姓名：段博学号：256班级：电气信息I类126
南昌大学实验报告
一.实验目的
1.了解数字钟的组成及工作原理；
2.熟练掌握组合逻辑电路以及时序电路的使用；
3.熟悉掌握555定时器和计数器，并利用其设计构成多谐振荡和分频电路
4.进一步熟悉并掌握Protel软件的使用数字钟综合设计与仿真
二．实验任务及要求
设计一个24小时制的数字钟，即能从00:00:00到23:59:59，能显示时、分、秒，并且具有校正功能，并要求用Multisim仿真软件进行仿真，用D_P软件制出PCB板
三．设计思路
数字钟实际上是一个对标准频率（1Hz）进行计数的计数电路。振荡器产生的时钟信号经过分频器形成秒脉冲信号，秒脉冲信号输入计数器进行计数，并把累计结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。秒计数器电路计满60后触发分计数器电路，分计数器电路计满60后触发时计数器电路，当计满24小时后又开始下一轮的循环计数。一般由振荡器、计数器、译码器、数码显示器等几部分组成。
振荡电路：主要用来产生时间标准信号，因为时钟的精度主要取决于时间标准信号的频率及稳定度，所以采用555振荡器来产生1HZ的信号脉冲
时间计数电路：有了“秒”信号，则可以根据60秒为1分，24小时为1天的进制，分别设
定“时”、“分”、“秒”的计数器，分别为60进制、60进制、24进制计数器，并输出一分，一小时，一天的进位信号。
译码显示电路：将“时”、“分”、“秒”显示出来。将计数器输入状态，输入到译码器，产生驱动数码显示器信号，呈现出对应的进位数字字型。
校时及复位功能：由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路可以对分和时进行校时。
四．实验内容及设计步骤
1.555构成的多谐振荡电路，如图：
由于f=1/(0.7(R1+2R2)C1)≈1Hz，故输出端out输出的信号频率为1Hz，满足实验要求
2.时间计数电路
①由于秒位和分位均为模60计数，故计数电路相同，相应计数电路如下图所示：
个位和十位军采用74LS161四位—二进制计数器通过反馈置数法进行计数，其中个位通过反馈1001到置数端，即从0000到1001再到0000，因此为模十计数器，同理分析十位的为模六计数器，中间通过一个非门进行级联使总电路为一个模610=60的计数器，刚好达到分秒计数的要求。
②小时位应为模24计数，具体电路图设计如下：
个位通过反馈1001置数构成模10计数，十位为自由计数，最后通过反馈十位的Qb，个位的Qc（即总的相当于十进制24）进行清零，从而实现总的模24计数，也便达到了小时计数的要求。
3.译码显示电路
如图直接使用四引脚的显示译码器分别对应连接到161的输出端显示器输出二进制对应的十进制数：
总电路如下图所示：
级联分析：秒位和分位之间利用一个四引脚的与非门将秒位的“59”引出接入分位的CP时钟控制端，即刚开始“00”到“58”分位CP端信号输入为0，当秒位变到“59”时CP2端变为1，秒位重新变为“00”时CP2又重新变为0，因此在变化过程中会产生一个下跳的脉冲，随即分位开始进位1，秒位每计数60位，分位即开始计数。同理可使分位没60计数向小时位进1，即产生一个下跳的脉冲。
4.校时及复位功能
如图引入开关S1、S2、S3，其中S2为复位控制开关，当S2拨到上方时，进行正常的计数，当其拨到下方时则由于异步清零进行“复位”，所有将置为0.
S1为分位校时控制开关，按一下将会使分位开始计数进行调时
S3同理为小时位校时控制开关
五．实验结果记录
用protel软件设计的原理图如下：
将上述实验原理图制成PCB板如下图所示：
仿真结果采样：
六．实验总结及心得体会
这次的完全独立制作数字钟过程是一个难得机会来锻炼自己独立思考能力与自学能力以及动手能力，在前期的画原理图、PCB图过程中均发现了许多自身的问题所在。心得体会：
1.在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。
2.此次实验主要在于加强对课本知识的理解和掌握，平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完实验，好多问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。
3、在制作PCB时，绝对要有足够的耐心并且要非常细心，因为看着那密密麻麻的线和元器件，稍微有点没耐心，布局布线根本没法进行下去，或者是布的特别零乱，不美观，所以必须要静下心来做好这一过程。