【導(dǎo)讀】目前，數(shù)字鐘的功能越來越強(qiáng)，并且有多種專門的大規(guī)模集成電路可供選。綜述了數(shù)字鐘電路工作原理，設(shè)計(jì)方案，單元電路元器件，組裝調(diào)試。數(shù)字鐘的應(yīng)用更為廣泛，諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟動(dòng)等，所有都以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非常現(xiàn)實(shí)的意義。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進(jìn)的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具。雖然現(xiàn)在時(shí)常上已有現(xiàn)成的數(shù)字鐘集成電路芯片出售。求，輸出方式靈活，可以隨時(shí)設(shè)置時(shí)、分、秒的輸出，改變顯示數(shù)字的大小等等。1設(shè)計(jì)一臺(tái)能直接顯示時(shí)、分、秒的數(shù)字鐘，要求二十四為一個(gè)技數(shù)周期。2當(dāng)電路發(fā)生走時(shí)誤差時(shí)，要求電路具有校時(shí)功能。4要求電路主要采用中鬼目CMOS集成電路。5電源電壓為+5V。路，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的1HZ時(shí)間信號(hào)必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路

　　

【正文】 數(shù)字時(shí)鐘 25 Vdd Ｙ１ Ｙ２ Ｙ５ 51Ω ２ T 3DG 1Ｋ Ω 8Ω 。 。 。 Qc4 Qa4 Qc2 Qd1 f2(500Hz) Qd3 Qa2 Qa1 Qa3 f1(1kHz) 圖 控制門電路部分 由于也門門 18 組成。圖中與非門 1， 3， 5 的輸入信號(hào) Q4， Q3， Q2， Q1分別表示“分十位”、“分個(gè)位”、“秒十位”、“秒個(gè)位”的狀態(tài)，下標(biāo)中 D， C，B， A 分別表示組成計(jì)數(shù)器的四個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)。 由圖 可以看出： Y1=Qc4 .Qa4 . Y2=Y1 .Qc2. Qa2 Y3=Y2. Qd1. Qa1. f1（ 1KHz） Y4=Y2. Qd1. Qa1. f2（ 500Hz） 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，數(shù)字鐘電路要求在 59 分 51 秒、 53 秒、 55 秒、 57 秒和 59秒時(shí)各鳴叫一次。 當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)到 59 分 50 秒時(shí)，分、秒計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為： Qd4. Qc4. Qb4. Qa4=0101 （分十位） Qd3. Qc3. Qb3. Qa3=1001 （分個(gè)位） Qd2. Qc2. Qb2. Qa2=0101 （秒十位） Qd1. Qc1. Qb1. Qa1=0000 （秒個(gè)位） ２ １ ４ ３ ５ ６ ７ 8 XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 數(shù)字時(shí)鐘 26 要求音響電路工作，計(jì)數(shù)器狀態(tài)的變化僅發(fā)生在 59 分 50 秒至 59 分 59 秒之間。因此，只有秒個(gè)位的狀態(tài)發(fā)生變化，而其他計(jì)數(shù)器的狀態(tài)無須變化，所以可白癡 Qc4=Qa4=Qd3=Qa3+Qc2=Qa2=1 不變。將他們相與 Y2=Qc4. Qa4. Qd3. =1。將此信號(hào)作為與非門 5. 6 的控制門。 由圖 可以看出： Y5= Y3. Y4=Y3+Y4 = Y2Qd1. Qa1. Qa1. f1（ 1KHz） +Y2. Qd1. Qa1. f2（ 500Hz） 可見要使 Y5=1，在 Y2=1 的情況下（即 59 分 50 秒不變的前提下）有以下兩種情況： （ 1） 當(dāng) 1000Hz 信號(hào)時(shí)，應(yīng)使 Qd1. Qa1 的狀態(tài)為１，即 Qd1. Qc1. Qb1. Qa1=1001,即５９秒。 （ 2） 當(dāng)５００Ｈｚ信號(hào)輸出時(shí)，應(yīng)使 Qd1. Qa1 的狀態(tài)為１，即 Qd1=0、Qa1=1，我們把 Q1 狀態(tài) 的真值表列于表 中。 表 Qd1 Qc1 Qb1 Qa1 Qd1. Qa1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0. 1 1 1 1 由表 可以看出：Ｑ d1＝０、 Qa1＝１的所有狀態(tài)組合只有四種，即０００１、００１１、０１０１、０１１１，他們分別表示５１秒、５３秒５５秒和５７秒。 音響電路 音響電路采用 射極輸出器，推動(dòng)８ Ω 的喇叭，三極管基極串接１ Ｋ Ω 限流電阻，是為了防止電流過大損壞喇叭，集電極串接５１ Ω限流電阻，三極管選用高頻小功率管即可。 當(dāng)Ｙ 5 端為高電平時(shí)，三極管Ｔ導(dǎo)通，有電流流經(jīng)喇叭，使之發(fā)出鳴叫聲。