论文导读：数字电路时钟实验电路的设计方案种类很多，但大多是静态显示电路。本设计是一种动态显示的数字时钟，使用4位LED数码管，可显示小时和分钟，电路功耗低、显示器件寿命长。制作时最好先做好PCB板，排板时要注意元件之间的间隔，不要太近，以免影响安装。
关键词：时钟，设计，安装
数字电路时钟实验电路的设计方案种类很多，但大多是静态显示电路。本设计是一种动态显示的数字时钟，使用4位LED数码管，可显示小时和分钟，电路功耗低、显示器件寿命长；采用4.19MHz晶振荡作为时基，计时非常准确；用加速输入脉的方法进行调时、调分，使时间调整更加方便准确；全部使用CMOS集成电路，减少整机功耗，提高了可靠性；虽然动态扫描显示的电路相对比较复杂，但作为实验电路，它用到数字电路各部分知识，如振荡电路、分频电路、计数电路、译码电路、动态显示电路及控制电路等，对于刚刚学习过电子技术基础的学生来说，是非常适合的，对电子爱好者学习电子电路设计也是很适用的。
一、电路组成及工作原理
图1为时钟电路的原理图。整个电路可按功能分为1HZ信号发生电路、计数电路、译码电路、动态扫描显示电路及调时、调分控制电路这五部分。免费论文。
图1 动态扫描时钟电路原理图
1.1HZ信号发生电路
这部分电路由4060和4040这两块CMOS集成块以及4.19MHZ晶体振荡器组成。4060和4040都是14位分频器，但是4060的内部，在（10）和（11）脚之间有一个非门。这个非门与晶振、R11、C1、C2组成振荡器，产生4194304Hz的脉冲，经4060的14分频，再经4040的8分频，从4040的（13）脚输出1HZ信号。同时在U2的（7）脚输出64HZ信号，（9）脚输出128HZ信号。1HZ信号供给计数电路，同时经U12D，作为显示器“冒号”闪烁的驱动信号。64HZ和128HZ信号供给动态扫描电路使用。
2.计数电路
计数电路由3片4518和1片4081组成。4518双是十进制BCD计数器，可以以BCD码的计数方式记录输入脉冲的个数，还可以用处理复位端的方法变成为2到9进制的计数器；用一块4518中的两个计数器，可以接成2到100进制的计数器。这里，秒、分、时计数分别用1片4518和1片与门构成六十进制或二十四进制的计数电路。分、时计数信号经过控制电路向上传递。以秒信号计数为例，秒信号由U4A 4518的（2）脚输入，分计时信号由与门U12C（4081）的（10）脚输出。
3.四个位动态扫描电路
这部分电路由两片4539和一片4555构成。4539为双四选一电路，4555为双四路数据分配器。从64HZ、128HZ信号产生电路中，4040的（7）、（9）脚引出的时序控制信号决定了在每一个瞬间，两个4539和4555输出时计数器“时十位”、“时个位” 还是“分个位”的输出信号。两个4539的四个输出端和4555的输出端分时轮流输出这四个“位”的信号，从而实现了动态扫描。
4.译码、驱动、显示部分
该电路中，SM420564型芯片时4位共阴极LED动态数码显示器，器段驱动电流为5 mA～10 mA，故可由4543七段译码器直接驱动。免费论文。又因本设计为四位共阴极动态扫描，所以位驱动电流要求较大，这里用4069作为位反相驱动器。
5.控制部分
本电路的控制即为调整分和时的电路。只要按住调时按钮（分为S2按钮，时为S1按钮）。显示器上的分（时）显示数字就会不断地加1，每秒加一次。当加的数字到位后松开按钮即调整完毕。
调整电路由4085（双与或非门）、非门、按钮、电阻、电容组成，其原理为（以分调整为例）：当不按按钮S2时，非门U9B输出端为高电平。与或门的输出端输出的是从秒计时电路引来的分计时信号，此时为时钟正常工作状态。但按下按钮时，非门的输入端为高电平，与或门的输出端输出的是1HZ的秒计时信号，此时分为调整状态，C4为去抖动电容。免费论文。
二、安装与调试
本电路虽较为复杂，但结构紧凑，几片集成块几乎都已物尽其用。制作时最好先做好PCB板，排板时要注意元件之间的间隔，不要太近，以免影响安装。整个电路可安装在一块6㎝×8㎝的印刷电路板上。
装配时只要元件位置插放正确，无虚焊，则不需特别的调试，即可一次成功。因4000、4500系列是CMOS集成块，其工作电压为3V～18V，所以只要适当调整电压，就可以调整显示器的亮度，但调整时要注意整机电流不要超过130mA。
参考文献:
1.谢自美.电子线路设计 实验测试 (第二版).武汉:华中科技大学出版社,2002
2.电子电路大全(合订本).北京:中国计量出版社,1991.
3.荀殿栋,程宗汇.实用数字电路设计手册.北京:电子工业出版社,1995.
4.康华光.电子技术基础(第四版).北京:高等教育出版社,1999.
5.赵保经.中国集成电路大全CMOS集成电路分册.北京:国防工业出版社,1985.
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