【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 片的 Q3輸出為 1HZ。具體電路如圖： 第 9 頁(yè) 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 圖 計(jì)數(shù)電路 計(jì)數(shù)器是一種計(jì)算輸入脈沖的時(shí)序邏輯網(wǎng)絡(luò)，被計(jì)數(shù)的輸入信號(hào)就是時(shí)序網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘脈沖，它不僅可以計(jì)數(shù)而且還可以用來(lái)完成其他特定的邏輯功能，如測(cè)量、定時(shí)控制、數(shù)字運(yùn)算等等。 數(shù)字鐘的計(jì)數(shù)電路是用兩個(gè)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路和“ 12 翻 1”計(jì)數(shù)電路實(shí)現(xiàn)的。數(shù)字鐘的 計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)可以用反饋清零法。當(dāng)計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù)時(shí)，反饋門不起作用，只有當(dāng)進(jìn)位脈沖到來(lái)時(shí)，反饋信號(hào)將計(jì)數(shù)電路清零，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)模的循環(huán)計(jì)數(shù)。以六十進(jìn)制為例，當(dāng)計(jì)數(shù)器從 00， 01， 02， ?? ， 59 計(jì)數(shù)時(shí)，反饋門不起作用，只有當(dāng)?shù)?60 個(gè)秒脈沖到來(lái)時(shí)，反饋信號(hào)隨即將計(jì)數(shù)電路清零，實(shí)現(xiàn)模為 60 的循環(huán)計(jì)數(shù)。 下面將分別介紹 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器和“ 12 翻 1”小時(shí)計(jì)數(shù)器。 （一） 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器 電路如圖 所示 第 10 頁(yè) 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 圖 電路中， 74LS92 作為十位計(jì)數(shù)器，在電路中采用六進(jìn)制計(jì)數(shù)； 74LS90 作為個(gè)位計(jì) 數(shù)器在電路中采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)。當(dāng) 74LS90 的 14 腳接振蕩電路的輸出脈沖 1Hz 時(shí) 74LS90 開(kāi)始工作，它計(jì)時(shí)到 10時(shí)向十位計(jì)數(shù)器 74LS92 進(jìn)位。 （二） “ 12 翻 1”小時(shí)計(jì)數(shù)器電路 （ 1） 電路如圖 所 示 圖 第 11 頁(yè) 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 “ 12 翻 1”小時(shí) 計(jì)數(shù)器是按照“ 01— 02— 03— 04— 05— 06— 07— 08— 09— 10— 11— 12— 01”規(guī)律計(jì)數(shù)的，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如表 所示。 表 “ 12 翻 1”小時(shí)計(jì)時(shí)時(shí)序 十位 個(gè)位 十位 個(gè)位 CK Q10 Q03 Q02 Q01 Q00 CK Q10 Q03 Q02 Q01 Q00 0 1 2 3 4 5 6 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 8 9 10 11 12 13 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 （ 2）電路工作原理 由表可知：個(gè)位計(jì)數(shù)器由 4 位二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器 74LS191 構(gòu)成，十位計(jì)數(shù)器由雙 D觸發(fā)器 74LS74 構(gòu)成 ，將它們組成 “ 12 翻 1”小時(shí)計(jì)數(shù)器。 由表可知：計(jì)數(shù)器的狀態(tài)要發(fā)生 兩次跳躍：一是：計(jì)數(shù)器計(jì)到 9，即個(gè)位計(jì)數(shù)器的狀態(tài) 為 03 02 01 00Q Q Q Q =1001 后，在下一計(jì)數(shù)脈沖的作用下計(jì)數(shù)器進(jìn)入暫態(tài) 1010，利用暫態(tài)的兩個(gè) 1 即 03 01使個(gè)位異步置 0，同時(shí)向十位計(jì)數(shù)器進(jìn)位使 10Q =1；二是計(jì)數(shù)到 12 后，在第 13個(gè)計(jì)數(shù)脈沖作用下個(gè)位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)應(yīng)為 03 02 01 00Q Q Q Q =0001，十位計(jì)數(shù)器的 10Q =0。第二次跳躍的十位清 “ 0”和個(gè)位置“ 1”的輸出端 10Q 、 01Q 、 00Q 來(lái)產(chǎn)生。 