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本文概述：1.设计目的2 .数字时钟的功能和要求3 .主要部件的制作4 .设计原理5 .各部分的原理分析(1)晶体振动电路(2)分频电路(3)计数显示部分(4)解码显示部分(5)校准时电路(6)全点报时电路)7)显示部分
纯数字芯片和晶振电子表具有准确准确的对时功能
1 .设计目的(1)掌握数字电子表的设计方法；
)2)掌握常用数字集成电路的功能和使用；
)3)巩固数字电路理论知识，掌握逻辑电路和真值表的绘制方法；
2 .数字钟的功能及要求(1)该电子钟项目为信号电路、计时电路、对时电路、报时电路及显示电路部分；
)2)用数码管表示时，分、秒；
(3)通过按下按钮，每分钟、秒进行设定调整时。
)4)可实现一时报时功能，每一时滴一级提示音(持续5s )；
)5)要求行走时准确
)6)总体设计尺寸在10*10cm以内，各模块布局合理；
3 .制作主要零件号零件件数1cd 451832 CD 45116374 ls 7414 CD 40601574 ls 321674 ls 081774 ls 2038共阴数码管64。 设计原理晶体振荡器和分频器生成稳定的校准时信号和“秒”的计时信号，对“秒”的计时信号进行60进制计数，形成“秒”的计时信号，进而对“分”定时信号进行60进制计数，形成“时”定时信号和分计数值，进而解码秒计数值、分计数值、时计数值显示时刻。 全时报用组合逻辑电路完成。
5 .各部分原理分析(1)晶振电路脉冲发生器是数字钟的核心部分，其精度和稳定度决定着数字钟的质量，通常对来自晶振的脉冲进行整形、分频，得到2Hz的秒脉冲。 如果石英振动为32768 Hz，则14次2分频就能得到2Hz的脉冲输出。
)2)分频电路振荡器产生的频率较高，因此需要屏幕电路才能得到秒脉冲。 本实验使用32768HZ晶体振荡器产生时钟脉冲，但实验所需的是标准的秒脉冲信号，因此用74ls74进行2分频，得到了标准的1HZ信号。
)计数显示部分秒、分、时、日计数器
这部分电路使用中型集成电路CD4518实现了秒、分、时的计数。 其中，秒、分钟为60进制，小时为24进制。 从图3可以看出，秒、分两组计数器完全相同。 计数到59后，另一个脉冲变为00，重新开始计数。 在图中，利用“异步清除”反馈到/CR端，实现了1位10进制、10位6进制的功能。
时计数器是二十四进制，开始计数时，一位用十进制计数。 计数到23时，应该会有另一个脉冲来，返回“零”。 因此，在此，必须完成1位为10进制的计数，并且在高低位满足“23”这一数字之后，清除时计数器。 图中，采用10位的“2”和1位的“4”相后清除。
计数器芯片采用了CD4518，CD4518驱动器是用于与8421BCD编码计数器进行协作的7级解码驱动器。 CD4518是一个双BCD同步加法计数器，由两个相同的同步4级计数器组成。 CD4518针功能(针功能)如下。
1CP、
2CP :时钟输入端子。
1CR、2CR :清除侧。
1EN、2EN :计数许可控制端。
1Q0~1Q3:计数器输出端。 2Q0~2Q3:计数器输出端。 Vdd :正极电源。 Vss :地。
CD4518是同步加法计数器，一个封装包含两个可交换的2/10进制计数器，其功能引脚分别为1~7和9~{15}。 9脚或10脚(、4路BCD码信号输出) 3脚~6； {11}脚~{14}脚)。 CD4518控制功能： CD4518具有两个时钟输入端子CP和EN，当从CP输入时钟上升沿触发信号时，EN端子为高电平(1)，当从EN输入信号时，CP端子为低电平(0)，
同时复位端子Cr也保持低电平(0)，只有满足这些条件时，电路才变为计数状态，否则不动作。
如果串行级联了几个CD4518，则尽管一个CD4518是并行计数，但它总体上是串行计数。 另外，CD4518上没有设置进位端子，但可以将Q4用作输出端子。 发现有人错误地将1级Q4端子连接到2级CP端子上，结果计数变为“逢八进一”。 这是因为，Q4通过CP8引起正跳跃，所以其上升沿不是进位脉冲，只有其下降沿成为“全部十进制”的进位信号。 正确的连接方法是，将低位的Q4端子连接到高位的EN端子，将高位计数器的CP端子连接到USS端子。
