多功能数字钟设计报告
设定，对正常计时不会有影响。分进位信号在进位（59分）时为0，其余都为1.
1代表1Hz脉冲信号。
4.7 整点报时电路原理
按照要求，在59’53”时开始报时，在59’53”, 59’55”,59’57” 时报时频率为512Hz,59’59”时报时频率为1KHz。实验图中时分秒对应的符号如下表：
秒十位：SH 秒个位：SL 分十位：MH 分个位：ML 时十位：HH 时个位：HL 时位 HH[3] HH[2] HH[1] HH[0] HL[3] HL[2] HL[1] HL[0] 23 22 21 20 27 26 25 24 分位 MH[3] MH[2] MH[1] MH[0] ML[3] ML[2] ML[1] ML[0] 13 12 11 10 17 16 15 14 秒位 SH[3] SH[2] SH[1] SH[0] SL[3] SL[2] SL[1] SL[0] 03 02 01 00 07 06 05 04 表1 字符对应表
为使控制电路尽量简单，用卡诺图对3、5、7秒进行化简。如表1所示。
Q4Q3 Q2Q1 Q2 00 01 11 10 00 0 0 x 0 01 0 1 x 0 表2 整点报时卡诺图
11 1 1 x x 10 0 0 x x 化简后3、5、7秒控制电路的信号为Q4Q1(Q2?Q3)。
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59’50”为整点报时的共有部分，用6入与门实现。当报时时间到时，将逻辑结果与相应频率的脉冲信号相与后送入蜂鸣器。整点报时电路如下：
0605inst407NOTAND3OR2AND3LOWinst5000210121714inst8AND604inst6512HZinst101KHZ0407inst15LOWalarmHIGHinst91OR3AND3HIGHAND2inst16输出驱动蜂鸣器OUTPUTSOUND92
图28 整点报时电路图
说明：图中alarm为闹钟报时信号，闹铃时间未到时alarm=0.
4.8 闹钟设定电路原理
闹钟设定时，需要外部信号输入，让数字钟进入闹钟界面，且要保证在设定闹铃时数字钟能够正常工作。本电路在设计中让按键具有复用功能，即用校时校分开关来设定闹钟时间的时位和分位，这就要求在设定闹铃和数字钟的校时校分功能互不影响。本实验用K5键作为闹钟设定使能键。K5=0时，正常计时；K5=1进入闹钟设定状态。设定闹铃时间电路和计时电路中的校时校分的原理基本一致，不同之处在于，在闹铃设定完毕返回时间显示状态时获其他任何没有重新设定闹铃状态时，闹钟时间都不会改变。另外，在闹钟设定中，分位对时位没有进位。
闹钟设定电路如下：
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0SWITCHK5INPUTVCCKEY52KKEY5INCPinst7OUTKEY5KEY4KEY31K3INPUTVCCKEY32KINCPinst6OUTMS60CPCORDTH[0]TH[1]TH[2]TH[3]TL[0]TL[1]TL[2]TL[3]inst2VCCAND3inst0SWITCHinst1h24201011121314151617AND310SWITCHK4INPUTVCCCPRDKEY42KINCPinst8OUT1HZINPUTVCC1sh[0]sh[1]sh[2]sh[3]sl[0]sl[1]sl[2]sl[3]212223242526272KHZINPUTVCC2Kinst3
图29 闹钟设定电路图
封装子模块为：
图30 闹钟设定电路封装图
说明：K5：闹铃使能开关；K3：分设定开关；K4：小时设定开关；1HZ：1Hz脉冲输入端；2KHZ：2KHz脉冲输入端；
MH：闹钟分十位；ML：闹钟分个位； HH：闹钟时十位；HL：闹钟时个位。
4.9 音乐产生电路原理
音乐是有不同频率的音频信号送入蜂鸣器产生的，要获得音乐效果，首先要获得音频，这个由音频电路产生；其次要让音频按照乐谱顺序依次发声，这个由译码器完成；最后，要让闹铃声在每次闹铃时都从头开始播放，所以需要带清零功能的循环计数器用来作为译码器的输入。将依次选中的位和对应频率脉冲相与之后输出至蜂鸣器就可以产生音乐效果。
本实验中音频对应为：
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音符 音频 K62（0） 1（1） ??1（2） 0.5khz 2（3） 1khz 3（4） 2khz 0.125khz 0.25khz 表3 音符音频对应表
1表中（）内数字为实验中代表（）前音符的数字，因为实验中不方便用?这
样的符号表示。
本实验中音乐是《欢乐颂》，取其开头一段：
1 1 2 3 3 2 1 1 2 2 1 1 2 2 2 2 ???????? 1 1 2 3 3 2 1 1 2 2 1 1 1 1 1 1 ???????? 表4 乐谱
实验中对应的符号应为：
2 2 3 4 4 3 2 1 0 0 1 2 0 0 0 0 4.9.1 音频电路 2 2 3 4 4 3 2 1 0 0 1 2 1 1 1 1 表5 对应表 音乐电路图为：
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8AND2Y00Y002Y012Y023Y034Y044Y053Y062Y071OR8M32ABLE1HZ5-32YIY0Y1Y2Y3Y4I0I1I2I3I4Y00Y01Y02Y03Y04Y05Y06Y07Y08Y09Y10Y11Y12Y13Y14Y15Y16Y17Y18Y19Y20Y21Y22Y23Y24Y25Y26Y27Y28Y29Y30Y31Y01Y02Y03Y04Y05Y06Y07Y08Y09Y10Y11Y12Y13Y14Y15Y16Y17Y18Y19Y20Y21Y22Y23Y24Y25Y26Y27Y28Y29Y30Y318AND2Y162Y17Y12Y183Y194Y204Y213Y222Y231OR8RDCPinst60125KINPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCINPUTVCCINPUTVCC012341HZABLE025K05K10K20K1HRDA0A1B0B1C0C1D0D1E0E1F0F1G0G1H0H1inst1OUT0OUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7inst8A0A1B0B1C0C1D0D1E0E1F0F1G0G1H0H1inst2OUT0OUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7Y4inst98AND2Y080Y090Y101Y112Y120Y130Y140Y150OR88AND2Y240Y25Y20Y261Y272inst10Y281Y291Y301Y311OR8Y1OR4Y2Y3Y4instA0A1B0B1C0C1D0D1E0E1F0F1G0G1H0H1inst4OUT0OUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7A0A1B0B1C0C1D0D1E0E1F0F1G0G1H0H1inst5OUT0OUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7Y3inst11OUTPUTOUTinst12
图31 音乐产生电路图
音乐产生电路封装模式为：
MUSIC0125K025K05K10K20K1HRDinst92OUT 仿真波形为：
图32 音乐产生电路封装图
图33 音乐产生电路仿真波形图
音频电路就是分频电路，用来获得所需音频。原理同脉冲电路。
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