【正文】 電路可以對分和時進行校時。另外，計時過程要具有報時功能，當時間到達整點前10秒開始，蜂鳴器1秒響1秒停地響5次。為了使數(shù)字鐘使用方便，在設計上使用了一個變壓器和一個整流橋來實現(xiàn)數(shù)字鐘電能的輸入，使得可以方便地直接插入220V的交流電就可以正常地使用了。關鍵詞 數(shù)字鐘 振蕩 計數(shù) 校正 報時目 錄 設計目的...........................................................4 2 設計任務...........................................................4 3數(shù)字電子鐘的組成和工作原理..........................................4 ......................................................4 ..........................................................4 ........................................5 4．數(shù)字鐘的電路設計..................................................5 秒信號發(fā)生器的設計...............................................6 ................................................8 .....................................................10 ................................................12 ....................................................13 5設計心得........................................................14 6參考文獻.............................................................151設計目的在學完了《數(shù)字電子技術基礎》課程的基本理論，基本知識后，能夠綜合運用所學理論知識、拓寬知識面，系統(tǒng)地進行電子電路的工程實踐訓練，鍛煉動手能力，培養(yǎng)工程師的基本技能，提高分析問題和解決問題的能力。2設計任務1．時間計數(shù)電路采用24進制，從00開始到23后再回到00； 、分、秒；、校分功能，可以分別對時及分進行單獨校時，使其校正到標準時間； ，當時間到達整點前10秒開始，蜂鳴器1秒響1秒停地響5次。，須由晶體振蕩器提供時間基準信號。根據(jù)選定方案確定實現(xiàn)設計要求的基本電路和擴展電路，畫出電路原理圖。3數(shù)字電子鐘的組成和工作原理3．1數(shù)字鐘的構成數(shù)字鐘一般由振蕩器、分頻器、計數(shù)器、譯碼器、顯示器、校時電路、報時電路等部分組成，這些都是數(shù)字電路中應用最廣的基本電路。3．2原理分析數(shù)字鐘實際上是一個對標準頻率（1Hz）進行計數(shù)的計數(shù)電路。振蕩器產(chǎn)生的時鐘信號經(jīng)過分頻器形成秒脈沖信號，秒脈沖信號輸入計數(shù)器進行計數(shù)，并把累計結果以“時”、“分”、“秒”的數(shù)字顯示出來。秒計數(shù)器電路計滿60后觸發(fā)分計數(shù)器電路，分計數(shù)器電路計滿60后觸發(fā)時計數(shù)器電路，當計滿24小時后又開始下一輪的循環(huán)計數(shù)。由于計數(shù)的起始時間不可能與標準時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校時電路可以對分和時進行校時。另外，計時過程要具有報時功能，當時間到達整點前10秒開始，蜂鳴器1秒響1秒停地響5次。3．3數(shù)字點鐘的基本邏輯功能框圖圖1 數(shù)字鐘的基本邏輯框圖4數(shù)字鐘的電路設計下面將介紹設計電路具體方案：其中包括電源電路的設計、秒信號發(fā)生器的設計、時間計數(shù)電路的設計、譯碼驅(qū)動顯示電路的設計、正點報時電路的設計、校時電路的設計幾個部分。4．1 秒信號發(fā)生器的設計晶體振蕩分頻電路石英晶體振蕩電路 1．采用頻率fs＝32768Hz的石英晶體。DD2是反相器，D1用于振蕩，D2用于緩沖整形。Rf為反饋電阻（10~100MΩ），反饋電阻的作用是為CMOS反相器提供偏置，使其工作在放大狀態(tài)。C1是頻率微調(diào)電容，改變C1可對振蕩器頻率作微量調(diào)整，C1一般取5~35pF。C2是溫度特性校正用的電容，一般取20~405pF，電容CC2與晶體共同構成Ⅱ型網(wǎng)絡，完成對振蕩器頻率的控制，并提供必要的1800相移，最后輸出fs=32768Hz。圖4 石英晶體振蕩電路2．