生动形象的教学用电子钟

笔者在教学中，设计了一套教学实验用“电子钟”电路。此线路包括七段数码显示器ＢＳ２０５和循环彩灯电路，实验显示生动有趣，各部分原理简单，适宜学生直接观察“编码器”、“译码器”、“寄存器”、“计数器”等逻辑电路的工作原理。如果将其与实验室专用的电子器件插件配用，不用焊接即可引导学生自由组合和拆卸。各部分可以单独或配套演示，稍作改进便可作为室内的装饰钟（用较大型壁挂式七段数码显示器取代ＢＳ２０５），例如四个循环灯可为“新春快乐”，“开业大吉”等字符。电路如附图所示，工作原理如下。
一、译码显示部分
七段显示器为共阴极数码管ＢＳ２０５，完成０至９的显示。Ｔ３３７为七段译码集成电路，该电路的作用是将ＡＢＣＤ端输入的０至１００１的二进制数翻译为０至９的十进制数码，送给ＢＳ２０５显示。
二、计数部分
ＣＴ７４ＬＳ１６０为十进制计数器，当ＬＤ＝１时进行十进制计数；当ＬＤ＝０时，完成预置数码功能。用于“秒钟、分钟、时钟”的个位计数时，不需作任何改进。但用于“秒钟、分钟”的十位计数时，必须逢“６”（即０１１０）进１且清零。在电路中，用“与门”Ｔ２和Ｔ４完成逢“６”（即０１１０）进１，再用“非门”Ｔ３和Ｔ５完成逢“６”（即０１１０）清零。用于“时钟”计数时，必须逢“２４”（即００１０ ０１００）清零，电路中用“与非门”Ｔ１完成。
三、时间设置（预置）
当ＣＴ７４ＬＳ１６０上的ＬＤ＝０时，处于预置状态，８４２１编码器将０至９（由开关Ｋ７～Ｋ１６实现）的十进制数编码为二进制数作为ＣＴ７４ＬＳ１６０计数器的预置数。
四、计数脉冲的产生
附图中的５５５定时器组成计数脉冲振荡器，按附图中外围元件参数，振荡周期Ｔ＝１秒，正好用作秒钟计数。
五、循环灯原理
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４为四个交流２２０Ｖ灯箱，组成循环灯负载。Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４为四个晶闸管，组成四个灯箱的开关器件。ＣＴ７４ＬＳ１９４为四位二进制寄存器。当Ｍ１和Ｍ０为１时，处于并行输入状态，此时若输入脉冲，则得Ｄ０Ｄ１Ｄ２Ｄ３＝１０００，Ｑ０Ｑ１Ｑ２Ｑ３＝１０００。再将Ｍ１接地（闭合Ｋ１８），即Ｍ１＝０，寄存器处于右移输入状态，在输出端１０００中的高电平“１”从左到右形成循环。此电路的控制脉冲是周期为１秒的计时脉冲，所以彩灯的闪烁时间间隔为１秒。
电路中Ｖｃｃ均用５Ｖ直流电源。电路及开关看起来繁琐，恰恰对学生做局部试验最有帮助。