《【典型数字钟的设计与制作】》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【典型数字钟的设计与制作】（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 2数字钟的设计与制作数字钟的设计与制作 一指标要求指标要求： 1.显示时、分、秒。.采用 24 小时制。 2.具有校时功能，可以对小时和分单独校时，对分校时的时候，停止分向小时进位。校时时钟源可以手动输入或借用电路中的时钟。 3.为了保证计时准确、稳定，由晶体振荡器提供标准时间的基准信号。 二设计计算设计计算： 1 总体方案设计总体方案设计：画出总体方框图原理框图并给出说明。 数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的 1HZ 时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成
2、数字钟。总体方案设计如图（1）所示。 图（1） 2 单元电路设计单元电路设计：各功能块电路图，各部分定性说明以及计算分析。 晶体振荡器电路：晶体振荡器电路：给数字钟提供一个频率稳定准确的 32768z 的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。石英晶体振荡器如图（2）所示，采用反3向器等元件构成。利用一个与非门的自我反馈使它工作在线性状态，然后利用石英晶体 JU 来控制震荡频率，电阻为反馈元件，电容 C 防止寄生振荡。 图(2) 分频器电路：分频器电路：由于石英晶体产生较高的 32768HZ 的频率，而电子钟需要秒脉冲，可采用分频电路实现，具体电路图如（3）所示。先经过 3 次十六分频，在经过
3、一次八分频最后得到脉冲信号。 图（3） 时间计数单元：时间计数单元：因为电子钟有秒、分、时组成，分别 60、60 和 24 进制。 采用一片4520接成60进制，4520的第一组4位二进制接成秒的个位，另一组接成秒的十位，“分”也为60 进制,“时”为24 进制。这两种进制的次序和二进制完全相同, 只是模数不是2 的整幂。采用反馈置零法清零, 先按二进制计数器串联起来构成计数器, 当计数状态达到所需的脉冲模值后, 经过电路译码、反馈、产生复位脉冲将计数器清零, 然后重新开始进行下一个循环。 4（1）60 进制计数器。电路如图（4）所示。4520的第一组4 位二进制构成10 进制, 第二组4 位
4、二进制构成6 进制, 因为二组都为16 进制, 而4520具有异步清零的功能。 在第一组的4 位二进制加法计数器中, 当第十个脉冲来到时, 此时它的四级触发器状态为“1010”, 这时QDQB 均为高电平。因为4520 的清零端为高电平清零, 所以QDQB 经过2 输入的与非门连接后输出给后一级反向器接到清零CR 端, 使第一组为10 进制, 第二组为6 进制, 当第一组清零的同时给第二组的加法计数器的CP 端进行计数, 而第一组的第6 个脉冲进位到来时, 此时第二组的触发器状态为“0110”, 这时QBQC 均为高电平“1”, 将它们经过二组输入与非门后, 再经过一级反向器, 送到计数器的清
5、零端, 在清零的同时, 给上一级进位, 从而利用了4520 的异步清零的功能接成了60 进制计数器。 图（4） (2) 24 进制计数器。24 进制计数器由4520 和4510 组成。当“时”个位计数器4510 复零, 进位输出端向“时”十位计数输出进位信号, 当第24个脉冲来自“分”时计数器时位脉冲信号, 到达时“时”个位计数器状态为“0100”, “时”十位计数器状态为“0010”即时的个位, 计数器的输出QC和“时”十位计数的输出端QB 均为高电平“1”。经过与非门、再经过一级反向器, 送到4510 和4520 的清零CR 端, 计数器复位清零。电路如图（5）所示。 5图（5） 译码与显
6、示电路：译码与显示电路：译码是把给定的代码进行翻译, 将时、分、秒计数器输出的四位二进制代码翻译为相应的十进制数, 并通过LED 显示器显示, 通常LED 显示器与译码器是配套使用的。 我们选用的七段译码驱动器(74LS47) 和数码管(LED) 是共阳接法。 LED 显示器的3、 8 管脚接一起, 限流电阻为200 和+ 5V联接。实际使用时a 、b、c 、d、e 、f 、g 各段都应该接一个限流电阻, 在图中略画出来。译码显示电路如图（6） 所示。 图（6） 校时电路：校时电路：当电子钟接通电源或者计时发现误差时, 均需要校正时间。校时电路分别实现对时、分的校准。由于每个机械开关具有抖动现
7、象, 因此用RS 触发 器作为去抖电路。采用RS 基本触发器及单刀双掷开关, 闸刀常闭于2 点, 每搬6动一次产生一个计数脉冲, 实现校时功能。电路如图7 所示。 图（7） 3 总体电路总体电路： 7元器件选择元器件选择 (1) 十进制加法计数器 CB4510BE; (2) 四位二进制计数器 HEF4520BP ; (3) 晶体振荡器 32768Hz ; (4) 反相器 CC4049 ; (5) 与非门 CC4011 ; (6) BCD 七段译码器 74LS47 ; (7) 共阳数码管 LED ; (8) 电阻、电容若干; (9) 单刀双掷开关; (10) 连接导线。 二安装调试安装调试 具体
8、调试步骤及方法: (1) 用示波器检测石英晶振的输出信号波形和频率, 输出频率应为32768Hz。 (2) 将32768Hz 信号送入分频器, 用示波器检查各级分频器的输出频率是否符合要求。 (3) 将1Hz 秒脉冲分别送入时、分、秒计数器, 检查各组计数器的工作情况。 (4) 观察校时电路的功能是否满足要求。 (5) 当分频器和计数器调试正常后, 观察电子 钟是否准确、正常地工作。 总结总结： 通过整个电路设计与制作的整个过程，掌握了对电子钟的设计, 组装与调试方法。 熟悉了CMOS 系列中、小规模集成电路的使用。 通过理论与实践的结合,进一步深入的体会到一种学习的方法，特别是对与8电子设计
9、方面.首先要明确总体的设计方案与方法；其次是对各个部分进行设计与改进；最后将各个部分整合在一起进行比较、观察. 在数字钟实验设计当中遇到的首要问题有三个:一是电路的总体设计问题；二是电路的焊接问题；三是电路的调试问题.基于所学数字电路知识的局限性，在选择元器件方面有所困难.开始无从下手应该确定使用何种元件。通过查找资料等过程首先确定了元件，从而确定了总电路图.由于初次进行焊接工作，所以在电路焊接的时候造成了许多虚焊，导致电路无法正常运行.加重了电路调试的作业量. 总的来说，电子钟的课程设计有利于培养我们对电子设计的兴趣,是一次很好的理论与实际的结合，希望能有更多机会进行这些课程设计. 参考文献参考文献： 1 康华先. 电子技术基础(数字部分) 第五版M . 北京: 高等教育出版社, 2006.1. 2 集成电路手册分编委会编. 中外集成电路简明速查手册, TTL、 CMOS 电路M . 北京: 电子工业出版社, 1997.
