【正文】 點(diǎn)時(shí)，便自動(dòng)發(fā)出鳴叫聲，時(shí)長(zhǎng)1s。選做：1）鬧鐘功能，可按設(shè)定的時(shí)間鬧時(shí)。2）日歷顯示功能。將時(shí)間的顯示增加“年”、“月”、“日”。 數(shù)字鐘的基本原理及電路設(shè)計(jì)一個(gè)具有計(jì)時(shí)、校時(shí)、報(bào)時(shí)、顯示等基本功能的數(shù)字鐘主要由振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器、校時(shí)電路、報(bào)時(shí)電路等七部分組成。石英晶體振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)過分頻器得到秒脈沖，秒脈沖送入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果通過“時(shí)”、“分”、“秒”譯碼器譯碼，并通過顯示器顯示時(shí)間。數(shù)字鐘的整機(jī)邏輯框圖如下： 圖 1數(shù)字鐘整機(jī)邏輯圖1）振蕩器石英晶體振蕩器的特點(diǎn)是振蕩頻率準(zhǔn)確、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、頻率易調(diào)整，它是電子鐘的核心，用它產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)，再由分頻器分成秒時(shí)間脈沖。用反相器與石英晶體構(gòu)成的振蕩電路如圖2所示。利用兩個(gè)非門G1和G2自我反饋，使它們工作在線形狀態(tài)，然后利用石英晶體Z1來控制振蕩頻率。振蕩器振蕩頻率的精度與穩(wěn)定度基本上決定數(shù)字鐘的準(zhǔn)確度,晶振頻率越高，計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度越高。目前常見的石英晶振頻率是4MHz時(shí)，則振蕩器輸出頻率為4MHZ。圖2 石英晶體振蕩電路2）分頻器時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的頻率很高，要得到秒脈沖，需要分頻電路。例如，振蕩器輸出4MHZ信號(hào)，可通過D觸發(fā)器（如74LS74）進(jìn)行4分頻變成1MHZ，也可以將10分頻計(jì)數(shù)器74LS160（或74LS90）行4分頻變成1MHZ，然后送到10分頻計(jì)數(shù)器74LS160（或74LS90），經(jīng)過6次10分頻而獲得1HZ的方波信號(hào)。3） 計(jì)數(shù)器整個(gè)計(jì)數(shù)器電路由秒計(jì)數(shù)器、分計(jì)數(shù)器、時(shí)計(jì)數(shù)器串接而成。秒計(jì)數(shù)器和分計(jì)數(shù)器各自由一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器串接組成，形成兩個(gè)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。時(shí)計(jì)數(shù)器可由兩個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器串接并通過反饋接成二十四制計(jì)數(shù)器。4） 譯碼器譯碼器由六片74LS247（或74LS48）組成，74LS247驅(qū)動(dòng)器是與8421BCD編碼計(jì)數(shù)器配合用的7段譯碼驅(qū)動(dòng)器。一片74LS247驅(qū)動(dòng)一只數(shù)碼，72LS247是集電極開路輸出，為了限制數(shù)碼管的導(dǎo)通電流，在72LS247的輸出與數(shù)碼管的輸入端之間均應(yīng)串有限流電阻。5） 顯示器 本系統(tǒng)用七段發(fā)光數(shù)碼管來顯示譯碼器輸出的數(shù)字，發(fā)光數(shù)碼管有兩種：共陽極或共陰極。74LS247驅(qū)動(dòng)器是低電平輸出，采用共陽極數(shù)碼管。6） 校時(shí)電路剛接通電源或走時(shí)不準(zhǔn)時(shí)，都需要進(jìn)行時(shí)間校準(zhǔn)。實(shí)現(xiàn)校時(shí)電路的方法有很多，采用基本RS觸發(fā)器構(gòu)成單脈沖發(fā)生器是其中的一種，電路如圖3。 