)解码显示部分解码是指翻译给定的代码的过程。
CD4511段显示器解码器/解码器IC CD4511是用于作为BCD解码公共阴极LED段显示器的封装。 其引脚图，如图1和真值表图2所示，各引脚的功能如下。
(LT )用于灯泡测试
当LT=0，则不论其它输入状态为何，其输出abcdefg=1111111，使七段显示器全亮，即显示8，以便观测七段显示器是否正常。当LT=1，则正常解码。BI：空白输入控制，当BI=0 (LT 为1 时) 则不论DCBA 之输入为何，其输出皆为0，即七段显示器完全不亮，此脚可供使用者控制仅对有效数据译码，避免在无意义的数据输入时显示出来造成字型的系乱LE：数据栓锁致能控制；在CD4511 中，不但具译码功能，更具有数据栓锁的记忆功能。
当LE=0 时(LT=1 且BI=1)，DCBA 数据会被送入IC 的缓存器中保存，以供译码器码；当LE=1 时，则IC 中的暂存器会关闭，仅保存原来在LE=0 时的DCBA数据供译码器译码。换句话说当LE=1 时，不论DCBA 的输入数据为何，皆不影响其输出，其输出abcdefg 仍保留原来在LE 由0转为1
校时电路采用按键来实现，由于是全硬件搭建的电路，使用无法采用程序方式来消抖，这里采用硬件消抖，由于在校时的时候是直接给CD4518cp端电平，但是cp端接在前级的清零端上，使用这里采用或门方式，无论是后级送过来的脉冲或者是按钮送过来的都可以给计数器脉冲，达到校准时间的目的。
当时间到达整点的时候，时钟分钟和秒钟分都为0，然后秒钟的十位为0，个位从0-5，这里先用四输入或非门电路将分钟的十位和个位0信号还有秒钟十位的0信号先获取，这里全0得1，然后秒钟个位0-5秒分两次叫，0-2发出滴滴，4-5发出滴滴，3秒会听一下，更符合平常时钟报时的设计，这里我们获取1-2，4-5的真值表，0001，0010，0100，0101，将他们通过公式法化简得出结果，然后接入电路，最后需要的是滴滴的间断声，所以最后在输出端通过或门耦合了CD4060的一路2HZ的脉冲，电路展示如下，全部仿真模型将放在附录里面。
数码管一般为一位数字加一个小数点，我将第三个数码管与滴五个数码管倒置过来正好达时分秒中间间隔的目的，并且将小数点接如1HZ脉冲用三极管来驱动，中间小数点就达到了1HZ频率闪烁的目的。
对于第三个与第五个数码管与cd4511接线如下：
1， 焊接先准备好材料（具体材料见bom表），这样在焊接的时候可以有效的减少焊接调试时间，下面开始焊接，首先将电源电路焊接好，先不焊接其他的，先将电路电源电路和脉冲电路焊接好，电源电路有一个二极管，这个二极管是用肖特基二极管当防反接二极管，推荐采用SS24,SS14,SS34,如果没有可以用普通二极管或者直接用焊锡丝短接，但是如果直接短接一定要注意电解电容不要焊接反，不然会发生爆炸危险，当电源灯亮起时将CD4060芯片及其外围电路焊接好，然后用示波器钩晶振的上面那个引脚，当频率在32768HZ的时候说明晶振起振切工作正常，实际展示如下。
2， 下面进行显示部分的焊接调试，首先先将按键电路和74ls08，74ls32焊接好，然后将秒钟的CD4518和两个CD5411进行焊接，最后将数码管焊接上去，注意：第三个数码管和第五个数码管在焊接的时候记得反过来。
8.调试注意事项
1． 焊接时注意每个引脚都焊接好，因为用了比较多的芯片，也要注意不要将芯片焊反焊错，不要出现虚焊，尤其是测试出问题的时候先检查这些问题。
**2． 晶振电容和电阻记得不要参数焊错，不然会导致不起振，**如果没有一样的参数的电容电阻可以用差不多大的，但是不能相差太大。
3． 每个芯片旁边的旁路电容和电源电容记得要焊接好，旁路电容为了避免电源信号不稳定的时候出现未知错误，电源电解电容为了避免在供电稳定的时候让电路保持电压稳定。
4． 数码管第三个和第五个记得要反过来接，焊上去就不好拆了。
5． 报时电路在第三秒的时候会停顿一下，为正常现象，设计时候这样设计的。