（1）时间显示：时间以二十四小时为一个显示周期，显示时、分、秒；

（2）校时功能：可以分别对时、分进行单独校时及清零，对秒清零，使其校正到标准时间；

（3）整点报时：计时过程中具有报时功能，每当时间到达整点前5秒进行五次蜂鸣报时，以示提醒。

结构功能如图2-1。

图2-1 结构功能图

2。3设计原理来自优I尔Y论S文C网WWw.YoueRw.com 加QQ7520~18766

整个数字电子钟可分为六个模块，分别为秒信号发生器模块、计数器模块、译码器模块、显示器模块、报时电路模块、校时电路模块，整体来看，其实就是一个对1Hz标准频率进行计数并显示的计数显示电路。由于初始的计数时间不可能与当前的标准时间一致，所以电路上再添加一个校时电路以达到调整到标准时间的目的。

整个电路中，1Hz秒脉冲信号由秒脉冲发生器提供，然后输出送入到秒计数器，每当秒计数器计满60秒后向分计数器进1位，同样的道理，每当分计数器计满60分后向时计数器进1位，而时计数器按照24小时循环规律计数，每计时即将进位到24时，在下一秒复位为零点，这样就在硬件上实现了24小时循环计时，但是这只是隐形上实现了计时，还不能为人所直观感受到，所以要利用显示器件来显示才能被人所获取。但显示器有自己的显示规则，所以显示之前还需要先翻译成显示器实现显示所需要的规则，翻译的职责就由译码器来担当，也即将计数器的计数结果，经译码器送入显示器，驱动显示器显示当前计数得到的数字，也就是想要的结果——时间。由于秒信号产生电路产生的时间与标准时间存在着一定误差，所以还需要附加一个校时电路，当时间存在误差时，可以用校时电路来单独进行校时、校分和秒的清零[12]。整个数字时钟主电路框图如图2-2所示

图 2-2 数字时钟整体设计框架图

3  详细设计

3。1秒信号产生电路 

整个数字电子钟系统的六个模块中，最重要的也是最基本的模块就是秒信号产生电路模块，这部分电路就相当于是数字电子钟的心脏部分，只有心脏稳定工作，其他部分才能发挥作用，不然只能是一个空壳。然而获得稳定、精确的秒信号方法的电路多种多样，每一种电路各有千秋，各有优劣，适用于各种要求的不同工作场合。接下来主要介绍石英晶体振荡器电路、CC4060秒信号产生电路、555定时器多谐振荡器电路这三种秒信号产生电路，经过优缺点比较，再结合本次设计的实际需要，最终为本次设计选择一个电路作为整个设计电路的秒信号发生器。

3。1。1石英晶体振荡器电路

在化学组成成分上，石英晶体的主要成分是二氧化硅，二氧化硅的物理、化学性质都很稳定，Q值也很高，因此石英晶体的选频特性很好，由其构成的振荡器电路能提供有一个极为稳定的串联谐振频率。而电路的振荡频率只取决于石英晶体的振荡频率，所以用石英晶体振荡器电路作为秒信号发生器能够提供精确的时基信号。为了更好的理解此电路，举如下例子，电路中用二级反相器、石英晶体组成多谐振荡电路。电路如下图3。1-1所示。

图3。1-1 石英晶体振荡器电路

本电路优越于其他电路的部分是能够提供及其稳定的频率，可精确到小数点后六位，若采用辅助温度补偿，其频率稳定度更高。该电路的明显缺点就是线路复杂，制作成本高。因此在对时钟频率要求极高的电路中可选用此方法[13]。

3。1。2 CC4060秒信号产生电路

CC4060是常用的14级二进制串行计数器/分频器，其由14级分频器和振荡器两部分组成。振荡器外接石英晶体构成振荡器，频率为32768Hz，经14级分频后频率为2Hz，再将2Hz信号进行二分频，就可以得到1Hz秒时基信号，其中D触发器元件选用74LS74。电路如图3。1-2所示。