圖3 校時(shí)電路 設(shè)計(jì)要點(diǎn)1）畫出整個(gè)系統(tǒng)的電路圖，并列出所需器件清單。 2）采購(gòu)器件，并按電路圖接線，認(rèn)真檢查電路是否正確，注意器件管腳的連接，“懸空端”、“清零端”、“置1端”要正確處理。3）調(diào)試振蕩器電路，用示波器觀察振蕩頻率輸出。4）將振蕩輸出頻率送入各分頻器，觀察其輸出頻率是否符合設(shè)計(jì)要求。5）檢查各級(jí)計(jì)數(shù)器的工作情況。6）觀察校時(shí)電路的功能是否滿足校時(shí)要求。7）分頻器和計(jì)數(shù)器調(diào)試正常后，觀察電子鐘是否正常準(zhǔn)確地工作。B：交通燈控制電路設(shè)計(jì) 由一條主干道和一條支干道的匯合點(diǎn)形成十字交叉路口，為確保車輛安全、迅速地通行，在交叉路口的每個(gè)入口處設(shè)置了紅、綠、黃三色信號(hào)燈。紅燈亮禁止通行；綠燈亮允許通行；黃燈亮則給行駛中的車輛有時(shí)間?？吭诮芯€內(nèi)。實(shí)現(xiàn)紅、綠燈的自動(dòng)指揮對(duì)城市交通管理現(xiàn)代化有著重要的意義。設(shè)計(jì)目的、組裝與調(diào)試方法。設(shè)計(jì)任務(wù)與要求、綠、黃三色發(fā)光二極管作信號(hào)燈。，支干道亮紅燈，而支干道允許亮綠燈時(shí)，主干道亮紅燈。，主干道每次放行30s、支干道20s。設(shè)計(jì)30s和20s計(jì)時(shí)顯示電路。，要亮5s的黃燈作為過渡，設(shè)置5s顯示電路。 要求所有的計(jì)數(shù)采用倒計(jì)時(shí)的方法。 選做：自行觀察廣州市狀況比較復(fù)雜的交通路口的車輛通行情況并設(shè)計(jì)其控制電路。交通燈控制電路基本原理及電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)的控制器整體結(jié)構(gòu)如圖4計(jì)時(shí)器時(shí)鐘信號(hào)主 控 制 器譯碼驅(qū)動(dòng)電路主干道信號(hào)燈支干道信號(hào)燈L、S、P圖4交通燈控制器結(jié)構(gòu)圖1）主控制器主控電路是本課題的核心，主要產(chǎn)生30s、20s、5s三個(gè)定時(shí)信號(hào)，它的輸出一方面經(jīng)譯碼后分別控制主干道和支干道的三個(gè)信號(hào)燈，另一方面控制定時(shí)電路啟動(dòng)。主控電路屬于時(shí)序邏輯電路，可采用狀態(tài)機(jī)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。主干道和支干道各自的三種燈（紅、黃、綠），正常工作時(shí)，只有4種可能，即4種狀態(tài)：主綠燈和支紅等亮，主干道通行，啟動(dòng)30s定時(shí)器，狀態(tài)為S0；主黃燈和支紅燈亮，主干道停車，啟動(dòng)5s定時(shí)器， 狀態(tài)為S1；主紅燈和支綠燈亮，支干道通行，啟動(dòng)20s定時(shí)器，狀態(tài)為S2；主紅燈和支黃燈亮，支干道停車，啟動(dòng)5s定時(shí)器，狀態(tài)為S3。四種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖5： 主綠燈支紅燈亮主黃燈支紅燈亮主紅燈支綠燈亮主紅燈支黃燈亮已過5sS0S1S2S3未過30s已過30s已過20s未過20ss未過5s未過5s已過5s圖5交通燈控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖可用2個(gè)JK觸發(fā)器表達(dá)上述四種狀態(tài)的分配和轉(zhuǎn)換。2）計(jì)時(shí)器電路這些計(jì)時(shí)器除需要秒脈沖作時(shí)鐘信號(hào)外，還應(yīng)受主控器的狀態(tài)的控制。例如30s計(jì)時(shí)器應(yīng)在主控器進(jìn)入S0狀態(tài)（主干道通行）時(shí)開始計(jì)時(shí)，同樣20s計(jì)時(shí)器必須在主控器進(jìn)入S2狀態(tài)時(shí)開始計(jì)數(shù)，而5s計(jì)時(shí)器則要在進(jìn)入S1或S3狀態(tài)時(shí)開始計(jì)數(shù)，待到規(guī)定時(shí)間分別使計(jì)數(shù)器復(fù)零。設(shè)計(jì)中30s計(jì)數(shù)器可以采用兩