【正文】 芯片；計數(shù)器；數(shù)碼管海南大學儋州校區(qū)應用科技學院1設計目的................................................................................................................................4 .........................................................................................................................4 2課程設計任務及要求............................................................................................................4 設計任務........................................................................................................................4 設計要求........................................................................................................................4 3系統(tǒng)設計................................................................................................................................4 設計思路........................................................................................................................4 系統(tǒng)設計........................................................................................................................5 原理圖及說明.......................................................................................................5 具體設計.................................................................................................................6...............................................................................................6 ...............................................................................................6 ...............................................................................................6 ...........................................................................6 ...........................................................................................6 主要元器件的介紹...............................................................................................................7 401614位二進制同步計數(shù)器（有預置端，異步清除）.....................................7 CD40106..........................................................................................................................7 CD4009............................................................................................................................8 5 電路板的安裝與測試...........................................................................................................8海南大學儋州校區(qū)應用科技學院1設計目的數(shù)字電子鐘是一種用數(shù)字顯示秒﹑分﹑時的記時裝置，與傳統(tǒng)的機械鐘相比，他具有走時準確﹑顯示直觀﹑無機械傳動裝置等優(yōu)點，因而得到了廣泛的應用：小到人們的日常生活中的電子手表，大到車站﹑機場等公共場所的大型數(shù)顯電子鐘。