【文章內(nèi)容簡介】 圖 2所示電路通過非門構(gòu)成的輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩電路，這個電路中，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 R1 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高增益的反相放大器。電容 CC2 與晶體構(gòu)成一個諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對振蕩頻率的控制功能，同時(shí)提供了一個 180 度相移，從而和非門構(gòu)成一個正反饋網(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 XTAL1 的頻率選為 32768Hz。其中 C1 的值取 5~20 pF，C2 為 30pF。C1 作為校正電容可以對溫度進(jìn)行補(bǔ)償，以提高頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度。由于電路的輸入阻抗極高，因此反饋電阻 R1 可選為 10MΩ。較高的反饋電阻有利于提高振蕩頻率的穩(wěn)定性。圖 2 振蕩電路圖 分頻器電路由數(shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了得到 1Hz 的秒信號輸入，需要對振蕩器的輸出信號進(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 2 進(jìn)制計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。例如，將 32767Hz 的振蕩信號分頻為 1Hz 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。CD4060 計(jì)數(shù)為最高為 14 級 2 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，首先由U1(CD4060)的 Q14(第 3 腳 )產(chǎn)生 2Hz 的振蕩信號,然后由二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 CD4040 和兩個U3A(74LS20),U3B(74LS20)組成 120 計(jì)數(shù)器分頻,從 U3B 的輸出端輸出一個的分脈沖,作為分鐘計(jì)數(shù)器的分鐘信號,按鍵開關(guān) S 作為分鐘調(diào)時(shí)有手動脈沖開關(guān),每按動一次,從U3B 的輸出端輸出一個脈沖,同時(shí) U2 的 Q1 管腳輸出秒脈沖信號驅(qū)動發(fā)光二極管LED1,LED2,作為秒指示( 因?yàn)?2Hz 的信號經(jīng) 1 位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器分頻后為 1Hz)。如圖 37 / 17所示。 圖 3 分頻電路 計(jì)數(shù)器秒脈沖信號經(jīng)過級計(jì)數(shù)器，分別得到“秒” 個位、十位， “分”個位、十位以及“ 時(shí)”個位、十位的計(jì)時(shí)。 “秒” 、 “分”計(jì)數(shù)器為 60 秒為 1 分、 60 分為 1 小時(shí)、24 小時(shí)為 1 天的計(jì)數(shù)周期，分別組成兩個六十進(jìn)制（秒、分）、一個二十四進(jìn)制（時(shí)）的計(jì)數(shù)器。將這些計(jì)數(shù)器適當(dāng)?shù)剡B接，就可以構(gòu)成秒、分、時(shí)的計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)的功能進(jìn)制計(jì)數(shù)器。它們都可以用兩個“二 十進(jìn)制”計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器均可由雙 BCD 加法計(jì)數(shù)器 CC4518 組成。因?yàn)橐黄?CC4518 內(nèi)含有兩個十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，因此用一片 CC4518 就可以構(gòu)成六十進(jìn)制或二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器了。選取 CC4518 和與非門 CC451采用反饋復(fù)位法構(gòu)成的六十進(jìn)制和二十四進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器電路分別見圖4(a)和圖 4 (b)所示。 1Cp11EN21Cr71Q131Q241Q351Q46Vss8Vdd 162Cr 152Q4 142Q3 132Q2 122Q1 112EN 102CP 9A4518amp。 1amp。VCC位位位位5V位位位位位位位位位圖 4(a)計(jì)數(shù)器六十進(jìn)制8 / 17 計(jì)數(shù)器六十進(jìn)制的接法圖 4(a) EN=1,Cr=0,計(jì)數(shù)到 9 以后自動清零,向高位進(jìn)位信號采用Q4Q3Q2Q1=1001,將 Q4,Q1 送入與非門, 與非門的輸出可以做進(jìn)位信號。因?yàn)? 