# digital_clock

**Repository Path**: xufelix8/digital_clock-hardware_test

## Basic Information

- **Project Name**: digital_clock
- **Description**: 多功能数字钟，能够进行整点报时，闹钟，日历，秒表功能的操作，编辑
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: MulanPSL-2.0
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 1
- **Forks**: 0
- **Created**: 2024-11-30
- **Last Updated**: 2025-02-01

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# 数字时钟

## 需求

- 四个按键;  
- 四位数码管显示;  
- 若干备用LED;  
- 使用CMOS芯片;  
- 唯一时钟源;  
  
## 功能

1. 必须删除无效的零;
2. 显示小时(2位), 分钟(2位), 秒(2位);
3. 显示星期几;
4. 准时闹钟:  
    当到达H: 59: 55 (6<H<23), 每秒钟响一次直到(H+1): 00: 00(整点音调更高);
5. 闹钟:  
    可以设置并响铃40秒, 在此期间可以通过按下任何按钮停止;
6. 计时器:  
    可以清零, 暂停, 并切换显示小时, 分钟, 秒, 毫秒;
7. 显示年, 月, 日.

## 功能解决方案

- 输入: 按钮信号, 多个不同频率需求的时钟信号.
- 输出: 显示位, LED信号, 蜂鸣器驱动信号(如需).
- 注意：按钮是高电平有效!!!!

### 单一时钟源

内部时钟(多谐振荡电路+晶振)和外部测试时钟.

### 模式切换

将当前模式ID输入到各个模块中, 并使用三态门作为各个模块的输出级, 连接至总线, 输出至LED.

### 删除无效零

使用数码管驱动芯片实现.

### 编辑某些内容

阻止时钟信号, 直接独立操控时钟.

### 基本时间计数器

SPVN计数器(60进制)

### 闹钟 & 整点报时

数据比较器比对时间, 用具有不同分频时钟源驱动无源蜂鸣器.  

### 计时器

无特殊要求

### YYYY-MM-DD显示

使用ROM和数据比较器, 构建逻辑电路计算闰年, 并在基本时钟清除时更新.

### 显示

红绿LED满足必要的显示需求.
独立模块用于4\*4位输入和4\*7位数码管显示输出.

## 芯片清单

| 功能 | 型号 | 类型 |
| :---: | :---: | :---: |
| 六反相器 | 4009BD_5V | CMOS |
| 四2输入或门 | 4071BD_5V | CMOS |
| 四2输入与门 | 4081BT_5V | CMOS |
| 十进制计数器 | 4017BD_5V | CMOS |
| 可预置BCD加/减计数器 | 40192BD_5V | CMOS |
| 四2输入与门 | 4081BD_5V | CMOS |
| 四2输入与非门 | 4011BD_5V | CMOS |
| 三3输入与非门 | 4023BD_5V | CMOS |
| 双JK触发器 | 4027BD_5V | CMOS |
| 双4输入与门 | 4082BD_5V | CMOS |
| 三3输入与门 | 4073BD_5V | CMOS |
| 四2输入或非门 | 4001BT_5V | CMOS |
| 三3输入或门 | 4075BD_5V | CMOS |
| 双4输入或非门 | 4002BT_5V | CMOS |
| 双3输入或非门 | 4000BP_15V | CMOS |
| 蜂鸣器 1000Hz | BUZZER 1000Hz |  |
| 蜂鸣器 5000Hz | BUZZER 5000Hz |  |
| 双3输入或非门 | 4000BD_5V | CMOS |
| 六反相器 | 4009BCL_5V | CMOS |
| 4位二进制全加器 | 4008BD_5V | CMOS |
| 四2输入或非门 | 4001BD_5V | CMOS |
| 8输入或非门 | 4078BD_5V | CMOS |
| 双4输入或非门 | 4002BD_5V | CMOS |
| 4-16线译码器 | 4514BD_5V | CMOS |
| N沟道MOSFET | 2N6660 |  |
| 六缓冲器 | 4010BC1_5V | CMOS |
| 4位数值比较器 | 4585BD_5V | CMOS |
| 双4输入或门 | 4072BD_5V | CMOS |
| 六缓冲器 | 4503BD_5V | CMOS |
| 六缓冲器 | 4503BCL_5V | CMOS |
| 四2输入与门 | 4081BP_5V | CMOS |
| 四2输入或门 | 4071BP_5V | CMOS |
| BCD-7段译码器 | 4544BCP_5V | CMOS |
| 双BCD计数器 | 4518BD_5V | CMOS |
| 单缓冲器 | NC7SZ126_5V |  |
| 单刀双掷开关 |   |  |

## 文件与模块

### 主电路

连接所有模块, 仅留下按键, 数码管显示, LED, 蜂鸣器在外面.使用总线连接模块.