多級分頻電路將32 768Hz脈沖信號輸入到CD4060（內(nèi)部結構如圖4－4）組成的脈沖振蕩的14位二進制計數(shù)器，所以從最后一級Q14輸出的脈沖信號頻率為：32768/214 = 32768/16384 = 2Hz 如圖6。再經(jīng)過二次分頻，得到1Hz的標準信號脈沖，即秒脈沖如圖7。圖5 CD4060內(nèi)部結構圖6 脈沖分頻電路圖7 秒信號原理圖圖8 晶體振蕩及分頻電路4．2時間計數(shù)電路的設計秒信號經(jīng)秒計數(shù)器、分計數(shù)器、時計數(shù)器之后，分別得到“秒”個位、十位、“分”個位、十位以及“時”個位、十位的計時輸出信號，然后送至譯碼顯示電路，以便實現(xiàn)用數(shù)字顯示時、分、秒的要求。“秒”和“分”計數(shù)器應為六十進制，而“時”計數(shù)器應為二十四進制。采用10進制計數(shù)器74LS162來實現(xiàn)時間計數(shù)單元的計數(shù)功能，其為雙2510異步計數(shù)器，并且每一計數(shù)器均有異步清零端（高電平有效）。4．2．1“分”、“秒”六十進制計數(shù)器選用兩塊74LS162采用異步清零的方法完成60進制。以“秒”計數(shù)為例：計秒時，將秒個位計數(shù)單元的QA與ＣＰ（下降沿有效）相連，將74LS162連接成10進制計數(shù)器，BＣＰA（下降沿有效）與１ＨZ秒輸入信號相連，QD可作為向上的進位信號與十位計數(shù)單元的ＣＰA相連。秒十位計數(shù)單元為６進制計數(shù)器，需要進制轉(zhuǎn)換。將１０進制計數(shù)器轉(zhuǎn)換為６（0110）進制計數(shù)器，當十位計數(shù)器計到QD QC QB QA為0110時，同時對秒的個位和十位進行清0，另外QC可作為向上的進位信號與分個位的計數(shù)單元的ＣＰA相連。其具體連接圖如圖9ＣＰA相連，其具體連接圖如圖9。7圖9 六十進制計數(shù)器4．2．2二十四進制計數(shù)器同樣可以選用兩塊74LS162采用異步清零的方法完成24進制計數(shù) 如圖10。圖10二十四進制計數(shù)器4．3譯碼顯示電路譯碼顯示電路是將計數(shù)器輸出的8421 BCD碼譯成數(shù)碼管顯示所需要的高低電平，我們采用陰極七段數(shù)碼管，引腳如圖11。其則譯碼電路就應選接與它配套的共陰極七段數(shù)碼驅(qū)動器。譯碼顯示電路可采用CD4511BC7段譯碼驅(qū)動器，其芯片引腳如圖12。譯碼器A、B、C、D與十進制計數(shù)器的四個輸出端相連接，a、b、c、d、e、f、g即為驅(qū)動七段數(shù)碼顯示器的信號。根據(jù)A、B、C、D所得的計數(shù)信號，數(shù)碼管顯示的相對應的字型。其具體電路圖如圖13。圖11 陰極七段數(shù)碼管圖12 芯片CD4511BC7段譯碼驅(qū)動器引腳圖13 譯碼顯示電路4．4正點報時電路的設計要求當時間到達整點前10秒開始，蜂鳴器1秒響1秒停地響5次。即當時間達到xx時59分50秒時蜂鳴器開始響第一次，并持續(xù)一秒鐘，然后停鳴一秒，這樣響五次。在59分50秒到59分59秒之間，只有秒的個位計數(shù)，分的十位QD QC QB QA輸出0101,個位QD QC QB QA 輸出1001，秒的十位QD QC QB QA 輸出0101均不變，而秒的個位QA計數(shù)過程中輸出在0和1之間轉(zhuǎn)。所以可以利用與非門的相與功能，把分十位的QC、QA ,分個位的QD、QA，秒十位的QC、QA 和秒個位的QA相“與非”作為控制信號控制與非門的開斷，從而控制蜂鳴器的響和停。如圖14。圖14 整點報時電路4．5校時電路的設計時鐘出現(xiàn)誤差時，需校準。校對時間總是在標準時間到來之前進行，分四個步驟：首先把小時計數(shù)器置到所需的數(shù)字；然后再將分計數(shù)器置到所需數(shù)字；在此同時或之后，將秒計數(shù)器在零時停計數(shù)，處于等待啟動；當選定的標準時刻到達的瞬間，按起動按鈕，電路則從所預置時間開始計數(shù)。由此可知，校時電路應具有預置小時，預置分、等待啟動、計時四個階段，因此，我們設計的校時電路，方便、可靠地實現(xiàn)這四個階段所要求的功能。圖15數(shù)字電子鐘的計數(shù)校正電路5設計心得本次實驗培養(yǎng)了我的團隊合作精神，兩人分工明確，我們一起處理實驗過程中遇到的難題，在每連接好一個模塊后，我們認真地檢查電路，這樣大大減少了實驗出錯的機率，為最后成功完成實驗節(jié)省了不少的時間。本次數(shù)字鐘電路設計實驗還做到理論聯(lián)系實際，剛剛學過了數(shù)電這門課程，還沒完全弄懂某些門電路的原理和用途，而此次課程設計恰恰提供了一個好機會，讓我們從實踐中加深了對所學知識的理解。參考文獻 電子技術實驗 北京：冶金工業(yè)出版社，2006 康光華主編 電子技術基礎 數(shù)字部分（第五版）北京 ：高等教育出版社，2005 ：華中理工大學出版社，2000 （數(shù)字部分）.北京：高等教育出版社，2003 ，鄭家龍、王小海、：高等教育出版社，2002