譯碼與顯示電路 （一）電路如圖 所示 第 12 頁(yè) 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 圖 （二）電路的工作原理 譯碼是編碼的相反過(guò)程，譯碼器是將輸入的二進(jìn)制代碼翻譯成相應(yīng)的輸出信號(hào)以表示編碼時(shí)所賦予原意的電路。常用的集成譯碼器有二進(jìn)制譯碼器、二— 十 制譯碼器和 BCD— 7 段譯碼器 、 顯示模塊用來(lái)顯示計(jì)時(shí)模塊輸出的結(jié) 果。 （三）對(duì)電路中的主要元件及功能介紹 （ 1）譯碼器 74LS48 譯碼器是一個(gè)多輸入、多輸出的組合邏輯電路。它的工作是把給定的代碼進(jìn)行“翻譯”，變成相應(yīng)的狀態(tài)，使輸出通道中相應(yīng)的一路有信號(hào)輸出。譯碼器在數(shù)字系統(tǒng)中有廣泛的用途，不僅用于代碼的轉(zhuǎn)換、終端的數(shù)字顯示，還用于數(shù)字分配，存儲(chǔ)器尋址和組合控制信號(hào)等。譯碼器可以分為通用譯碼器和顯示譯碼器兩大類。在電路中用的譯碼器是共陰極譯碼器 74LS48，用 74LS48 把輸入的 8421BCD碼 ABCD譯成七段輸出 ag，再由七段數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)。 74LS48的管腳 圖如圖 16。在管腳圖中，管腳 LT、 RBI、 BI/RBO 都是低電平是起作用，作用分別為： LT為燈測(cè)檢查，用 LT 可檢查七段顯示器個(gè)字段是否能正常被點(diǎn)燃。 BI是滅燈輸入，可以使顯示燈熄滅。 RBI 是滅零輸入，可以按照需要將顯示的零予以熄滅。 BI/RBO 是共用輸出端， RBO 稱為滅零輸出端，可以配合滅零輸出端 RBI，在多位十進(jìn)制數(shù)表示時(shí)，把多余零位熄滅掉，以提高視圖的清晰度。也可用共陰譯碼器 74LS248， CD4511。 第 13 頁(yè) 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 圖 （ 2）顯示器 SM421050N 在此電路圖中所用的顯示器是共陰極形式，陰極必須接地。 SM421050N 的管腳功能圖如圖 圖 校時(shí)電路 （一） 電路的工作原理 校時(shí)電路的作用是：當(dāng)數(shù)字鐘接通電源或者出現(xiàn)誤差時(shí)，校正時(shí)間。校時(shí)是數(shù)字鐘應(yīng)具有的基本功能。一般電子表都具有時(shí)、分、秒等校時(shí)功能。為了使電路簡(jiǎn)單，在此設(shè)計(jì)中只進(jìn)行分和小時(shí)的校時(shí)。校時(shí)有“快校時(shí)”和“慢校時(shí)”兩種，“快校時(shí)”是通過(guò)開(kāi)關(guān)控制，使計(jì)數(shù)器對(duì) 1Hz 校時(shí)脈沖計(jì)數(shù)。“慢 校時(shí)”是用手動(dòng)產(chǎn)生單脈沖作校時(shí)脈沖。圖中 S1 校分用的控制開(kāi)關(guān)， S2（總圖）為校時(shí)用的控制開(kāi)關(guān)，它們的控制功能如表 4 所示，校時(shí)脈沖采用分頻器輸出的 1Hz 脈沖，當(dāng) S1 或 S2 分別為“ 0”時(shí)可以進(jìn)行“快校時(shí)”。如果校時(shí)脈沖由單次脈沖產(chǎn)生器提供，則可以進(jìn)行“慢校時(shí)”。 a b f c g d e DPY [LEDgn] 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g BI/RBO 4 RBI 5 LT 3 A 7 B 1 C 2 D 6 a 13 b 12 c 11 d 10 e 9 f 15 g 14 74LS48 第 14 頁(yè) 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 表 校時(shí)開(kāi)關(guān)的功能 S1 S2 功能 1 1 計(jì)數(shù) 1 0 校分 0 1 校時(shí) （二）具體電路如圖 圖 擴(kuò)展功功能電路的設(shè)計(jì) 定時(shí)控制電路 （鬧鐘電路） 數(shù)字鐘在指定的時(shí)刻發(fā)出信號(hào)，或驅(qū)動(dòng)音響電路“鬧時(shí)”；或?qū)δ逞b置的電源進(jìn)行接通或斷開(kāi)“控制”。不管是鬧時(shí)還是控制，都要求時(shí)間準(zhǔn)確，即信號(hào)的開(kāi)始時(shí)刻與持續(xù)時(shí)間必須滿足規(guī)定的要求。 （一）設(shè)計(jì)電路如圖 所示 第 15 頁(yè) 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 圖 （二）電路的工作原理 在這里將舉例來(lái)說(shuō)明它的工作原理。要求上午 7時(shí) 59 分發(fā)出鬧時(shí)信號(hào)，持續(xù) 1 分鐘。設(shè)計(jì)如下： 7 時(shí) 59 分對(duì)應(yīng)數(shù)字鐘的時(shí)時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為 3 2 1 0 1( ) 0 1 1 1HQ Q Q Q ?，分十位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為 3 2 1 0 2( ) 0 1 0 1MQ Q Q Q ?，分個(gè)位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為3 2 1 0 1( ) 1 0 0 1MQ Q Q Q ?，若將上述計(jì)數(shù)器輸出為“ 1”的所有輸出端經(jīng)過(guò)與門電路去控制音響電路，就可以使音響電路正好在 7點(diǎn) 59 分響，持續(xù) 1分鐘后（即 8點(diǎn)）停響。所以鬧時(shí)控制信號(hào) Z 的表達(dá)式為 011SQ ? 2 1 0 1 2 0 2 3 0 1( ) ( ) ( )H M MZ Q Q Q Q Q Q Q M?? ? ? 