連接自己設(shè)置的鬧鐘時間，通過8421BCD碼調(diào)整每個LOGICSTATE的值，比如
本實驗設(shè)置的時間是00（時）：01（分）：00（秒），將每個時、分，秒接入一個6輸入與門的輸入（本實驗用的是4068，八輸入與非門，因為沒找到6輸入與門，只能用4068代替，多出來的兩個腳接高電平1，后面接一個非門，就可以構(gòu)成一個6輸入與門）
即如果到了1分鐘的時候，此處會輸出一個高電平。根據(jù)整點報時減計數(shù)器的思想，可以把這個高電平接入一個74LS123的A端，即上升沿觸發(fā)，后面就是把那個減計數(shù)模塊復(fù)制一次，
我這里設(shè)置的是：十位8421BCD碼0000，個位8421BCD碼0011。也就是到達一分鐘后，蜂鳴器響三下，用戶可以根據(jù)自己的需要自行設(shè)置時間。

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寫在后面的話

整個數(shù)字鐘只有真正理解其中的原理，才能把他運用好，就像那個減計數(shù)器一樣，只有在整點報時那里搞清楚，才能在定時鬧鐘那個地方應(yīng)用出來。
想要完整電路圖的同學(xué)可直接可加我微信：wxid_c82ezb72s7cf22或QQ:1871478767。

1： 關(guān)于校時模塊，有人因該有疑問，為什么用單刀雙擲開關(guān)，而不用按鍵？其實一開始我就是用按鍵，但是如下圖：
他的電平那一塊是灰色的，也就是沒有電器屬性，只有當按鍵按下時，才有電器屬性，但是此時已經(jīng)進入了校時功能，也就是說影響了正常工作，方案一pass。

2：后來我想到，我可以這樣，如下圖
我直接在按鍵和或門之間加一個非常小的電壓，這樣就有了電器屬性，但是當我的按鍵按下時，
按鍵就失去了控制功能。當時我本以為加一個比較小的電壓，只是將脈沖信號整體往上抬了一點點，但是現(xiàn)實將方案二也pass了。（個人感覺如果在是實體電路中，對于精度沒有那么高的器件，還是可行的）

3： 對于如何讓蜂鳴器在proteus中響，也是困擾了我蠻久的（后來才知道可以用發(fā)光二極管代替），為了解決這個問題，查了很多資料，發(fā)現(xiàn)只有如下圖
這樣，蜂鳴器才能鳴叫。這個電路也很簡單，利用NPN三極管的放大原理，只需在B極（基極）又很小的電流，C極（集電極）和E極（發(fā)射極）就會有很大的電流，從而使蜂鳴器發(fā)聲。注意配置蜂鳴器的工作電壓如下圖
我配置的是2V，對應(yīng)的VCC也應(yīng)該設(shè)置2V

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最后希望大家多多關(guān)注，多多打賞，多多點贊。我是不吃土豆絲。

仿真文件的鏈接https://download.csdn.net/download/qq_56304301/19832274

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的手把手教你设计数字钟（基于protues8.6）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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