數(shù)字鐘電路設(shè)計與制作畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-20 23:38 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 CP 脈沖。使用 74LS48 為驅(qū)動器， Dpy GreenCC 數(shù)碼管作為顯示器。方案三：用專用集成電路設(shè)計的秒表amp。時鐘電路。應(yīng)用時鐘芯片可以驅(qū)動 6 位的 7 段發(fā)光二極管顯示時間。主要特點是：電路設(shè)計容易，計時精確，但成本較高。方案一、方案二和方案三都很正確，但是方案一由 555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器的震蕩頻率沒有方案二中由石英晶體振蕩器的震蕩頻率穩(wěn)定，而數(shù)字鐘要求每天計時誤差不超過 1s，故方案二比方案一好，另外，方案二所用的元件易于采購，成本也不高，而方案三成本較高。所以選用方案二。第 11 頁 統(tǒng) 原 理數(shù)字鐘實際上是一個對標(biāo)準頻率（1HZ）進行計數(shù)的計數(shù)電路。由于計數(shù)的起始時間不可能與標(biāo)準時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校時電路，同時標(biāo)準的 1HZ 時間信號必須做到準確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。圖 1 所示為數(shù)字鐘的一般構(gòu)成框圖。圖 1 原理框圖 ⑴晶體振蕩器電路：晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準確的 32768Ｈz 的方波信號，可保證數(shù)字鐘的走時準確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。第 12 頁⑵分頻器電路：分頻器電路將 32768HZ 的高頻方波信號經(jīng)分頻后得到 1Hz 的方波信號供秒計數(shù)器進行計數(shù)。分頻器實際上也就是計數(shù)器。⑶時間計數(shù)器電路：時間計數(shù)電路由秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器及時個位和時十位計數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器為 60 進制計數(shù)器，而根據(jù)設(shè)計要求，時個位和時十位計數(shù)器為 24 進制計數(shù)器。⑷譯碼驅(qū)動電路：譯碼驅(qū)動電路將計數(shù)器輸出的 8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。⑸整點報時電路：一般時鐘都應(yīng)具備整點報時電路功能,即在時間出現(xiàn)整點會自動報時,的或有節(jié)奏的音頻聲波,較復(fù)雜的也可以是實時語音提示。第 13 頁 元 電 路 的 設(shè) 計數(shù)字電子鐘的設(shè)計方法很多種，例如，可用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘；也可以利用專用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路組成電子鐘；還可以利用單片機來實現(xiàn)電子鐘等。在本次設(shè)計，電路是由許多單元電路組成的，因此首先必須對各個單元電路進行設(shè)計。 振蕩電路振蕩電路由石英晶體振蕩器和分頻器產(chǎn)生 1Hz 時鐘脈沖，下面對石英晶體振蕩器和分頻器兩部分進行介紹。（1）石英晶體振蕩器石英晶體的固有頻率十分穩(wěn)定。另外石英晶體的振動具有多諧性，除了基頻振動外，還有奇次諧次泛音振動，對于石英晶體，既可利用基頻振動，也可利用泛音振動。前者稱為基頻晶體，后者稱為泛音晶體，晶片厚度與振動頻率成反比，工作頻率越高，要求晶片厚度越薄。將石英晶體作為高 Q 值諧振回路元件接入反饋電路中，就組成了晶體振蕩器。（2）分頻器分頻器的作用是將由石英晶體產(chǎn)生的高頻信號分頻成基時鐘脈沖信號和擴展部分所需的頻率。在此電路中，分頻器的功能主:CD4518。第 14 頁CD4518 的功能表如下表 1:CD4518 的功能表 振蕩器和分頻器兩部分構(gòu)成振蕩電路，它的電路圖如圖 2 所示。 Q91354760GND8CLKRSTVY?XAMEUcdpFa/圖 2 晶體振蕩器構(gòu)成的秒脈沖電路工作原理：如上圖所示，電路由 14 級二進制串行計數(shù)器CD4060 和晶體、電阻、電容及 BCD 同步加法計數(shù)器 CD4518 構(gòu)成。電路中利用 CD4060 組成兩部分電路。一部分是 14 級分頻器，其最高分頻數(shù)為 16384。另一部分是由外接電子表用石英晶體、電阻及電容構(gòu)成振蕩頻率為 32768Hz 的振蕩器。震蕩器輸出經(jīng) 14級分頻后在輸出端 Q14 上得到 1/2 秒脈沖并送入由 1/2 CD4518輸入 輸出CK CR EN上升沿 L H 加計數(shù)L L 上升沿 加計數(shù)下降沿 L XX L 上升沿上升沿 L LH L 下降沿保 持X L X 全為 L第 15 頁構(gòu)成的二分頻器，分頻后在輸出端 Q1 上得到秒基準脈沖. 計數(shù)電路計數(shù)器是一種計算輸入脈沖的時序邏輯網(wǎng)絡(luò)，被計數(shù)的輸入信號就是時序網(wǎng)絡(luò)的時鐘脈沖，它不僅可以計數(shù)而且還可以用來完成其他特定的邏輯功能，如測量、定時控制、數(shù)字運算等等。在數(shù)字鐘電路中，時間計數(shù)電路由秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器及時個位和時十位計數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器為 60 進制計數(shù)器，而根據(jù)設(shè)計要求，時個位和時十位計數(shù)器為 24 進制計數(shù)器。有了時間標(biāo)準“秒”信號后，就可以根據(jù)“60 秒為 1 分” 、 “60分為 1 小時” 、 “24 小時為 1 天”的計數(shù)周期，分別組成。將這些計數(shù)器適當(dāng)連接，就可以實現(xiàn)“秒” 、 “分” 、 “時” 、的計時功能。數(shù)字鐘的計數(shù)電路的設(shè)計可以用反饋清零法。當(dāng)計數(shù)器正常計數(shù)時，反饋門不起作用，只有當(dāng)進位脈沖到來時，反饋信號將計數(shù)電路清零，實現(xiàn)相應(yīng)模的循環(huán)計數(shù)。秒分計數(shù)器為 60 進制計數(shù)器，小時計數(shù)器為 24 進制計數(shù)器。實現(xiàn)這兩種模數(shù)的計數(shù)器采用集成計數(shù)器74LSＣＴ７４ＬＳ１６０為十進制計數(shù)器，當(dāng)ＬＤ＝１時進行十進制計數(shù)；當(dāng)ＬＤ＝０時，完成預(yù)置數(shù)碼功能。用于“秒鐘、分鐘、時鐘”的個位計數(shù)時，不需作任何改進。但用于“秒鐘、分鐘”的十位計數(shù)時，必須逢“６” （即 0110）進１且清零，用于“時鐘”計數(shù)時，必須逢“２４” （即 0010 0100）清零。下面將分別介紹 60 進制計數(shù)器和 24 進制小時計數(shù)器。 第 16 頁 6
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