我們此次設計數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理，從而學會制作數(shù)字鐘。而且通過數(shù)字鐘的制作進一步的了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及實用方法。且由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時敘電路。通過它可以進一步學習與掌握各種組合邏輯電路與時序電路的原理與使用方法。； 、分、秒； ，可以分別對時及分進行單獨校時，使其校正到標準時間；2課程設計任務及要求 設計任務設計一個有“時”，“分”，“秒”（11小時59分59秒）顯示且有校時功能的數(shù)字時鐘鐘；用中小規(guī)模集成電路組成數(shù)字時鐘。 設計要求1．用555定時器設計一個秒鐘脈沖發(fā)生器，輸入1HZ的時鐘；（對已有1kHz頻率時鐘脈沖進行分頻）；2．能顯示時、分、秒，12小時制； ；,即六十進制計數(shù)器.；, 。3系統(tǒng)設計 設計思路數(shù)字電子鐘由信號發(fā)生器、“時、分、秒”計數(shù)器、LED數(shù)碼管、校時電路、整點報時電路等組成。工作原理為時鐘源用以產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖信號，作為數(shù)字種的時間基準，要求震蕩頻率為1HZ，為標準秒脈沖。將標準秒脈沖信號送入“秒計數(shù)器”，該計數(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，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時計數(shù)器”。“時計數(shù)器”采用12進制計數(shù)器，可以實現(xiàn)12小時的累計。LED數(shù)碼管將“時、分、秒”計數(shù)器的輸出狀態(tài)顯示。校時電路是來對“時、分、秒”顯示數(shù)字進行校對調(diào)整。海南大學儋州校區(qū)應用科技學院本設計使用芯片數(shù)最少、計時準確、動態(tài)顯示的節(jié)電工作方式（％）、調(diào)試方便、時間校準方便。電路中的振蕩器XT為目前多數(shù)石英晶體電子表中使用的頻率為215=32768HZ的石英晶體，經(jīng)IC（2CC4060）組成的14級2分頻和IC3A（CD4518）組成的一級2分頻后可得到1HZ的“秒”脈沖信號。用6個40161分別控制6個數(shù)碼管，用邏輯門電路選擇各個數(shù)碼管的最大數(shù)字，比如說輸出9，就要對應的輸入二進制數(shù)1001，輸出3對應0011，1對應 0001。邏輯門電路選擇好最大數(shù)，就接入下一個40161的 CLK 端，來進位。MR端要接入與非門和40106之間，讀取最大數(shù)。我們設計的是實現(xiàn)0~9,0~5,0~1,0~2的進位方式。從秒開始，0~59，分0~59，時0~ 系統(tǒng)設計 原理圖及說明時LED數(shù)碼管分LED 數(shù)碼管秒LED數(shù)碼管時計數(shù)（十二進制）分計數(shù)（六十進制）秒計數(shù)（六十進制）時校準分校準晶體振蕩器分頻器（1）電路原理框圖（2）電路原理圖海南大學儋州校區(qū)應用科技學院用555電路構(gòu)成的1KHz多諧振蕩器，調(diào)節(jié)電阻R3可以改變輸出信號頻率。74LS160是二，五，十進制同步加法器，用三片74LS90構(gòu)成三級十分頻器，將1KHz矩形波分頻得到1Hz基準秒計時信號。由于74LS160是十進制計數(shù)器，分別將個位接成十進制計數(shù)器，十位接成六進制計數(shù)器，分別將個位的RCO輸出端接十位的9腳端，就構(gòu)成60進制計數(shù)器，用兩個相同的60進制計數(shù)器分別做作為秒，分計時，并在個位和十位輸出端接上數(shù)碼顯示管顯示小時計數(shù)器直接采用整體反饋清零法構(gòu)成24進制計數(shù)器。工作原理：振蕩電路產(chǎn)生的1KHZ脈沖信號經(jīng)三級十分頻電路分頻后產(chǎn)生的1HZ脈沖信號輸入74LS90N連成的60進制秒計數(shù)器，再由秒計數(shù)器每60秒進位輸出給60進制分鐘計數(shù)器，分鐘計數(shù)器滿60后產(chǎn)生進位信號輸入給24進制小時計數(shù)器，從而實現(xiàn)12小時制電子鐘的功能。 具體設計小時計時電路由兩塊4033B和4081芯片7段譯碼器組成12進制計數(shù)電路。該電路譯碼器能識別數(shù)字00到11的計數(shù)，當接收到從“分”傳來信號到芯片4033的第1個管腳時，使得在小時的計數(shù)模塊進行加1，每接收到一次信號，即進行一次計數(shù)，計一次為一小時，同時將信號反饋回“分”，使得將計數(shù)清零。