當(dāng) Q4,Q1 不同時(shí)為 1,Y 為 1 當(dāng) Q4,Q1 同時(shí)為 1 時(shí),Y 為 0,同時(shí)計(jì)數(shù)器到 9 后自動清零,這時(shí) Y 又變?yōu)?,即出現(xiàn)了一個上升沿。 十位接成六進(jìn)制,利用 Q4Q3Q2Q1=0110 的信號清零,同時(shí)結(jié)合高位進(jìn)位。 二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器的接法 個位為進(jìn)制計(jì)數(shù)器,當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到 24 時(shí),即十位為 0010,個位為 0100 時(shí),同時(shí)清零,達(dá)到了二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器的目的,即高位的 Q2,底位的 Q3 送入與非門做清零信號,如圖4(b) 二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。1Cp1 1EN21Cr71Q13 1Q241Q35 1Q46Vss8Vdd 162Cr 152Q4 142Q3 132Q2 122Q1 112EN 102CP 9A4518amp。 1amp。VCC位位位位5V位位位位位位位位位4(b) 二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器在這兩個電路中，計(jì)數(shù)器的控制脈沖由 CP 端輸入， 1EN 接高電平；計(jì)數(shù)器的控制脈沖由 EN 端輸入，狀態(tài)如圖 5 看出：當(dāng)“計(jì)數(shù)器的狀態(tài)由 1001 向 0000 轉(zhuǎn)換時(shí)，1Q4(2EN)正好是一個下降沿，高位的計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。在圖 4 (a)中，將 2Q3 和 2Q2 相與后接至 CR 端，構(gòu)成了六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，在圖 4(b)中，將 2Q2 和 1Q3 相與后接至 CR端構(gòu)成了二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。為了保證電路能可靠地工作，在“秒” 、 “分” 、 “時(shí)”計(jì)數(shù)器反饋復(fù)位支路中，加了一個 RS 觸發(fā)器，如圖 7 所示。CPQ1Q2Q3Q42EN(1Q4)100119 / 17圖 5 計(jì)數(shù)器狀態(tài)QC QB ENCP CP1位位位位CR圖 6“秒”進(jìn)位電路各功能模塊中用到的門電路可以采用 4011(四 2 輸入與非門)來實(shí)現(xiàn),其外部引線排列見圖 7 所示。將與非門組成的 RS 觸發(fā)器的輸出接至計(jì)數(shù)器的復(fù)位端，展寬了復(fù)位和進(jìn)位信號的脈沖寬度，使其在本位可靠地復(fù)位的同時(shí)向高位提供了進(jìn)位觸發(fā)C C 4 0 1 11 2 3 4 5 6 7891 01 11 21 31 41 A 1 B 1 Y 2 Y 2 A 2 B V S S3 A3 B4 Y 3 Y4 A4 BV D D圖 7 CC4011 引線排列 譯碼顯示電路數(shù)碼管是數(shù)碼顯示器的俗稱。常用的數(shù)碼顯示器有半導(dǎo)體數(shù)碼管，熒光數(shù)碼管，輝光數(shù)碼管和液晶顯示器等。譯碼和數(shù)碼顯示電路是將數(shù)字鐘和計(jì)時(shí)狀態(tài)直觀清晰地反映出來，被人們的視覺器官所接受。顯示器件選用 LED 七段數(shù)碼管。在譯碼顯示電路輸出的驅(qū)動下，顯示出清晰、直觀的數(shù)字符號。本設(shè)計(jì)所選用的是半導(dǎo)體數(shù)碼管，是用發(fā)光二極管（簡稱 LED）組成的字形來顯示數(shù)字，七個條形發(fā)光二極管排列成七段組合字形，便構(gòu)成了半導(dǎo)體數(shù)碼管。半導(dǎo)體數(shù)碼管有共陽極和共陰極兩種類型。共陽極數(shù)碼管的七個發(fā)光二極管的陽極接在一起，而七個陰極則是獨(dú)立的。共陰極數(shù)碼管與共陽極數(shù)碼管相反，七個發(fā)光二極管的陰極接在一起，而陽極是獨(dú)立的。 10 / 17當(dāng)共陽極數(shù)碼管的某一陰極接低電平時(shí)，相應(yīng)的二極管發(fā)光，可根據(jù)字形使某幾段二極管發(fā)光，所以共陽極數(shù)碼管需要輸出低電平有效的譯碼器去驅(qū)動。共陰極數(shù)碼管則需輸出高電平有效的譯碼器去驅(qū)動。當(dāng)數(shù)字鐘的計(jì)數(shù)器在 CP 脈沖韻作用下，按 60 秒為 1 分、60 分為 1 小時(shí)， ‘24 小時(shí)為1 天的計(jì)數(shù)規(guī)律計(jì)數(shù)時(shí)，就應(yīng)將其狀態(tài)顯示成清晰的數(shù)字符號。這就需要將計(jì)數(shù)器的狀態(tài)進(jìn)行譯碼并將其顯示出來。我們選用的計(jì)數(shù)器全部是二十進(jìn)制集成片， “秒” 、 “分” 、“時(shí)”的個位和十位的狀態(tài)分別由集成片中的四個觸發(fā)器的輸出狀態(tài)來反映的。每組(四個)．輸出的計(jì)數(shù)狀態(tài)都按 BCD 代碼以高低電平來表現(xiàn)。