【文章內容簡介】 S161 最為合理。 2. 芯片的介紹 74LS161為 可預置的 4 位二進制同步計數器 ， 74LS161 的清除端是異步的。當清除端 CLEAR 為低電平時，不管時鐘端 CLOCK 狀態(tài)如何，即可完成清除功能。74LS161 的計數是同步的，靠 CLOCK 同時加在四個觸發(fā) 器上而實現的。 關于更詳細的介紹請查看相關的數據手冊， 在此 不再贅述。 其引腳圖見附錄 2。 時 時間計數單元有時計數、分計數和秒計數等幾個部分。時計數單元一般為24 進制計數器，其輸出為兩位 8421BCD 碼形式；分計數和秒計數單元為 60 進制計數器，其輸出也為 8421BCD 碼。 1） 60進制計數器 由 74ls161構成的 60進制計數器，將一片 74ls161設計成 10進制加法計數器，另一片設計成 6進制加法計數器。兩片 74ls161按反饋清零法串接而成。秒 /分 計數器的十位和個位，輸出脈沖除用作自身清零外 ，同時還作為分計數器的輸入脈沖 CP1。下圖 3所示 電路即可作為秒 /分計數器。 蘭州理工大學電子技術綜合訓練任務書 多功能 電子 時鐘的設計 9 圖 3 秒 /時 計數器 電路 2） 24進制計數器 由 74ls161 構成的二十四進制計數器，將一片 74ls161 設計成四進制加法計數器，另一片設置二進制加法計數器。即個位計數狀態(tài)為 Qd Qc Qb Qa = 0100， 十位計數狀態(tài)為 Qd Qc Qb Qa = 0010 時，要求計數器歸零。通過把個位 Qc、十位Qb 相與 非 后的信號送到個位、十位計數器的清零端，使計數器清零， 另外還要考慮一個問題就是個位 還必須達到 10 后向十位進位，如下圖 4 構 成 24 進制計數器。電路圖如下 : 圖 4 24進制計數器 在分和秒之間顯示“：”的設計 1. 發(fā)光二極管的限流電阻的選擇。 不能讓 LED 一直工作在最大額定值。所以正向電流 IF≤最大額定值（一般是 30mA）。根據常識我們可以知道，電流大， LED 發(fā)光強，但消耗的功率大。電流小， LED 發(fā)光小，消耗的功率小。通常電路用 LED 是做指示用途，電路的總體功耗要控制，不能都消耗在指示燈上，當然還要考慮電源的功率要滿足后面蘭州理工大學電子技術綜合訓練任務書 多功能 電子 時鐘的設計 10 電路功耗的要求，并且最好要有富裕。所以這個 LED 的正向電流我們選取 20mA，正向壓降為 。 限流電阻可以根據下式計算： 限流電阻 =（電源電壓 LED 正向穩(wěn)壓電壓） /要求的工作電流 選取 IF=20mA， VF=，電源電壓 Vcc=5V: 限流電阻 =（ ） /20mA=85 ? 故本設計電路中選擇 85*2=170? ? 180? 2. 電路原理圖 在秒計數器的前面加兩個，采用兩只發(fā)光二 極管的串聯(lián)，并加上 180? 的限流電阻，共陽極接高電平，共陰極接到秒脈沖的輸出端，則兩個發(fā)光二極管 按 1次 /秒的速度閃爍； 在分計數器前面加兩只發(fā)光二極管，陽極接高電平并加上 180? ，陰極接低電平，則兩只二極管一支處于點亮狀態(tài)。電路圖 5 如下所示 圖 5 顯示“：” 電路的原理圖 計數器實現了對時間的累計以 8421BCD碼形式輸出，為了將計數器輸出的8421BCD碼顯示出來，需用顯示 譯碼電路將計數器的輸出數碼轉換為數碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流，一般這種譯碼器通常稱為 7段譯碼顯示驅動蘭州理工大學電子技術綜合訓練任務書 多功能 電子 時鐘的設計 11 器。常用的 7段譯碼顯示驅動器有 74LS48， CD4511等 1） 數碼管簡介 數碼管是由八只發(fā)光二極管組成（其中一只顯示小數點）。工作時，要求發(fā)光二極管的公共陰極接地。當某一發(fā)光二極管陽極加上高電平時，相應的發(fā)光二極管導通，這一段（或點）就會發(fā)光。若要顯示十進制數的十個數碼 0~9，只要在相應的字段陽極上加上高電平即可。例如，要顯示 5時，則應在 a,c,d,f,g各段陽極上加上高電平。