【文章內(nèi)容簡介】 splay and the timing function.Keywords: crystal oscillator。 counter(74LS160)。display circuit。 LED。 timing circuit第一章 數(shù)字電子鐘設(shè)計要求 設(shè)計指標(biāo)時間以24小時為一個周期； 顯示時、分、秒； 具有校時功能，可以分別對時及分進行單獨校時，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時間； 為了保證計時的穩(wěn)定及準(zhǔn)確須由晶體振蕩器提供時間基準(zhǔn)信號。 設(shè)計要求 畫出電路原理圖（或仿真電路圖）； 元器件及參數(shù)選擇； 電路仿真與調(diào)試； PCB文件生成與打印輸出。 制作要求 自行裝配和調(diào)試，并能發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。 編寫設(shè)計報告 寫出設(shè)計與制作的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會。 第二章 數(shù)字電子鐘總體方案論證隨著電子技術(shù)的發(fā)展，在數(shù)字電子技術(shù)領(lǐng)域中，實現(xiàn)數(shù)字電子鐘的方法和手段有很多種，本設(shè)計對其中的幾種方案進行了設(shè)計與分析。 數(shù)字電子鐘的重要性數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用,使得數(shù)字鐘的精度,遠遠超過老式鐘表, 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地擴展了鐘表原先的報時功能。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、自動開啟和關(guān)閉路燈、定時開關(guān)烘箱、通斷動力設(shè)備、甚至各種定時電氣的自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘及擴大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實的意義。 數(shù)字電子鐘的基本設(shè)計思想 石英晶體振蕩器產(chǎn)生的時脈沖送到分頻器，分頻電路將時標(biāo)信號分成每秒一次的方波基準(zhǔn)信號。秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生頻率穩(wěn)定很高的秒脈沖，秒脈沖被送到一個六十進制秒計數(shù)器計數(shù)，將計數(shù)結(jié)果送至秒個位和十位譯碼器，譯碼結(jié)果分別由兩只七段半導(dǎo)體數(shù)碼管以十進制數(shù)形式顯示來。當(dāng)秒六十進制計數(shù)器累計到第59秒時，若再來一個秒脈沖，秒計數(shù)器的進位輸出就產(chǎn)生進位脈沖（分計數(shù)脈沖），同時，秒計數(shù)器的十位和個位都復(fù)位到零。分計數(shù)脈沖又被送到分六十進制計數(shù)器計數(shù)，經(jīng)譯碼電路譯碼后數(shù)碼管顯示相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。當(dāng)計滿59分59秒時，若再來一個秒脈沖，則分計數(shù)器便向時計數(shù)器送出時計數(shù)脈沖，同時，分、秒計數(shù)器均復(fù)位到零。時計數(shù)器是一個二十四進制計數(shù)器，當(dāng)計數(shù)顯示23時59分59秒時，若再來一個秒脈沖，則時、分、秒計數(shù)器都應(yīng)回到零，并顯示（00 00 00）表示已到達午夜零點，第二天開始繼續(xù)計數(shù)。在秒的計數(shù)電路里通過控制電路的CP脈沖對秒電路進行，在分、時的電路里通過控制進位輸出實現(xiàn)校時功能。 數(shù)字電子鐘的方案分析 基于分立元件的數(shù)字電子鐘 采用實時時鐘芯片采用集成邏輯電路設(shè)計具有能實現(xiàn)，時、分、秒計時功能和校時功能，計時數(shù)據(jù)的更新每秒自動進行一次，不需程序干預(yù)。計算時間，程序簡單。 基于EDA技術(shù)的數(shù)字電子鐘 采用 EDA作為主控制器控制外圍電路進行電壓，時鐘控制、鍵盤和LED控制。此方案邏輯電路復(fù)雜，且靈活性較低，不利于各種功能的擴展，在對電路進行檢測比較困難； 基于單片機編程的數(shù)字電子鐘在按鍵較少的情況下，采用獨立式4個按鍵，經(jīng)軟件設(shè)計指定的I/O口（~~）送出邏輯電平，控制數(shù)碼管顯示。根據(jù)數(shù)字電子鐘的設(shè)計要求與原理以及特性，系統(tǒng)采用單片機AT89C52串口輸出的形式來設(shè)計電路，使功能及效果更完美。 三種方案的比較 在設(shè)計過程中，方案的選擇必須與實際情形聯(lián)系起來，要從各個方面考慮設(shè)計的可行性，即不僅要考慮其先進性也要考慮其現(xiàn)實性，從多方面綜合尋求最佳方案。在方案的實施中，方案一簡潔、靈活、可擴展性好，能完全達到設(shè)計要求；方案二邏輯電路復(fù)雜，靈活性比較的低，并且不利于調(diào)試；方案三的設(shè)計理念超過我們現(xiàn)在所學(xué)的內(nèi)容，因此暫不考慮。綜上分析，我們選擇第一種方案作為本次課程設(shè)計的最佳方案。 第三章 多功能數(shù)字電子鐘單元電路設(shè)計 數(shù)字鐘的構(gòu)成數(shù)字鐘是一個將“ 時”，“分”，“秒”顯示于人的視覺器官的計時裝置。它的計時周期為24小時，顯示滿刻度為23時59分59秒，另外有校時功能和一些顯示星期、報時、停電查看時間等附加功能。因此，一個基本的數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示器、“時”，“分”，“秒”，“星期”計數(shù)器、校時電路、報時電路和振蕩器組成。干電路系統(tǒng)由秒信號發(fā)生器、“時、分、秒”計數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時電路。秒信號產(chǎn)生器是整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計時系統(tǒng)的精度，一般用石英晶體振蕩器加分頻器來實現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒信號送入“秒計數(shù)器”，“秒計數(shù)器”采用60進制計數(shù)器，每累計60秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計數(shù)器”的時鐘脈沖?！胺钟嫈?shù)器”也采用60進制計數(shù)器，每累計60分鐘，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時計數(shù)器”?！皶r計數(shù)器”采用24進制計時器，可實現(xiàn)對一天24小時的累計。譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”計數(shù)器的輸出狀態(tài)送到七段顯示譯碼器譯碼，通過七位LED七段顯示器顯示出來。校時電路時用來對“時”、“分”、“秒”顯示數(shù)字進行校對調(diào)整的。圖1 所示為數(shù)字鐘的一般構(gòu)成框圖。圖1 數(shù)字電子鐘的構(gòu)成框圖 晶體振蕩電路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，晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768Hz的方波信號，是數(shù)字電子鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)定度決定了數(shù)字鐘的質(zhì)量。本設(shè)計采用的是石英晶體振蕩器產(chǎn)生的脈沖，經(jīng)過整形、分頻獲得1Hz的秒脈沖，典型電路如下圖2所示：圖2 晶振秒脈沖電路4060是14位的二進制計數(shù)器。它內(nèi)部有14級二分頻，有兩個反相器。CIN（11腳）、（10腳）分別為時鐘輸入、輸出端。圖中R7為反饋電阻（10～100 Mom），目的是為CMOS反相器提供偏置，使其工作在放大狀態(tài)。C1為溫度特性校正電容，一般取20～50Pf。C2是頻率微調(diào)電容，取5～30pF。石英晶振采用32768 Hz晶振，若要得到1Hz的脈沖，則需要經(jīng)過15級的二分頻器完成（32768 Hz /215=1 Hz）。由于CD4060只能完成14級分頻，故需要外加一級分頻，采用74