即可可以將小時從“00”到“11”后，在繼續(xù)計時時，計數(shù)器計數(shù)將會被置回“00”。使整個計數(shù)器在小時的計數(shù)模塊成為從“00”到“11”到清零循環(huán)回“00”到“11”這樣的12進制的12個穩(wěn)定狀態(tài)的計時方法。與小時計時模塊相比，分鐘計時模塊相對簡單些。它的電路原理是由于兩塊4033B芯片組成的60進制的分鐘計數(shù)方式，該譯碼器電路能識別信號59，整個計數(shù)計時方式是從“00”到“01”“02”.....“59”在到“00”的共60個穩(wěn)定狀態(tài)的自動連續(xù)循環(huán)模式。秒鐘的計數(shù)又有些相同與不同。它同樣是由4033B兩塊芯片進行構(gòu)成60進制計數(shù)。該譯碼器識別信號至59，然后清零循環(huán)計數(shù)。計數(shù)方式與分鐘計數(shù)方式一樣。但除了4033B芯片外，外加了4060和4518兩塊芯片。外加了兩塊芯片使得在秒鐘計數(shù)模塊有了自動的計數(shù)方法。而不是通過外來校準不停的進行調(diào)整計數(shù)。S1和S2分別為“小時”與“分”的手動校準電路。S1按動一次，在小時計時部位計數(shù)加1，S2按動一次，在分鐘計時計數(shù)數(shù)碼管顯示上顯示加1,。濾波電路CR10和CR13分別用來吸收S1和S2的動作產(chǎn)生的電壓抖動。二極管DD2分別為“小時”與“分”校準電路與相鄰下一級計數(shù)器“清零”端R之間的單向隔離文件。R1R12為手動校準電路的限流范圍。光敏電阻R1～R6分別為數(shù)碼管DS1～DS6夜間工作在節(jié)電模式時的亮度自動控制電路。光敏電阻可選用MG4122或MG451或5606106型（亮電阻≤2KΩ，暗電阻≥900KΩ）。每只數(shù)碼管的公共端第3（8）腳通過一光敏電阻串聯(lián)晶體開關(guān)管9013接地。當夜晚室內(nèi)光線較暗時，數(shù)碼管自動降低亮度。數(shù)碼管DS1～DS6采用超高亮度的數(shù)碼管5011型，這種LED數(shù)碼管耗電為普通數(shù)碼管的十分之一，每個段碼的驅(qū)動電流僅為1mA，就可以發(fā)出普通數(shù)碼管20mA海南大學儋州校區(qū)應用科技學院工作電流時相同的亮度。當其工作電流達20mA時，發(fā)出光亮足以保證在室外陽光下正常顯示。該控制電路可使數(shù)碼管顯示的供電電流降低到原來的1/30，即為10～15 mA的水平。開關(guān)管Q1～Q3選用9013（40V、低頻）可滿足控制兩個數(shù)碼管陰極電流通斷的要求。本設計還充分利用芯片CD4033的“零”數(shù)字消隱功能，即當十位上海數(shù)字為零時，該數(shù)碼管不亮。例如，當時間為9時8分5秒，不是顯示“09”時“08”分“05”秒，而是顯示“9”時“8”分“5”秒，％，即為5～9 mA的水平，可大大降低電源的能耗。主要元器件的介紹 401614位二進制同步計數(shù)器（有預置端，異步清除）40161是4位可編程計數(shù)器，復位采用異步方式，當CLEAR為低電平時，使四個輸出端均置為低電平，而與CLOCK、/LOAD或PE、TE輸入的狀態(tài)無關(guān)，/LOAD為低電平時，計數(shù)器無效，使輸出端在下一時鐘脈沖與設置的數(shù)據(jù)一致，并與PE、TE輸入端的狀態(tài)無關(guān)。N位同步級聯(lián)計數(shù)器可由超前進位電路實現(xiàn)，不需要外加控制，此功能由兩個計數(shù)控制輸入端和進位輸出端完成。PE、TE輸入端均為高電平時，計數(shù)有效，當計數(shù)超過“15”時，進位輸出端CARRY OUT(CO)即產(chǎn)生一正向輸出脈沖，其脈沖寬度約等于Q1輸出正向?qū)挾?，此正向溢出進位脈沖可使下一級聯(lián)電路有效，時鐘無論為高電平或低電平，均可實現(xiàn)PE或TE輸出的邏輯轉(zhuǎn)換。 CD40106 CD40106由六個施密特觸發(fā)器電路組成。每個電路均為在兩輸入端具有施密特觸發(fā)器功能的反相器。觸發(fā)器在信號的上升和下降沿的不同點開、關(guān)。上升電壓(V T+)和下降電壓(V T)之差定義為滯后電壓。它的2 4 6 8 10 12引腳是數(shù)據(jù)輸出端，1 3 5 9 11 13是數(shù)據(jù)輸入端，14是電源正，7接地。CD4016引腳圖海南大學儋州校區(qū)應用科技學院 CD4009 CD4009是十六進制的CMOS緩沖器/變換器 電路板的安裝與測試為了方便檢測，電路有6位數(shù)碼管安裝在CD4033的上方，分別顯示出時“00~11”分“00~59”秒“00~59”的時鐘顯示。根據(jù)電路的設計特點，在安裝過程中，基于測試同時進行。在安裝測試順序是①1HZ脈沖信號的產(chǎn)生電路，運用邏輯筆測試芯片IC34的Q0端的“1HZ”的脈沖輸出信號；②“秒鐘”計數(shù)/譯碼/顯示電路，顯示0秒鐘~59秒鐘，運用邏輯筆測試芯片IC5A第3期的“滿60秒進一”的進位脈沖輸出信號；③“分”鐘計數(shù)/譯碼/顯示電路，顯示0分鐘~59分鐘，運用邏輯筆測試芯片IC58第四腳的“滿60進一”的進位脈