《數(shù)字鐘課程設(shè)計(jì)》word版-文庫(kù)吧
2025-05-16 11:43 本頁(yè)面
【正文】 采用 24 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可以實(shí)現(xiàn)一天 24h 的累計(jì)。譯碼顯示電路將“時(shí)、分、秒”計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)經(jīng)七段顯示譯碼器譯碼，通 3 過顯示器顯示出來。校時(shí)電路是來對(duì)“時(shí)、 分、 秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對(duì)調(diào)整。 (二 ) 設(shè)計(jì)方案的提出 本方案利用利用 555 定時(shí)器產(chǎn)生周期為一秒的脈沖信號(hào)，提供給 74LS90 計(jì)數(shù)器進(jìn)行正確的秒計(jì)時(shí)，再通過 74LS90 連接譯碼器譯碼驅(qū)動(dòng)七段數(shù)碼管顯示輸出，總體思路如下圖： 時(shí) 顯 示 器 分 顯 示 器 秒 顯 示 器 時(shí) 譯 碼 器 分 譯 碼 器 秒 譯 碼 器 時(shí) 計(jì) 數(shù) 器 分 計(jì) 數(shù) 器 秒 計(jì) 數(shù) 器 校 時(shí) 電 路 圖 21 數(shù)字鐘的總體參 考方案 振 蕩 器 分 頻 器 4 四 晶體振蕩器電路 晶體振蕩器是構(gòu)成數(shù)字式時(shí)鐘的核心，它保證了時(shí)鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。圖 2 所示電路通過ＣＭＯＳ非門構(gòu)成的輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩電路，這個(gè)電路中，ＣＭＯＳ非門Ｕ１與晶體、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路，Ｕ２實(shí)現(xiàn)整形功能，將振蕩器輸出的近似于正弦波的波形轉(zhuǎn)換為較理想的方波。輸出反饋電 阻Ｒ １ 為非門提供偏置，使電路工作于放大區(qū)域，即非門的功能近似于一個(gè)高增益的反相放大器。電容Ｃ １ 、Ｃ ２ 與晶體構(gòu)成一個(gè)諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對(duì)振蕩頻率的控制功能，同時(shí)提供了一個(gè)１８０度相移，從而和非門構(gòu)成一 個(gè)正反饋網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。晶體 XTAL 的頻率選為 32768HZ。該元件專為數(shù)字鐘電路而設(shè)計(jì)，其頻率較低，有利于減少分頻器級(jí)數(shù)。 從有關(guān)手冊(cè)中，可查得 C C2 分別為 20pF，和 200PF 當(dāng)要求頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度更高時(shí)，還可接入校正電容并采取溫度補(bǔ)償措施。 5 由于 CMOS 電路的輸入阻抗極高，因此反饋電阻 R1可選為20MΩ。較高的反饋電阻有利于提高振蕩頻率的穩(wěn)定性。 圖 2 晶體振蕩器電路圖 五 分頻器電路 分頻器電路將 32768Hz 的高頻方波信號(hào)經(jīng) 32768()次每分得到 1Hz 的方波信號(hào)供秒計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù) .分頻器實(shí)際上也就是計(jì)數(shù)器 . 通常，數(shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了得到１Ｈ z 的秒信號(hào)輸入，需要對(duì)振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻。 實(shí)現(xiàn)分頻器的電路是計(jì)數(shù)器電路，一般采用多級(jí)２進(jìn)制計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。例如，將 32767Ｈ z 的振蕩信號(hào)分頻為１Ｈ Z 6 的分頻倍數(shù)為 32767（２ １５ ），即實(shí)現(xiàn)該分頻功能的計(jì)數(shù)器相當(dāng)于１５極２進(jìn)制計(jì)數(shù)器。本實(shí)驗(yàn)中采用 CD4060 來構(gòu)成分頻電路。 CD4060 在數(shù)字集成電路中可實(shí)現(xiàn)的分 頻次數(shù)最高，而且 CD4060 還包含振蕩電路所需的非門，使用更為方便。ＣＤ 4060 計(jì)數(shù)為最高為１４級(jí)２進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可以將32767Ｈ Z的信號(hào)分頻為２Ｈ Z，而經(jīng)過 74LS90 可以將它分為1HZ的信號(hào)。如圖 3 所示，可以直接實(shí)現(xiàn)振蕩和分頻的功能。 圖 3 CD4046 和 74LS90 的分頻電路圖 六 計(jì)時(shí)電路 （一） 六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 “ 秒 ” 、 “ 分 ” 電路都六十進(jìn)制，它由一級(jí)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一級(jí)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成，如圖采用兩片 74ls90 串接起來構(gòu)成 “ 秒 ” 、 “ 分 ” 計(jì)數(shù)器。 電路如下圖： 7 U5D C D _ H E X4 3 2 1U6D C D _ H E X4 3 2 1U 1 17 4 L S 9 0 DQA12QB9QD11QC8INB1R916R927R012INA14R023U 1 27 4 L S 9 0 DQA12QB9QD11QC8INB1R916R927R012INA14R0232341580U 1 6 A7400N7 3735 由圖得知， U5 是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器， U6 的 QD 作 為十進(jìn)制的進(jìn)位信號(hào)， 74ls90 計(jì)數(shù)器是十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器，用反饋歸零的方法實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制計(jì)數(shù)， U4 和與非門構(gòu)成六進(jìn)制，其中與非門輸出進(jìn)位信 （二） 24 進(jìn)制計(jì)數(shù)器 時(shí)計(jì)數(shù)電路由 U1 和 U2 倆部分組成。當(dāng)時(shí)個(gè)位 U1 計(jì)數(shù)為 2，U2 計(jì)數(shù)為 4 時(shí)，兩片 74ls90 復(fù)零，從而構(gòu)成 24 進(jìn)制計(jì)數(shù) 。 電路如下圖： 8 U1D C D _ H E X4 3 2 1U2D C D _ H E X4 3 2 1U77 4 L S 9 0 DQA12QB9QD11QC8INB1R916R927R012INA14R023U87 4 L S 9 0 DQA12QB9QD11QC8INB1R916R927R0
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