【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 由于計(jì)數(shù)器的起始時(shí)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（如北京時(shí)間）一致所以采用 校 準(zhǔn) 功能和報(bào)時(shí)功能。 數(shù)字鐘是由振蕩器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器、校時(shí)電路、報(bào)時(shí)電路、鬧鐘電路組成，振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)作為秒脈沖，秒脈沖送入計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)結(jié)果通過(guò)時(shí)、分、秒譯碼器顯示時(shí)間。秒脈沖 是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號(hào)，它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，將標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)送入 “ 秒計(jì)數(shù)器 ” ， “ 秒計(jì)數(shù)器 ” 采用 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì) 60 秒發(fā) 出 一個(gè) “ 分脈沖 ” 信號(hào)，該信號(hào)將作為 “ 分計(jì)數(shù)器 ” 的時(shí)鐘脈沖。 “ 分計(jì)數(shù)器 ” 也采用 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì) 60 分鐘，發(fā)出一個(gè)時(shí)脈沖信號(hào)，該信號(hào)將被送到時(shí)計(jì)數(shù)器。時(shí)計(jì)數(shù)器采用 24 進(jìn)制計(jì)時(shí)器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)一天 24 小時(shí)的計(jì) 時(shí)。 譯碼顯示電路將 “ 時(shí) ” 、 “ 分 ” 、 “ 秒 ” 計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)通過(guò)顯示驅(qū)動(dòng)電路，七段 顯示譯碼器譯碼， 在經(jīng) 過(guò)六位 LED 七段顯示器顯示出來(lái)。整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路時(shí)根據(jù)計(jì)時(shí)系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一 個(gè) 脈沖信號(hào)，然后去觸發(fā)一音頻發(fā)生器實(shí)現(xiàn)報(bào)時(shí)。校 準(zhǔn) 電路時(shí)用來(lái) 對(duì)“ 時(shí) ” 、 “ 分 ” 、 “ 秒 ” 顯示數(shù)字進(jìn)行校對(duì)調(diào)整的。 鬧 鐘電路則是通過(guò)數(shù)值比較器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 EWB 簡(jiǎn)介 EWB 是一種電子電路計(jì)算機(jī)仿真軟件，它被稱為電子設(shè)計(jì)工作平臺(tái)或虛擬電子實(shí)驗(yàn)室，英文全稱為 Electronics Workbench。 EWB 是 加拿大 Interactive Image Technologies 公司于 1988 年開發(fā)的。 EWB 以 SPICE3F5 為 軟 件 核心，增強(qiáng)了其在數(shù)字及 模擬混合信號(hào) 方面的仿真功能。 SPICE3F5 是 SPICE 的最新版本， SPICE 自 1972 年使用以來(lái)，已經(jīng)成為模擬集成電路設(shè)計(jì) 的標(biāo)準(zhǔn) 軟件 。 相對(duì)其它 EDA 軟件 而言，它是個(gè)較小巧的軟件，只有 16M，功能也比較單一，就是進(jìn)行模擬電路和數(shù)字電路的 混合仿真，但它的仿真功能十分強(qiáng)大，可以幾乎 100%地仿真出真實(shí)電路的結(jié)果，而且它在 桌面 上提供了萬(wàn)用表、示波器、信號(hào)發(fā)生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數(shù)字信號(hào)發(fā)生器、邏輯轉(zhuǎn)換器等工具，它的器件庫(kù)中則包含了許多大公司的晶體 大學(xué)《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì) 2 管元器件、集成電路和數(shù)字門電路芯片，器件庫(kù)中沒(méi)有的元器件，還可以由外部模塊導(dǎo)入，在 眾多的電路 仿真軟件 中， EWB 是最容易上手的，它的工作界面非常直觀，原理圖和各種工具都在同一個(gè)窗口內(nèi)，未接觸過(guò)它的人稍加學(xué)習(xí)就可以很熟練地使用該軟件，對(duì)于電子設(shè)計(jì)工作者來(lái)說(shuō)，它是個(gè) 很 好的 EDA 工具，許多電路無(wú)需動(dòng)用烙鐵就可得知它的結(jié)果，而且若想更換元器件或改變?cè)骷?shù)，只需點(diǎn)點(diǎn)鼠標(biāo)即可，它也可以作為電學(xué)知識(shí)的輔助教學(xué)軟件使用 。 