數(shù)電課程設(shè)計數(shù)字鐘設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-22 07:30 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 產(chǎn)生頻率穩(wěn)定的時間標準（時標）信號，以保證數(shù)字時鐘的走時準確及穩(wěn)定。要產(chǎn)生穩(wěn)定的時標信號，一般采用石英晶體振蕩器?，F(xiàn)在使用的指針式電子鐘或數(shù)字顯示的電子鐘都是使用石英晶體振蕩器電路。從數(shù)字鐘精確度考慮，晶體振蕩器頻率越高，計時的精度越高，但這樣會使分頻器的級數(shù)增加。所以在確定頻率時應當考慮兩方面因素。② 分頻器。振蕩器產(chǎn)生的時標信號通常頻率很高，為了得到1HZ的秒信號，需要對振蕩器的輸出信號進行分頻。分頻器的級數(shù)和每級的分頻次數(shù)要根據(jù)時標頻率來定。例如，目前石英電子鐘多采用32 768HZ的時標信號，將此信號經(jīng)過15級二分頻即可得到周期為1秒的秒信號。也可以選用其他頻率的時基信號，確定分頻次數(shù)后再選擇合適的集成電路。③ 計數(shù)器?！懊搿?、“分”、“時”分別為六十、六十、二十四進制的計數(shù)器?！懊搿焙汀胺帧庇嫈?shù)器用兩塊十進制的計數(shù)器來實現(xiàn)是很容易的，他們的個位為十進制，十位為六十進制，這樣符合人們通常計數(shù)的習慣?！皶r”計數(shù)也采用兩塊十進制集成塊，只是做成24進制。計數(shù)器均用反饋清零法來實現(xiàn)。④ 譯碼顯示電路。因為本計數(shù)全部采用十進制集成塊，所以計數(shù)器的譯碼顯示均采用8421BCD7斷譯碼器，采用共陰或共陽極的顯示器。⑤ 校時電路。在剛開機接通電源時，由于“時”、“分”為任意值，所以需要調(diào)整?！靶r”電路的基本原理是將“秒”信號直接引進“時”計數(shù)器，同時將“分”計數(shù)器置零，讓“時”計數(shù)器快速計數(shù)，在“時”的指示達到需要的數(shù)字后，切斷“秒”信號?！靶７帧彪娐芬舶创朔椒ㄟM行。⑥ 整點報時電路。數(shù)字鐘一般都應具備整點報時功能，即在時間出現(xiàn)整點前數(shù)秒內(nèi)，數(shù)字鐘會自動報時，以示提醒。其作用方式是發(fā)出連續(xù)的活有節(jié)奏的音頻聲波，較復雜的也可以是實現(xiàn)語音提示。⑶電路圖實現(xiàn)數(shù)字鐘的整體電路可如圖 42所示。圖42 數(shù)字鐘整體仿真電路 ⒌方案比較以及確定方案二與原方案相比較有一下的優(yōu)點與缺點。⑴優(yōu)點：與原方案比較，方案二所用的元器件明顯較少，也因此方案二實現(xiàn)的電路就看著更加簡單了。⑵缺點：與原方案比較可知，方案二中有著不足①方案二電路電源一接通后就會亂碼，必須要手動校時后才會正常。②方案二電路能校正的只有“分”和“時”，而原方案卻是“時”、“分”、“秒”都是能校正的，因此可以使校準更加簡單。③蜂鳴報警電路的設(shè)計，方案二中只有蜂鳴器卻沒有燈光的顯示。綜合比較原方案和方案二的優(yōu)缺點，最后仍然決定選用原方案。 ⒍電路的仿真與調(diào)試①時鐘振蕩電路的仿真測試圖如圖61所示：圖61 時鐘振蕩電路的仿真測試圖②時鐘振蕩電路的仿真波形如圖 62所示：圖 62 時鐘振蕩電路仿真波形 ③數(shù)字鐘時間與秒表時間的仿真誤差為了測試數(shù)字時鐘的精確度，于是就在仿真時對數(shù)字時鐘的時間與秒表的時間進行一個對比測試，測試結(jié)果得如下的表1所示。表1 數(shù)字鐘時間與秒表時間的比較表秒表時間(單位：秒)數(shù)字鐘時間誤差（單位：秒）0000：00：0003000：00：30000：01：009000：01：30012000：02：00000：02：3000：03：00④誤差分析從表1可看出，誤差接近于0，而且理論上，誤差本來是累積的，但實際上不然，該表的數(shù)據(jù)已顯示數(shù)字鐘走了90秒和120秒時的誤差與走了60秒的誤差并不相關(guān)聯(lián)，亦即誤差不累積。因此易得出此誤差值為人的反應時間（包括視覺反應時間和手的反應時
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