数字电子钟的设计与仿真调试方案优化

1.数字电子钟的设计要求

数字电子钟具体要求如下：

（1）按规律正常走时，用数码管清晰显示秒、分、时的走时。

（2）具有快速校时功能。

（3）具有整点报时功能（报时要求四低一高，最后一声高音结束时，恰好为报时的准点，报时时间限制在10 s内完成）。

2.数字电子钟的工作原理

数字电子钟由时钟源（秒发生器）、秒计数器、分计数器、时计数器、译码器、数码管显示、校时电路及报时电路构成。图10－46所示为数字钟原理框图。

图10－46　数字钟原理框图

从图10－46可以看出，晶体振荡器电路输出2 Hz的脉冲信号，经过分频器电路得1 Hz的脉冲信号，作为数字钟的时钟源，计数器电路对1 Hz的脉冲信号进行计数，同时将计数的结果在数码上显示，显示的内容就是当前的时间；校时电路可以对时、分和秒进行调整；报时电路可以在即将到达整点的时候具备提醒功能。

3.数字电子钟的设计

根据功能，可以将数字电子钟分成四个部分。

1）晶体振荡器电路设计

晶体振荡器电路如图10－47所示。

图10－47　晶体振荡器电路

2）计时显示电路设计

秒、分、时计时电路如图10－48～图10－50所示。

(www.xing528.com)

图10－48　秒计时电路

图10－49　分计时电路

图10－50　时计时电路

3）校时电路设计

校时电路如图10－51所示。

图10－51　校时电路

4）报时电路设计

报时电路如图10－52所示。

图10－52　报时电路

4.数字电子钟的仿真调试

根据上面介绍的数字电子钟的设计，使用Proteus ISIS编辑原理图，启动仿真后，6个数码管就开始显示时间，最左边两个数码管显示时，中间两个数码管显示分，最右边两个数码管显示秒，如图10－53所示，图中的晶体振荡器电路被信号发生器中的1 Hz方波信号DCLOCK代替。

图10－53　数字电子钟仿真调试

先导案例解决

借助于Proteus仿真软件可以实现抢答器的功能。抢答器的电路由抢先功能模块、编码功能模块和显示功能模块三部分构成。抢先功能模块的作用：对选手信号进行处理，完成抢答功能（允许、抢先功能），可用与非门构成；编码功能模块的作用：对抢先信号进行编码（8421 BCD），可用编码器和非门构成；显示功能模块的作用：对输入进行译码，显示一位数码，可用显示译码器和数码管构成。