大學(xué)《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì) 3 2 方案選擇 方案一：采用中小規(guī)模集成電 路實(shí)現(xiàn) 采用中小規(guī)模集成邏輯電路設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)功能、定點(diǎn)報(bào)時(shí)功能、校時(shí)功能、鬧鐘功能，計(jì)時(shí)模塊采用時(shí)鐘信號(hào)觸發(fā)，不需要程序控制。所有功能模塊的主要部件都使用集成芯片。此方案正是所學(xué)的知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，可以加深對(duì)邏輯電路的了解，符合此次設(shè)計(jì)的要求。 方案二： EDA 技術(shù)實(shí)現(xiàn) 采用 EDA 作為主控制器外圍電路進(jìn)行電壓，時(shí)鐘控制、鍵盤和 LED 控制。但此方案邏輯電路復(fù)雜，外圍設(shè)備多，靈活性較低，不利于擴(kuò)展。且涉及的大多是未學(xué)的知識(shí)，不能達(dá)到此次設(shè)計(jì)的目的。 方案三：?jiǎn)纹瑱C(jī)編程實(shí)現(xiàn) 利用 AT89S51 單 片機(jī)和 74HC573 八位鎖存器以及利用 C語(yǔ)言對(duì) AT89S51 進(jìn)行編程來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的時(shí)間顯示。單片機(jī)的相關(guān)知識(shí)尚未學(xué)習(xí)，而且運(yùn)用單片機(jī)也不符合運(yùn)用數(shù)字電路完成設(shè)計(jì)的初衷，不能達(dá)到此次設(shè)計(jì)的目的。 綜上，根據(jù)自身的知識(shí)和方案比較，采用方案一，因?yàn)榉桨敢缓?jiǎn)便靈活，擴(kuò)展性好，而且正好是所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，可以對(duì)邏輯器件的使用增加經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)符合此次數(shù)字電路知識(shí)設(shè)計(jì)的要求。 大學(xué)《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì) 4 3 系統(tǒng)框圖 圖 系統(tǒng)框圖 計(jì)數(shù)電路 秒電路 分電路 時(shí)電路 十位顯示 個(gè)位顯示 計(jì)數(shù)器 譯碼器 十位顯示 十位顯示 個(gè)位顯 示 個(gè)位顯示 譯碼器 譯碼器 譯碼器 譯碼器 譯碼器 計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)器 脈沖振蕩器 報(bào)時(shí)電路 校時(shí)電路 鬧鐘電路 大學(xué)《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì) 5 4 分電路設(shè)計(jì) 脈沖產(chǎn)生電路 設(shè)計(jì)要求 要求設(shè)計(jì)出一個(gè)能產(chǎn)生一秒周期信號(hào)的電路。用 555 定時(shí)器作為基礎(chǔ)，調(diào)節(jié)外界參數(shù)R 和 C，使得振蕩周期為 1 秒。 所需元件 導(dǎo)線若干、 555 定時(shí)器、 1000kΩ、 200kΩ、 20kΩ、 1kΩ、 300Ω、 40Ω、 8Ω電阻各一個(gè)、 1μ F、 F 電容各一個(gè)。 元件介紹 555 定時(shí)器： 555 定時(shí)器 是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖： 圖 41 555 定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 引腳圖： 大學(xué)《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì) 6 引腳功能注釋： 表 41 555 定時(shí)器引腳功能 功能表： 表 42 555 定時(shí)器功能表 清零端 高觸發(fā)端TH 低觸發(fā)端 Q 放電管 T 功能 0 0 導(dǎo)通 直接清零 1 0 1 x 保持上一狀態(tài) 保持上一狀態(tài) 1 1 0 1 截止 置 1 1 0 0 1 截止 置 1 1 1 1 0 導(dǎo)通 清零 參數(shù)計(jì)算 由 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器由電阻 R R2，電容 C 以及旁路電容 Cp 等組成。輸出頻率為： 2ln2 121 CRRf ）（ ?? 當(dāng) f=1Hz 時(shí)，若選 C 為 1μ F 的電解電容，取 ln2=，得 R1+2R2=。令 R1=1MΩ， R2=。若 R2 用 200kΩ +20kΩ +1kΩ +300Ω