數字鐘設計方案比較研究

陳均燕　唐渝涵　何鑫　陳龍

摘? 要：在生活中的各種場合經常要用到數字鐘，現代電子技術的飛躍發展，各類智能化產品相應而出，數字電路具有電路簡單、可靠性高、成本低等優點，本設計就以數字電路為核心設計數字鐘邏輯電路。數字鐘是一個將“時”、“分”、“秒”顯示于人的視覺器官的計時裝置。它的計時周期為24小時，顯示滿刻度為23時59分59秒，另外應有校時功能和報時、整體清零等附加功能。其主干電路系統由秒信號發生器，時、分、秒計數器，譯碼器及顯示器，校時電路，整體清零電路，整點報時電路組成。

關鍵詞：計數;顯示;譯碼;校時;報時

引言：數字電子鐘是一種用數字顯示秒、分、時、日的計時裝置，與傳統的機械鐘相比它具有走時準確，顯示直觀，無機械傳動裝置等優點因而得到了廣泛的應用小到人們日常生活中的電子手表大到車站碼頭機場等公共場所的大型數顯電子鐘。通過設計與實驗調試，了解數字電子鐘邏輯電路設計的方法，進一步理解設計方案與設計理念，擴展設計思路與視野。

一、設計背景

現在是一個知識爆炸的新時代。新產品、新技術層出不窮，電子技術的發展更是日新月異?？梢院敛豢鋸埖恼f，電子技術的英語無處不在，電子技術正在不斷改變我們的世界。但在這快速發展的年代，時間對人們來說越來越寶貴，在快節奏的生活時，人們往往忘記了時間，一旦遇到重要的事情而忘記了時間，這將會帶來很大的損失。因此我們需要一個定時系統來提醒這些忙碌的人。數字化的鐘表給人們帶來了極大地方便。

近些年，隨著科技的發展和社會的進步，人們對電子鐘的要求也越來越高，傳統的時鐘已不能滿足人們的需求。多功能電子鐘不管在性能上還是樣式上都發生了質的變化，有電子鬧鐘，數字鬧鐘等等。但是在多功能電子鐘中的應用已是非常普遍的，人們對電子鐘的功能及工作順序都非常熟悉，卻很少知道它的內部結構以及工作原理。

自從人類有了時間的概念，對時間的要求變得越來越精確。而原先的機械表無法滿足現代人們的緊張需求，于是產生了更直觀、更準確的電子鐘。

二、總體方案設計

通過查閱大量相關技術資料，并結合自己的實際知識，我主要提出了兩種技術方案來實現系統功能。下面我將首先對這兩種方案的組成框圖和實現原理分別進行說明，并分析比較它們的特點，然后闡述我最終選擇方案的原因。

（一）方案比較

1、方案一

此方案主要由六個模塊組成：脈沖產生模塊、時鐘計數及顯示模塊、校時模塊、整點報時模塊、鬧鐘時間設置模塊、鬧鐘比較模塊。因為本次設計的是數字鐘，所以主要分為兩個大的模塊：鬧鐘設置和時鐘計數及顯示。通過脈沖產生模塊，為主電路提供頻率為1Hz的恒定脈沖;通過時鐘計數及顯示模塊實現顯示功能;通過整點報時模塊，實現發聲鬧鐘的功能;校時模塊，當計數到需要校正的時間時，使計數器轉入正常計數，實現校時功能。原理框圖如圖1所示。

2、方案二

本方案主要分為四個模塊：單片機，顯示電路，報時電路，輸入鍵盤。此系統的輸入是通過獨立式鍵盤來完成的，更簡單操作容易;處理模塊（單片機）我們可以選用STC89C52芯片實現，這個芯片更簡單，且功能強大;顯示電路有兩個選擇：數碼管和1602液晶顯示器。原理框圖如圖2所示。

（二）方案論證

各種方案都可行。

方案一：多采用集成電路，對于現在我們這種剛接觸電路設計的新手來說，更容易明白其原理和設計操作。各模塊聯系緊密，邏輯性更強且多用集成電路，實用性更強，讓我們可以理論實踐相結合，但其難點在于集成電路引腳較多且功能不同，使各模塊之間連線復雜，實現電路原理圖繪制時，一出現連錯現象。

方案二：采用單片機，功能強大且操作更簡單;采用按鍵輸入的方法，使電路更容易獲得，更容易控制。但其難點在于單片機設計編程等技術方法，是出于現階段的我們還未涉及到的。

（三）方案選擇

方案一具有很強的邏輯性和很強的實用性，在目前只學習了數字電子技術以及模擬電子技術的基礎上，方案一無疑是可操作性和邏輯性最強的。方案二雖然因單片機的存在功能會更強大，很多功能可以直接通過軟件實現而不需要用到復雜的邏輯，但因為本次電路設計不允許使用單片機且現階段的我們未涉及單片機電路，所以選擇方案一。

參考文獻：

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