數字電子鐘是用數字集成電路構成并有數字顯示特點的一種現代計數器，與傳統的機械計時器相比，它具有走時準、顯示直觀、無機械磨損等，因而廣泛應用于車站、碼頭、商店等公共場所。目前，數字電子鐘的設計，主要是采用計數器等集成電路構成，由于所用集成電路多。連線雜亂，不便閱讀。本文采用層次電路設計，將各單元電路設計成層次電路，這樣每個單元電路和整體電路連線一目了然，既美觀也便于閱讀，還有利于團隊設計，因每一層次電路為一獨立電路，便于獨立設計和修改。

1 設計任務

（1）電子鐘能顯示“時”、“分”、“秒”；

（2）能夠實現對“時”、“分”、“秒”的校時。

2 整機框圖

數字電子鐘主要由秒信號發生器、“時、分、秒”計數器、譯碼顯示器、校時電路等組成。秒信號發生器主要由石英晶體振蕩器或555振蕩器分頻后得到；秒、分都是60進制，故由60進制計數器構成；時為24進制，即由24進制計數器構成；顯示部分由譯碼和數碼顯示構成；校時電路由門電路和開關等構成。整機框圖如圖1所示。

3 各部分電路設計

3．1 秒、分、時計數器

秒、分計數采用60進制計數器，時采用24進制計數器。它們都是8個BCD碼輸出，1個進位輸出，1個時鐘脈沖輸入。在設計層次電路時，皆可設計為1個輸入端，9個輸出端。在Multisim仿真軟件中，執行Place／New Hierachical Block命令，在FiIe Name Of Hierachical Block中填入你要設計的電路名稱，如“60進制計數器”等，再根據需要在輸入、輸出端口數中填寫所需數字，點“OK”后，即得如圖2所示電路層次模塊。雙擊它，得到圖3所示窗口，點Edit HB／SC對其內電路進行設計。若要進行修改，同樣采用以上步驟。

由此，采用4518十進制計數器，設計了60進制和24進制的計數器，計數器的內部電路分別如圖4、圖5所示。

3．2 校準電路

同樣的方法，設計校準電路的層次電路時，設計為6個輸入口、3個輸出口，其內部電路如圖6所示。為便于使用，將校準開關外接。

校時電路工作過程如圖7所示，正常工作情況下，J3斷開，J1，J2閉合，秒脈沖進入計數器。當需要對秒進行校正時，閉合和斷開J3，直到需要的數字為止；需要對分校正時，J3處于閉合的情況下，斷開J2，秒脈沖進入到分計時，則分計數器快速計數，直到顯示的時間為需要的數字為止，再閉合J2；同理，可以對時進行校正。

4 整機電路安裝調試

在Multisim中，執行Place／Hierachical Block命令，找到已存儲的層次塊，點打開即可出現在電路模扳中，再在元件庫中找出信號發生器和數碼顯示器。本例中采用現成的信號發生器，可以將信號頻率設置為較高頻率，以便快速調節。數碼顯示器直接采用16位數碼顯示管，因本例中不會出現大于9的數碼，即使初始可能出現，可以通過校時電路快速調節為所需數字。

為使各電路接線后能順利工作，對各層次塊可以先分別測試其功能。將信號發生器分別接入60進制和24進制計數器層次塊，其輸出接數碼管或示波器看其是否能完成其功能。對其校準電路，只有當整機電路接好后，按校準電路所說工作方式，看是否能起到時、分、秒的校準。本例中各模塊皆能完成其功能，接好整機電路后，能完成所需功能，故本例數字電子鐘滿足設計任務。

5 結語

采用層次電路設計方法，對數字電子鐘進行了設計，較好地完成了該電路的設計任務。整機電路連線美觀，各部分電路功能明確，便于理解整體電路的構成、工作原理等。在數字電路及其他更多的課程中都涉及到較復雜的電路設計，若是采用層次電路設計方法，既便于對電路的理解，也便于團隊協作，共同完成設計任務，故而層次電路設計方法將會廣泛地應用在大型復雜電，路系統的設計中。
責任編輯；zl