【文章內(nèi)容簡介】 片的 Q3輸出為 1HZ。具體電路如圖： 第 9 頁 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 圖 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(yùn)算等等。 數(shù)字鐘的計數(shù)電路是用兩個六十進(jìn)制計數(shù)電路和“ 12 翻 1”計數(shù)電路實(shí)現(xiàn)的。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(jìn)位脈沖到來時，反饋信號將計數(shù)電路清零，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)模的循環(huán)計數(shù)。以六十進(jìn)制為例，當(dāng)計數(shù)器從 00， 01， 02， ?? ， 59 計數(shù)時，反饋門不起作用，只有當(dāng)?shù)?60 個秒脈沖到來時，反饋信號隨即將計數(shù)電路清零，實(shí)現(xiàn)模為 60 的循環(huán)計數(shù)。 下面將分別介紹 60 進(jìn)制計數(shù)器和“ 12 翻 1”小時計數(shù)器。 （一） 60 進(jìn)制計數(shù)器 電路如圖 所示 第 10 頁 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 圖 電路中， 74LS92 作為十位計數(shù)器，在電路中采用六進(jìn)制計數(shù)； 74LS90 作為個位計 數(shù)器在電路中采用十進(jìn)制計數(shù)。當(dāng) 74LS90 的 14 腳接振蕩電路的輸出脈沖 1Hz 時 74LS90 開始工作，它計時到 10時向十位計數(shù)器 74LS92 進(jìn)位。 （二） “ 12 翻 1”小時計數(shù)器電路 （ 1） 電路如圖 所 示 圖 第 11 頁 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 “ 12 翻 1”小時 計數(shù)器是按照“ 01— 02— 03— 04— 05— 06— 07— 08— 09— 10— 11— 12— 01”規(guī)律計數(shù)的，計數(shù)器的計數(shù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如表 所示。 表 “ 12 翻 1”小時計時時序 十位 個位 十位 個位 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：個位計數(shù)器由 4 位二進(jìn)制同步可逆計數(shù)器 74LS191 構(gòu)成，十位計數(shù)器由雙 D觸發(fā)器 74LS74 構(gòu)成 ，將它們組成 “ 12 翻 1”小時計數(shù)器。 由表可知：計數(shù)器的狀態(tài)要發(fā)生 兩次跳躍：一是：計數(shù)器計到 9，即個位計數(shù)器的狀態(tài) 為 03 02 01 00Q Q Q Q =1001 后，在下一計數(shù)脈沖的作用下計數(shù)器進(jìn)入暫態(tài) 1010，利用暫態(tài)的兩個 1 即 03 01使個位異步置 0，同時向十位計數(shù)器進(jìn)位使 10Q =1；二是計數(shù)到 12 后，在第 13個計數(shù)脈沖作用下個位計數(shù)器的狀態(tài)應(yīng)為 03 02 01 00Q Q Q Q =0001，十位計數(shù)器的 10Q =0。第二次跳躍的十位清 “ 0”和個位置“ 1”的輸出端 10Q 、 01Q 、 00Q 來產(chǎn)生。 譯碼與顯示電路 （一）電路如圖 所示 第 12 頁 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 圖 （二）電路的工作原理 譯碼是編碼的相反過程，譯碼器是將輸入的二進(jìn)制代碼翻譯成相應(yīng)的輸出信號以表示編碼時所賦予原意的電路。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 、 顯示模塊用來顯示計時模塊輸出的結(jié) 果。 （三）對電路中的主要元件及功能介紹 （ 1）譯碼器 74LS48 譯碼器是一個多輸入、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，存儲器尋址和組合控制信號等。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為燈測檢查，用 LT 可檢查七段顯示器個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，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 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 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 校時電路 （一） 電路的工作原理 校時電路的作用是：當(dāng)數(shù)字鐘接通電源或者出現(xiàn)誤差時，校正時間。校時是數(shù)字鐘應(yīng)具有的基本功能。一般電子表都具有時、分、秒等校時功能。為了使電路簡單，在此設(shè)計中只進(jìn)行分和小時的校時。校時有“快校時”和“慢校時”兩種，“快校時”是通過開關(guān)控制，使計數(shù)器對 1Hz 校時脈沖計數(shù)?！奥?校時”是用手動產(chǎn)生單脈沖作校時脈沖。圖中 S1 校分用的控制開關(guān)， S2（總圖）為校時用的控制開關(guān)，它們的控制功能如表 4 所示，校時脈沖采用分頻器輸出的 1Hz 脈沖，當(dāng) S1 或 S2 分別為“ 0”時可以進(jìn)行“快校時”。如果校時脈沖由單次脈沖產(chǎn)生器提供，則可以進(jìn)行“慢校時”。 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 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 表 校時開關(guān)的功能 S1 S2 功能 1 1 計數(shù) 1 0 校分 0 1 校時 （二）具體電路如圖 圖 擴(kuò)展功功能電路的設(shè)計 定時控制電路 （鬧鐘電路） 數(shù)字鐘在指定的時刻發(fā)出信號，或驅(qū)動音響電路“鬧時”；或?qū)δ逞b置的電源進(jìn)行接通或斷開“控制”。不管是鬧時還是控制，都要求時間準(zhǔn)確，即信號的開始時刻與持續(xù)時間必須滿足規(guī)定的要求。 （一）設(shè)計電路如圖 所示 第 15 頁 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 圖 （二）電路的工作原理 在這里將舉例來說明它的工作原理。要求上午 7時 59 分發(fā)出鬧時信號，持續(xù) 1 分鐘。設(shè)計如下： 7 時 59 分對應(yīng)數(shù)字鐘的時時個位計數(shù)器的狀態(tài)為 3 2 1 0 1( ) 0 1 1 1HQ Q Q Q ?，分十位計數(shù)器的狀態(tài)為 3 2 1 0 2( ) 0 1 0 1MQ Q Q Q ?，分個位計數(shù)器的狀態(tài)為3 2 1 0 1( ) 1 0 0 1MQ Q Q Q ?，若將上述計數(shù)器輸出為“ 1”的所有輸出端經(jīng)過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。所以鬧時控制信號 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 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 載門輸入端總個數(shù)。 取 RL=。如果控制 1KHz 高音和驅(qū)動音響電路的兩極與非門也采用 OC門，則 RL 的值應(yīng)該重新計算。 由電路圖可以看見，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。 仿廣播電臺正點(diǎn)報時電路 仿廣播電臺整點(diǎn)報時電路的功能要求是，每當(dāng)數(shù)字鐘計時快要到整點(diǎn)時發(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)束的時刻為整點(diǎn)時刻。 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 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 具體 設(shè)計電路如圖 圖 特殊器件介紹 555 時鐘芯片 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 個部分組成。它的各 個引腳功能如下： 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，雙極型時基電路 VCC 的范圍是 ～ 16V， CMOS型時基電路 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，則時基電路不工作，此時不論 TR、 TH 處于何電平，時基電路輸出為“ 0”，該端不用時應(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)部兩個比較器的基準(zhǔn) 電壓，當(dāng)該端不用時，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，用做定時器時電容的放電。電阻分壓器由三個 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 第 18 頁 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 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；低電平觸發(fā)信號加在 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?；?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，兩個比較器 C C2 基準(zhǔn)電壓分別為 2/3Vcc， 1/3Vcc。引腳如圖 圖 單時鐘加 /減計數(shù)器 74LS191 如圖 所示，該圖為所存器 74LS191 的引腳圖。單時鐘加 /減計數(shù)器74LS191 是 BCD 碼十六進(jìn)制計數(shù)器。 LD 為置數(shù)端 ,當(dāng) LD=0