通過以上分析可知，當(dāng)計(jì)時(shí)至５９分５１、５３、５５、５７秒時(shí)，頻率為５００Ｈｚ的信號(hào)通過拉啊，當(dāng)計(jì)時(shí)至５９分５９秒時(shí)，頻率為１０００Ｈｚ的信號(hào)通過喇叭，因而發(fā)出四低一高的聲音，音響結(jié)束正好為５９分６０秒。 XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 數(shù)字時(shí)鐘 27 芯片 的選擇 芯片 555 定時(shí)電路一個(gè)、芯片 CC451 CC401 LED、 CC401 CC451CC4060。 3 章 調(diào)試方法 本設(shè)計(jì)電路在數(shù)字實(shí)驗(yàn)箱上完成。在進(jìn)行整體電路連接之前，應(yīng)對(duì)各部分分的電路進(jìn)行逐一安裝和調(diào)試。 一、晶體振蕩器的安裝和調(diào)試 按圖 電路是焊接振蕩器，輸出接發(fā)光二極管，觀察發(fā)光二極管的顯示情況。 二、計(jì)數(shù)器的安裝和調(diào)試 按圖電路在實(shí)驗(yàn)箱上連線。因?yàn)椋茫茫矗担保竷?nèi)含有兩個(gè)同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 CC4011 內(nèi)含有四個(gè)２輸入也非門，因此分別用一片 CC4518 和 CC4011 就夠了。 1．按圖 (a)電路連線，輸出可接發(fā)光二極管。觀察在 CP 作用 (CP 為 1Hz，可直 接由實(shí)驗(yàn)箱連續(xù)脈沖輸出端提供 )輸出端發(fā)光二極管的狀態(tài)變化情況，驗(yàn)證是否為六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 2．按圖 (b)電路連線，（方法同上）驗(yàn)證該電路是否為二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器 3．調(diào)試中要注意以下問題： （ 1）根據(jù) CC4518 的功能表，當(dāng)觸發(fā)脈沖由 CP 端輸入時(shí)， EN 端應(yīng)接高電平，此時(shí) CP 上升沿觸發(fā)；當(dāng)感觸發(fā)脈沖由 EN 端輸入時(shí)， CP 輸入端接低電平，此時(shí)CP 下降沿觸發(fā)。 （ 2）異步復(fù)位端，高電平有效。當(dāng) CR 為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位；正常計(jì)數(shù)時(shí)，應(yīng)使 CR=0。 三、譯碼顯示電路的安裝和調(diào)試 按圖安裝譯碼顯示部分電路。他是 由十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 CC451 BCD7 段鎖存譯碼 /驅(qū)動(dòng)器 CC4511 和 LED 七段數(shù)碼管組成。 觀察在 CP 作用下數(shù)碼管的顯示情況。要注意的是 CC4511 正常工作時(shí)，LT=BI 應(yīng)為高電平， LE 應(yīng)為低電平。 四、校時(shí)電路的安裝和調(diào)試 將電路輸出（門 5）接發(fā)光二極管。撥動(dòng)開關(guān)，官場(chǎng) CP（ 1Hz）作用下，輸出端發(fā)光二極管的顯示情況。根據(jù)開關(guān)的不同狀態(tài)，輸出端輸出頻率之比約為 1：60，“開關(guān)”可以取自邏輯電平的機(jī)械開關(guān)。 五、整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路的安裝和調(diào)試 XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 數(shù)字時(shí)鐘 28 因?yàn)閳?bào)時(shí)電路發(fā)出聲響的時(shí)間是 59 分 51 秒 59 秒到 59 分 60 秒之間， 59 分的 狀態(tài)是不變的。圖中的 Y2=1 不變。 測(cè)試時(shí)， 1KHz 的 CP 信號(hào)可由實(shí)驗(yàn)箱上獲得， 500Hz 的產(chǎn)品信號(hào)可將 1KHz的信號(hào)經(jīng) D 觸發(fā)器二分頻得到。 Qa1Qd1 端可接至十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的相應(yīng)輸出斷。觀察計(jì)數(shù)器在 CP 信號(hào)的作用下，喇叭發(fā)出聲響的情況。 附錄、參考文獻(xiàn) 《實(shí)用數(shù)字電路原理與設(shè)計(jì)速成》，何書森，何華斌 編，福建科學(xué)技術(shù)出版社 《電子技術(shù)及基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，任為民 主編，中央廣播電視大學(xué)出版社 《電子電路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》，錢培怡 編，西安電子科技大學(xué)出版社 《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》，清華大學(xué)電 子教研組編，閻石 主編， 《高等教育出版社電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》，高吉祥，電子工業(yè)出版社