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2024年3月12日发(作者：)
数字电子钟
一、设计目的
数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟
相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此
得到了广泛的使用。
数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序
电路。
因此，我们此次设计与制做数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制
作数字钟.而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集
成电路的作用及实用方法.且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路.通过它
可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法.
二、设计要求
1.时钟功能：具有可选的24h（小时）或12h（小时）的计时方式，显示时、
分、秒。
2.具有快速校准时、分、秒的功能。
3.能设定起闹时刻，响闹时间为1min,超过1min自动停止；具有人工止闹
功能，止闹后不再重新操作，将不再发生起闹。
4. 要求电路具有整点报时功能。
三、原理框图
1．数字钟的构成
数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。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，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路
构成数字钟。
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（a） 数字钟组成框图
2．晶体振荡器电路
晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Ｈz的方波信号，
可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟
都使用了晶体振荡器电路。一般输出为方波的数字式晶体振荡器电路通常有两
类，一类是用ＴＴＬ门电路构成；另一类是通过ＣＭＯＳ非门构成的电路，本次
设计采用了后一种。如图（b）所示，由ＣＭＯＳ非门Ｕ１与晶体、电容和电阻
构成晶体振荡器电路，Ｕ２实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形
转换为较理想的方波。输出反馈电阻Ｒ１为非门提供偏置，使电路工作于放大区
域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容Ｃ１、Ｃ２与晶体构成
一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个１８０度相移，
从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频
率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。
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