【正文】 電路可以對(duì)分和時(shí)進(jìn)行校時(shí)。另外，計(jì)時(shí)過程要具有報(bào)時(shí)功能，當(dāng)時(shí)間到達(dá)整點(diǎn)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(shè)計(jì)上使用了一個(gè)變壓器和一個(gè)整流橋來實(shí)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(guān)鍵詞 數(shù)字鐘 振蕩 計(jì)數(shù) 校正 報(bào)時(shí)目 錄 設(shè)計(jì)目的...........................................................4 2 設(shè)計(jì)任務(wù)...........................................................4 3數(shù)字電子鐘的組成和工作原理..........................................4 ......................................................4 ..........................................................4 ........................................5 4．?dāng)?shù)字鐘的電路設(shè)計(jì)..................................................5 秒信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)...............................................6 ................................................8 .....................................................10 ................................................12 ....................................................13 5設(shè)計(jì)心得........................................................14 6參考文獻(xiàn).............................................................151設(shè)計(jì)目的在學(xué)完了《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的基本理論，基本知識(shí)后，能夠綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)、拓寬知識(shí)面，系統(tǒng)地進(jìn)行電子電路的工程實(shí)踐訓(xùn)練，鍛煉動(dòng)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(shè)計(jì)任務(wù)1．時(shí)間計(jì)數(shù)電路采用24進(jìn)制，從00開始到23后再回到00； 、分、秒；、校分功能，可以分別對(duì)時(shí)及分進(jìn)行單獨(dú)校時(shí)，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間； ，當(dāng)時(shí)間到達(dá)整點(diǎn)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(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)。根據(jù)選定方案確定實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的基本電路和擴(kuò)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(gòu)成數(shù)字鐘一般由振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器、校時(shí)電路、報(bào)時(shí)電路等部分組成，這些都是數(shù)字電路中應(yīng)用最廣的基本電路。3．2原理分析數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率（1Hz）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過分頻器形成秒脈沖信號(hào)，秒脈沖信號(hào)輸入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，并把累計(jì)結(jié)果以“時(shí)”、“分”、“秒”的數(shù)字顯示出來。秒計(jì)數(shù)器電路計(jì)滿60后觸發(fā)分計(jì)數(shù)器電路，分計(jì)數(shù)器電路計(jì)滿60后觸發(fā)時(shí)計(jì)數(shù)器電路，當(dāng)計(jì)滿24小時(shí)后又開始下一輪的循環(huán)計(jì)數(shù)。由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（如北京時(shí)間）一致，故需要在電路上加一個(gè)校時(shí)電路可以對(duì)分和時(shí)進(jìn)行校時(shí)。另外，計(jì)時(shí)過程要具有報(bào)時(shí)功能，當(dāng)時(shí)間到達(dá)整點(diǎn)前10秒開始，蜂鳴器1秒響1秒停地響5次。3．3數(shù)字點(diǎn)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(shè)計(jì)下面將介紹設(shè)計(jì)電路具體方案：其中包括電源電路的設(shè)計(jì)、秒信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)、時(shí)間計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)、譯碼驅(qū)動(dòng)顯示電路的設(shè)計(jì)、正點(diǎn)報(bào)時(shí)電路的設(shè)計(jì)、校時(shí)電路的設(shè)計(jì)幾個(gè)部分。4．1 秒信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)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(duì)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(gòu)成Ⅱ型網(wǎng)絡(luò)，完成對(duì)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(jí)分頻電路將32 768Hz脈沖信號(hào)輸入到CD4060（內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4－4）組成的脈沖振蕩的14位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，所以從最后一級(jí)Q14輸出的脈沖信號(hào)頻率為：32768/214 = 32768/16384 = 2Hz 如圖6。再經(jīng)過二次分頻，得到1Hz的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)脈沖，即秒脈沖如圖7。