為限制個發(fā)光二極管 的電流，可在它們的公共陰極上串聯(lián)一只 300Ω 左右的限流電阻。 2） CD4511芯片簡介 CD4511是一個用于驅動共陰極 LED （數碼管）顯示器的 BCD 碼 — 七段碼譯碼器，可直接驅動 LED顯示器 。 CD4511的里面有上拉電阻，可直接或者接一個電阻與七段數碼管接口。 其 詳細參數請 查看相關的數據手冊，不再贅述，其引腳圖見附錄 2。 CD4511也是一種 BCD7段顯示譯碼器，它屬于 CMOS器件，高電平輸出電流可達25mA。該器件用于驅動共陰極 7段 LED數碼管。 3）限流電阻的選擇，數碼管點亮的電流值一般為 3mA左右，正常工作電流范圍為 3～ 10mA，超過 10mA的話會燒壞數碼管。一般情況下紅色的發(fā)光二極管點亮是的壓降值是 ，故限流電阻的大小為 ???? 1100~~ 在本設計中需要數碼管較亮的顯示，選取 ?300 的電阻 4）基本電路圖 選用共陰極數碼管，對于 CD4511 ，它與數碼管的基本連接方式如下圖 6 ： 蘭州理工大學電子技術綜合訓練任務書 多功能 電子 時鐘的設計 12 圖 6 CD4511與數碼管的基本連接方式 校時單元電路設計 當重新接通電源或走時出現誤差時都需要對時間進行校正。通常，校正時間的方法是：首先截斷正常的計數通路，然后再進行人工出觸發(fā)計數或將頻率較高的方波信號加到需要校正的計數單元的輸入端，校正好后，再轉入正常計時狀態(tài)即可。 校 “ 秒 ” 時，采用等待校時 ， 校 “ 分 ” 、 “ 時 ” 的原理比較簡單，采用加速 （校時電路） 校時。 對校時電路的要求是 : ? 在小時校正時不影響分和秒的正常計數 。 ? 在分校正時不影響秒和小時的正常計數 。 校正電路如下圖 6 所示， 本 校準電路由基本 RS 觸發(fā)器和“與” 非 門組成，基本 RS 觸發(fā)器的功能是產生單脈沖，還起到 了 防抖動作用。未撥動開關 J1 時，“與非”門 U2B 的一個輸入端接地，基本 RS 觸發(fā)器處于“ 1”狀態(tài)，這是數字鐘正常工作，“分”進位脈沖能進入“分”計數器。撥動開關 J1 時，“與非”門 U6B的一個輸入端接地，于是基本 RS 觸發(fā)器轉為“ 0”狀態(tài)。秒狀態(tài)可以直接進入“分”計數器，而“分”進位脈沖被阻止進入，因而能較快地校準分計數器的計數值。蘭州理工大學電子技術綜合訓練任務書 多功能 電子 時鐘的設計 13 校準后，將校正開關恢復原位，數字鐘繼續(xù)進行正常計時工作。 小時的校正同理。 圖 7 校正電路圖 本電路的防抖分析： 在按壓按鍵時，由于機械開關的接觸抖動，往往在幾十毫秒內電壓會出現多次抖動，相當于連續(xù)出現了幾個脈沖信號。顯然，用這樣 的開關產生的信號直接作為電路的驅動信號可能導致電路產生錯誤動作 。 在本設計中將會出現“亂碼”的狀況。 如 上 圖 7 所示 。 S ＝ 0， R＝ l，可得出 Q＝ l， Q ＝ 0。當按壓按鍵時，S＝ l， R＝ 0，可得出 Q＝ 0， Q ＝ 1，改變了輸出信號 Q 的狀態(tài)。若由于機械開關的接觸抖動，則 R 的狀態(tài)會在 0 和 1 之間變化多次，若 R＝ l，由于 Q＝ 0，因此 U2B 門仍然是 “有低出高 ”，不會影響輸出的狀態(tài)。同理 ，當松開按鍵時， S端出現的接觸抖動亦不會影響輸出的狀態(tài)。因此，圖 7 所示的電路，開關每按壓一次， Q 點的輸出信號僅發(fā)生一次變化。 整點報時的設計 一般時鐘都應具備整點報時電路功能，即在時間出現整點前數秒內，數字鐘會自動報時，以示提醒。其作用方式是發(fā)出連續(xù)的或有節(jié)奏的音頻聲波，較復雜的也可以是實時語音提示。 按題目要求，本設計利用一個八輸入與 們 ，當分秒為 59 分 54 秒時，控制蜂蘭州理工大學電子技術綜合訓練任務書 多功能 電子 時鐘的設計 14 鳴器響，電路如圖 8 所示： 圖 8 整點報時的設計的電路圖 1)選蜂鳴器為電聲器件，蜂鳴器是一種壓電電聲器件，當其兩端加上一 個直流電壓時酒會發(fā)出鳴叫聲，兩個輸入端是極性的，其較長引腳應與高電位相連，圖 8 的三極管時為了驅動蜂鳴器。 2)三極