### 显示模块

使用CD4544, 4\*5(控制数码管的四位BCD和熄灭控制)+2位输入(两个LED),  
输出驱动LED和4位数码管  

### SPVN计数单元

- 使用两个CD40192构建一个SPVN单元, 具有上升/下降时钟输入和3+4 BCD输出.
- 电路中的所有计数器必须连接到上电复位, 通过global connector实现.

### 时钟源

内部时钟源或旁路外部时钟源, 并将时钟脉冲分为所需的频率;

- 发出上电复位信号.

### 总线缓冲器

输出: 反相
延迟: 当输入变为高电平时, 输出会延迟大约80ms跳变为低电平, 用于防止在切换瞬间的总线冲突.

### 模式1: 基本计时器

- 按键功能分配

正常模式

| ID | 功能 |
| :---: | :---: |
| 0 | IO使能 |
| 1 | 切换秒数+周几/时+分 |
| 2 | 进入编辑 |
| 3 | 无功能 |

进入编辑

| ID | 功能 |
| :---: | :---: |
| 0 | 模式被切换后退出编辑 |
| 1 | 按顺序切换编辑选项 |
| 2 | 向上调整数值 |
| 3 | 向下调整数值 |

- 输入输出引脚

**输入**: 是否激活输入输出(一位), 按钮信号(三位), 所需频率的时钟线入口.  
**输出**: 22位输出信号进总线(4个数码管数据与亮灭, 2个二极管), 16位时间信号+1位进位信号进入模块间传输线;  

- 模块内包含整点报时所需蜂鸣器
- 进总线的信号需要三态门输出缓冲
- 编辑状态下红灯亮, 数码管1Hz闪烁  

包括小时, 分钟, 秒, 周几计数和编辑, 整点报时.

### 模式2: 日历

- 按键功能分配

正常模式

| ID | 功能 |
| :---: | :---: |
| 0 | IO使能 |
| 1 | 进入编辑 |
| 2 | 切换秒数+周几/时+分 |
| 3 | 无功能 |

进入编辑

| ID | 功能 |
| :---: | :---: |
| 0 | 模式被切换后退出编辑 |
| 1 | 按顺序切换编辑选项 |
| 2 | 向上调整数值 |
| 3 | 向下调整数值 |

#### 输入输出引脚

**输入**: 是否激活输入输出(一位), 按钮信号(三位), 所需频率的时钟线入口, 1位进位信号引出模块间传输线.  
**输出**: 22位输出信号进总线(4个数码管数据与亮灭, 2个二极管).

- 进总线的信号需要三态门输出缓冲
- 编辑状态下红灯亮, 数码管1Hz闪烁

包括每个月的正确日期计数(包括闰年), 以及编辑.

### 模式3: 秒表

- 按键功能分配

| ID | 功能 |
| :---: | :---: |
| 0 | IO使能 |
| 1 | 启动/暂停/复位 |
| 2 | 切换显示秒/时分 |
| 3 | 暂停时清零 |

- 输入输出引脚

**输入**: 是否激活输入输出(一位), 按钮信号(三位), 所需频率的时钟线入口.  
**输出**: 22位输出信号进总线(4个数码管数据与亮灭, 2个二极管), 7位时间信号+1位进位信号进入模块间传输线;  

基本计时器功能: 开始, 暂停, 重新开始, 清零 ,要显示到小时+分钟 or 00.00秒.  

- 进总线的信号需要三态门输出缓冲
- 编辑状态下红灯亮, 数码管1Hz闪烁
- 计时状态下绿灯亮

### 模式4: 闹钟

- 按键功能分配

正常模式

| ID | 功能 |
| :---: | :---: |
| 0 | IO使能 |
| 1 | 进入编辑 |
| 2 | 开启/关闭闹钟 |
| 3 | 无功能 |

进入编辑

| ID | 功能 |
| :---: | :---: |
| 0 | 模式被切换后退出编辑 |
| 1 | 按顺序切换编辑选项 |
| 2 | 向上调整数值 |
| 3 | 向下调整数值 |

- 输入输出引脚

**输入**: 是否激活输入输出(一位), 按钮信号(三位), 当前时间输入(8位), 所需频率的时钟线入口, 16位时间信号引出模块间传输线.  
**输出**: 22位输出信号进总线(4个数码管数据与亮灭, 2个二极管).  

启用或禁用闹钟, 响铃和停止, 编辑.