數(shù)電課程設(shè)計(jì)數(shù)字時(shí)鐘(編輯修改稿)
2025-07-22 07:24 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 用六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60min，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”?！皶r(shí)計(jì)數(shù)器”采用二十四或十二進(jìn)制計(jì)時(shí)器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)一天24h或12h的累計(jì)。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)六位七段譯碼顯示器顯示出來(lái)，可進(jìn)行整點(diǎn)報(bào)時(shí)，計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，可以用校時(shí)電路校時(shí)、校分。 數(shù)字時(shí)鐘的原理框圖 各部分電路設(shè)計(jì)方案 秒脈沖產(chǎn)生電路秒脈沖產(chǎn)生電路的功能是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)，主要由振蕩器和分頻器組成。振蕩器是計(jì)數(shù)器的核心，振蕩器的穩(wěn)定度和頻率的精準(zhǔn)度決定了計(jì)時(shí)器的準(zhǔn)確度，可由石英晶體振蕩電路或555定時(shí)器與RC組成的多諧振蕩器構(gòu)成。一般來(lái)說(shuō)，振蕩器的頻率越高，計(jì)時(shí)的精度就越高，但耗電量將增大，故設(shè)計(jì)時(shí)一定要根據(jù)需要設(shè)計(jì)出最佳的電路。石英晶體振蕩器具有頻率準(zhǔn)確、振蕩穩(wěn)定、溫度系數(shù)小的特點(diǎn)，但是如果精度要求不高的話可以采用555構(gòu)成的多諧振蕩器。秒脈沖產(chǎn)生電路在此例中的主要功能有兩個(gè)：一是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)，二是可提供整點(diǎn)報(bào)時(shí)所需要的頻率信號(hào)。在下面電路設(shè)計(jì)中，為了簡(jiǎn)化電路，秒脈沖產(chǎn)生電路用一個(gè)1Hz的秒脈沖時(shí)鐘信號(hào)源替代。 555構(gòu)成的多諧振蕩器秒脈沖產(chǎn)生電路主要是由一個(gè)555定時(shí)器和三個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74160構(gòu)成。其中，555定時(shí)器與RC組成多諧振蕩器，三個(gè)計(jì)數(shù)器74160組成分頻器。 555構(gòu)成的多諧振蕩器而成的秒脈沖產(chǎn)生電路邏輯圖，其中選取R1=R2=1kΩ，C1=470nF，C2=10nF，從而多諧振蕩器的頻率為： 555定時(shí)器的引腳圖 555定時(shí)器的功能表 計(jì)數(shù)器74160的引腳圖 計(jì)數(shù)器74160的邏輯圖 計(jì)數(shù)器74160的功能表160為可預(yù)置的十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，共有 74160和74LS160兩種線路結(jié)構(gòu)型式，, 160 的清除端是異步的，當(dāng)清除端/MR為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘端CP狀態(tài)如何，即可完成清除功能。160的預(yù)置是同步的。當(dāng)置入控制器/PE為低電平時(shí)，在CP上升沿作用下，輸出端Q0－Q3與數(shù)據(jù)輸入端P0－P3一致。當(dāng)CP由低至高跳變或跳變前，如果計(jì)數(shù)控制端CEP、CET為高電平，則/PE 應(yīng)避免由低至高電平的跳變。160 的計(jì)數(shù)是同步的?？緾P同時(shí)加在四個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)CEP、CET 均為高電平時(shí)，在CP上升沿作用下Q0－Q3同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。對(duì)于74160，只有當(dāng) CP 為高電平時(shí)，CEP、CET 才允許由高至低電平的跳變。160有超前進(jìn)位功能。當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時(shí)，進(jìn)位輸出端（TC）輸出一個(gè)高電平脈沖，其寬度為 Q0 的高電平部分。在不外加門電路的情況下，可級(jí)聯(lián)成N 位同步計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器74160的引出端符號(hào)如下：電路中多諧振蕩器輸出的是1kHz的脈沖信號(hào)，此信號(hào)作為第一級(jí)計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)。計(jì)數(shù)器的四個(gè)使能端ENP、ENT、LOAD、CLR均接高電平、由于74160是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，因此計(jì)數(shù)器每計(jì)數(shù)滿10次有一個(gè)進(jìn)位信號(hào)，此信號(hào)即為第一級(jí)計(jì)數(shù)器分頻后得到的100Hz的脈沖信號(hào)，將這個(gè)信號(hào)接在下一級(jí)計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)端CLK則可實(shí)現(xiàn)繼續(xù)分頻，經(jīng)過(guò)兩個(gè)74160逐級(jí)分頻后依次得到10Hz和1Hz的脈沖信號(hào)。 秒脈沖產(chǎn)生電路仿真圖 千分頻秒脈沖信號(hào)仿真波形 計(jì)數(shù)器電路，整個(gè)計(jì)數(shù)器電路由秒計(jì)數(shù)器、分計(jì)數(shù)器和時(shí)計(jì)數(shù)器串接而成。秒脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)6級(jí)計(jì)數(shù)器，分別得到秒個(gè)位、秒十位、分個(gè)位、分十位以及時(shí)個(gè)位、時(shí)十位的計(jì)時(shí)。顯示6位的“時(shí)”、“分”、“秒”需要6片中規(guī)模的計(jì)數(shù)器。其中，秒計(jì)數(shù)器和分計(jì)數(shù)器都是六十進(jìn)制，時(shí)計(jì)數(shù)器為二十四/十二進(jìn)制，都選用74160來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)的方法采用反饋清零法。 六十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路秒計(jì)數(shù)器和分計(jì)數(shù)器各由一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（個(gè)位）和一個(gè)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器（十位）串接組成，形成兩個(gè)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其中個(gè)位計(jì)數(shù)器接成十進(jìn)制形式。十位計(jì)數(shù)器選擇QB與QC端做反饋端，經(jīng)與非門輸出至控制清零端CLR，接成六進(jìn)制計(jì)數(shù)形式（計(jì)數(shù)至0110時(shí)清零）。個(gè)位與十位計(jì)數(shù)器之間采用同步級(jí)聯(lián)復(fù)位方式，將個(gè)位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出端RCO接至十位計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端CLK，完成個(gè)位對(duì)十位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位控制。將十位計(jì)時(shí)器的反饋清零信號(hào)經(jīng)非門輸出，
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