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　　數(shù)字式電子鐘集成電路大都是由振蕩器、分頻器、計數(shù)器、譯碼器、LED顯示器組成。譯碼代替機械式傳動，用LED顯示器代替指針顯示進而顯示時間，減小了計時誤差。

　　本設計就是研究用數(shù)字電路實現(xiàn)的數(shù)字電子鐘，整體的電路設計就是由振蕩器、分頻器、計數(shù)器、譯碼器、LED顯示器、校時電路組成。這種用數(shù)字電路實現(xiàn)的電子鐘與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且使用壽命更長。

　　1 數(shù)字電子鐘的整體設計

　　數(shù)字電子鐘的基本組成有555定時器和RC構成的多諧振蕩器、分頻器、“時”、“分”、“秒”對應的計數(shù)器、譯碼顯示器、校時電路，其構成框圖如圖1所示。

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　　2 單元電路的設計

　　振蕩器是數(shù)字電子鐘的核心，振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的準確度決定了數(shù)字電子鐘的準確程度。通常選用晶振來構成振蕩器電路。本文采用555構成的多諧振蕩器。它是一種無穩(wěn)態(tài)電路，在接通電源后，不需要外加觸發(fā)信號，電路狀態(tài)能夠自動地不斷變換，產(chǎn)生矩形波的輸出。該電路存在兩個暫穩(wěn)態(tài)。電容C1在(1/3)VCC和(2/3)VCC之間充電和放電。第一個暫態(tài)是：當電源剛接通時，電源電壓通過R1、R2對C1充電，充電時間為T1=(R1+R2)*C1;第二個暫態(tài)為是，電容C1通過電阻R2和放電管放電，放電時間為T2=R2*C1。所以該電路的振蕩周期為T=0.7(R1+2*R2)*C1，頻率F=1/T。我們可以通過改變R1、R2和C1的值得到所需的頻率。該電路如圖2所示。

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　　數(shù)字電子鐘的時基信號是1 Hz，由555定時器產(chǎn)生的1 kHz的信號必須經(jīng)過分頻器才能獲得1Hz的信號。分頻器實際也是計數(shù)器，本設計中所用的分菝器有兩個功能：一是產(chǎn)生標準1Hz的脈沖信號;二是提供校正電路的校正信號。因為74LS90是二-五-十進制計數(shù)器，所以采用三片計數(shù)器級聯(lián)就可以實現(xiàn)上述功能，即三片級聯(lián)可以獲得所需的頻率信號。電路圖如圖3所示。

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　　數(shù)字電子鐘需要兩個60進釗計數(shù)器分別作為“分”、“秒”計數(shù)器，還需要一個24進制計數(shù)器作“小時”計數(shù)器。60進制計數(shù)器采用一片74LS90和一片74LS161級聯(lián)實現(xiàn)。74LS161用作“秒計數(shù)器”個位，所以將其設計成十進制計數(shù)器，這里用反饋預置法實現(xiàn)。即當計數(shù)器計到1001時，將74LS161的QA端和QD端，分別接至一個與非門的輸入端，將與非門的輸出端送至預置端LD，這樣就可實現(xiàn)十進制計數(shù)?！懊胗嫈?shù)器”的十位用74LS90實現(xiàn)，所以將其設計成六進制的計數(shù)器，用反饋清零法實現(xiàn)。即當計數(shù)器計到0110時，將74LS90的QB端和QC端，分別接至一個與門的輸入端，將與門的輸出端送至清零端R01和R02，由此實現(xiàn)六進制計數(shù)功能。其電路圖如圖4所示。

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　　本設計中24進制計數(shù)器是用兩片74LS90級聯(lián)實現(xiàn)。先將兩片74LS90設置成十進制計數(shù)器，將它們級聯(lián)，然后用反饋歸零法實現(xiàn)24進翩計數(shù)。

　　譯碼是把給定的代碼進行翻譯，本設計將時、分、秒計數(shù)器輸出的8421BCD碼翻譯為相應的十進制數(shù)，并通過顯示器顯示。通常顯示器與譯碼器是配套使用的。我們選用的七段譯碼驅(qū)動器74LS48和共陰極數(shù)碼管。

　　在計時開始時，必須和標準時間校準，這一功能由校時電路完成。該電路實現(xiàn)對時、分的校準。校時的原理是：給被校的計時電路引入一個超出常規(guī)計時許多倍的快速脈沖信號，從而使計時電路快速達到標準時間。