圖5 CD4060內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖6 脈沖分頻電路圖7 秒信號(hào)原理圖圖8 晶體振蕩及分頻電路4．2時(shí)間計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)秒信號(hào)經(jīng)秒計(jì)數(shù)器、分計(jì)數(shù)器、時(shí)計(jì)數(shù)器之后，分別得到“秒”個(gè)位、十位、“分”個(gè)位、十位以及“時(shí)”個(gè)位、十位的計(jì)時(shí)輸出信號(hào)，然后送至譯碼顯示電路，以便實(shí)現(xiàn)用數(shù)字顯示時(shí)、分、秒的要求?！懊搿焙汀胺帧庇?jì)數(shù)器應(yīng)為六十進(jìn)制，而“時(shí)”計(jì)數(shù)器應(yīng)為二十四進(jìn)制。采用10進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS162來實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)功能，其為雙2510異步計(jì)數(shù)器，并且每一計(jì)數(shù)器均有異步清零端（高電平有效）。4．2．1“分”、“秒”六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器選用兩塊74LS162采用異步清零的方法完成60進(jìn)制。以“秒”計(jì)數(shù)為例：計(jì)秒時(shí)，將秒個(gè)位計(jì)數(shù)單元的QA與ＣＰ（下降沿有效）相連，將74LS162連接成10進(jìn)制計(jì)數(shù)器，BＣＰA（下降沿有效）與１ＨZ秒輸入信號(hào)相連，QD可作為向上的進(jìn)位信號(hào)與十位計(jì)數(shù)單元的ＣＰA相連。秒十位計(jì)數(shù)單元為６進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需要進(jìn)制轉(zhuǎn)換。將１０進(jìn)制計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換為６（0110）進(jìn)制計(jì)數(shù)器，當(dāng)十位計(jì)數(shù)器計(jì)到QD QC QB QA為0110時(shí)，同時(shí)對(duì)秒的個(gè)位和十位進(jìn)行清0，另外QC可作為向上的進(jìn)位信號(hào)與分個(gè)位的計(jì)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(jìn)制計(jì)數(shù)器4．2．2二十四進(jìn)制計(jì)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(jìn)制計(jì)數(shù) 如圖10。圖10二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器4．3譯碼顯示電路譯碼顯示電路是將計(jì)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(yīng)選接與它配套的共陰極七段數(shù)碼驅(qū)動(dòng)器。譯碼顯示電路可采用CD4511BC7段譯碼驅(qū)動(dòng)器，其芯片引腳如圖12。譯碼器A、B、C、D與十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的四個(gè)輸出端相連接，a、b、c、d、e、f、g即為驅(qū)動(dòng)七段數(shù)碼顯示器的信號(hào)。根據(jù)A、B、C、D所得的計(jì)數(shù)信號(hào)，數(shù)碼管顯示的相對(duì)應(yīng)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(dòng)器引腳圖13 譯碼顯示電路4．4正點(diǎn)報(bào)時(shí)電路的設(shè)計(jì)要求當(dāng)時(shí)間到達(dá)整點(diǎn)前10秒開始，蜂鳴器1秒響1秒停地響5次。即當(dāng)時(shí)間達(dá)到xx時(shí)59分50秒時(shí)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(gè)位計(jì)數(shù)，分的十位QD QC QB QA輸出0101,個(gè)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(gè)位QA計(jì)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(gè)位的QD、QA，秒十位的QC、QA 和秒個(gè)位的QA相“與非”作為控制信號(hào)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(diǎn)報(bào)時(shí)電路4．5校時(shí)電路的設(shè)計(jì)時(shí)鐘出現(xiàn)誤差時(shí)，需校準(zhǔn)。校對(duì)時(shí)間總是在標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間到來之前進(jìn)行，分四個(gè)步驟：首先把小時(shí)計(jì)數(shù)器置到所需的數(shù)字；然后再將分計(jì)數(shù)器置到所需數(shù)字；在此同時(shí)或之后，將秒計(jì)數(shù)器在零時(shí)停計(jì)數(shù)，處于等待啟動(dòng)；當(dāng)選定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)刻到達(dá)的瞬間，按起動(dòng)按鈕，電路則從所預(yù)置時(shí)間開始計(jì)數(shù)。由此可知，校時(shí)電路應(yīng)具有預(yù)置小時(shí)，預(yù)置分、等待啟動(dòng)、計(jì)時(shí)四個(gè)階段，因此，我們?cè)O(shè)計(jì)的校時(shí)電路，方便、可靠地實(shí)現(xiàn)這四個(gè)階段所要求的功能。圖15數(shù)字電子鐘的計(jì)數(shù)校正電路5設(shè)計(jì)心得本次實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)了我的團(tuán)隊(duì)合作精神，兩人分工明確，我們一起處理實(shí)驗(yàn)過程中遇到的難題，在每連接好一個(gè)模塊后，我們認(rèn)真地檢查電路，這樣大大減少了實(shí)驗(yàn)出錯(cuò)的機(jī)率，為最后成功完成實(shí)驗(yàn)節(jié)省了不少的時(shí)間。本次數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)還做到理論聯(lián)系實(shí)際，剛剛學(xué)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(shè)計(jì)恰恰提供了一個(gè)好機(jī)會(huì)，讓我們從實(shí)踐中加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。參考文獻(xiàn) 電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) 北京：冶金工業(yè)出版社，2006 康光華主編 電子技術(shù)基礎(chǔ) 數(shù)字部分（第五版）北京 ：高等教育出版社，2005 ：華中理工大學(xué)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