式中， M 為上午的信號(hào)輸出，要求 M=1。 如果用與非門實(shí)現(xiàn)的邏輯表達(dá)式為： 2 1 0 1 2 2 3 0 1( ) ( 0 ) ( )H M MZ Q Q Q M Q Q Q Q? ? ? ? 在該電路圖 中用到了 2 輸入二與非門 74LS20，集電極開(kāi)路的 2 輸入四與非門 74LS0 74LS00，因 OC 門的輸出端可以進(jìn)行“線與”，使用時(shí)在它們的輸出端與電源 +5V 端之間應(yīng)接一電阻 RL。 RL 的值由下式?jīng)Q定： m inm ax CC OHLOH IHVVR nI mI?? ? m axm in CC OLLOL ILVVR I mI?? ? maxOLV =,ILI =, minOLV =,IHI =50uA,OLI =8mA,OHI =100Ua。m為負(fù) 第 16 頁(yè) 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 載門輸入端總個(gè)數(shù)。 取 RL=。如果控制 1KHz 高音和驅(qū)動(dòng)音響電路的兩極與非門也采用 OC門，則 RL 的值應(yīng)該重新計(jì)算。 由電路圖可以看見(jiàn)，上午 7 點(diǎn) 59分，音響電路的晶體管導(dǎo)通，則揚(yáng)聲器發(fā)出 1KHz 的聲音。持續(xù) 1 分鐘到 8點(diǎn)整晶體管因?yàn)檩斎攵藶椤?0”而截止，電路停鬧。 仿廣播電臺(tái)正點(diǎn)報(bào)時(shí)電路 仿廣播電臺(tái)整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路的功能要求是，每當(dāng)數(shù)字鐘計(jì)時(shí)快要到整點(diǎn)時(shí)發(fā)出聲響，通常按照 4 低音 1 高音的順序發(fā)出間斷聲響，以最后一聲高音結(jié)束的時(shí)刻為整點(diǎn)時(shí)刻。 設(shè) 4 聲低音（約 500Hz）分別發(fā)生在 59 分 51 秒、 53 秒、 55 秒及 57 秒，最后一聲高音（約 1KHz）發(fā)生在 59 分 59秒，它們的持續(xù)時(shí)間均為 1 秒。 表 CP(秒 ) Q3s1 Q2s1 Q1s1 Q0s1 功能 50 0 0 0 0 51 0 0 0 1 鳴低音 52 0 0 1 0 停 53 0 0 1 1 鳴低音 54 0 1 0 0 停 55 0 1 0 1 鳴低音 56 0 1 1 0 停 57 0 1 1 1 鳴低音 58 1 0 0 0 停 59 1 0 0 1 鳴低音 00 0 0 0 0 停 第 17 頁(yè) 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 具體 設(shè)計(jì)電路如圖 圖 特殊器件介紹 555 時(shí)鐘芯片 如圖 ， 555 電路由電阻分壓器、電壓比較器、基本 RS 觸發(fā)器、放電管和輸出緩沖器 5 個(gè)部分組成。它的各 個(gè)引腳功能如下： 1 腳： GND(或 Vss)外接電源負(fù)端 VSS 或接地，一般情況下接地。 8 腳：VCC(或 VDD)外接電源 VCC，雙極型時(shí)基電路 VCC 的范圍是 ～ 16V， CMOS型時(shí)基電路 VCC 的范圍為 3～ 18V。一般用 5V。 |3 腳： OUT（或 Vo）輸出端。2 腳： TR 低觸發(fā)端。 6 腳： TH 高觸發(fā)端。 4 腳： R 是直接清零端。當(dāng) R 端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論 TR、 TH 處于何電平，時(shí)基電路輸出為“ 0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。 5 腳： CO(或 VC)為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn) 電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只 F電容接地，以防引入干擾。 7 腳： D 放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。電阻分壓器由三個(gè) 5kΩ的等值電阻串聯(lián)而成。電阻分壓器為比較器 C C2 提供參考電壓，比較器 C1 的參考電壓為 2/3Vcc，加在同相輸入端，比較器 C2 的參考電壓為 1/3Vcc，加在反相輸入端。比較器由兩個(gè) 第 18 頁(yè) 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 結(jié)構(gòu)相同的集成運(yùn)放 C C2 組成。高電平觸發(fā)信號(hào)加在 C1 的反相輸入端，與同相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本 RS 觸發(fā)器 R 端的輸入信號(hào)；低電平觸發(fā)信號(hào)加在 C2 的同相輸入端， 與反相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本 RS 觸發(fā)器 S 端的輸入信號(hào)?；?RS 觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器C C2 的輸出端控制。在 1 腳接地， 5 腳未外接電壓，兩個(gè)比較器 C C2 基準(zhǔn)電壓分別為 2/3Vcc， 1/3Vcc。引腳如圖 圖 單時(shí)鐘加 /減計(jì)數(shù)器 74LS191 如圖 所示，該圖為所存器 74LS191 的引腳圖。單時(shí)鐘加 /減計(jì)數(shù)器74LS191 是 BCD 碼十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 LD 為置數(shù)端 ,當(dāng) LD=0