【正文】 理工大學電子技術(shù)綜合訓練任務(wù)書 多功能 電子 時鐘的設(shè)計 13 校準后，將校正開關(guān)恢復原位，數(shù)字鐘繼續(xù)進行正常計時工作。撥動開關(guān) J1 時，“與非”門 U6B的一個輸入端接地，于是基本 RS 觸發(fā)器轉(zhuǎn)為“ 0”狀態(tài)。 校正電路如下圖 6 所示， 本 校準電路由基本 RS 觸發(fā)器和“與” 非 門組成，基本 RS 觸發(fā)器的功能是產(chǎn)生單脈沖，還起到 了 防抖動作用。 對校時電路的要求是 : ? 在小時校正時不影響分和秒的正常計數(shù) 。通常，校正時間的方法是：首先截斷正常的計數(shù)通路，然后再進行人工出觸發(fā)計數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號加到需要校正的計數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉(zhuǎn)入正常計時狀態(tài)即可。 3）限流電阻的選擇，數(shù)碼管點亮的電流值一般為 3mA左右，正常工作電流范圍為 3～ 10mA，超過 10mA的話會燒壞數(shù)碼管。 CD4511也是一種 BCD7段顯示譯碼器，它屬于 CMOS器件，高電平輸出電流可達25mA。 CD4511的里面有上拉電阻，可直接或者接一個電阻與七段數(shù)碼管接口。為限制個發(fā)光二極管 的電流，可在它們的公共陰極上串聯(lián)一只 300Ω 左右的限流電阻。若要顯示十進制數(shù)的十個數(shù)碼 0~9，只要在相應的字段陽極上加上高電平即可。工作時，要求發(fā)光二極管的公共陰極接地。電路圖 5 如下所示 圖 5 顯示“：” 電路的原理圖 計數(shù)器實現(xiàn)了對時間的累計以 8421BCD碼形式輸出，為了將計數(shù)器輸出的8421BCD碼顯示出來，需用顯示 譯碼電路將計數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流，一般這種譯碼器通常稱為 7段譯碼顯示驅(qū)動蘭州理工大學電子技術(shù)綜合訓練任務(wù)書 多功能 電子 時鐘的設(shè)計 11 器。所以這個 LED 的正向電流我們選取 20mA，正向壓降為 。電流小， LED 發(fā)光小，消耗的功率小。所以正向電流 IF≤最大額定值（一般是 30mA）。電路圖如下 : 圖 4 24進制計數(shù)器 在分和秒之間顯示“：”的設(shè)計 1. 發(fā)光二極管的限流電阻的選擇。即個位計數(shù)狀態(tài)為 Qd Qc Qb Qa = 0100， 十位計數(shù)狀態(tài)為 Qd Qc Qb Qa = 0010 時，要求計數(shù)器歸零。下圖 3所示 電路即可作為秒 /分計數(shù)器。兩片 74ls161按反饋清零法串接而成。時計數(shù)單元一般為24 進制計數(shù)器，其輸出為兩位 8421BCD 碼形式；分計數(shù)和秒計數(shù)單元為 60 進制計數(shù)器，其輸出也為 8421BCD 碼。 其引腳圖見附錄 2。74LS161 的計數(shù)是同步的，靠 CLOCK 同時加在四個觸發(fā) 器上而實現(xiàn)的。 2. 芯片的介紹 74LS161為 可預置的 4 位二進制同步計數(shù)器 ， 74LS161 的清除端是異步的。 由 32RR RR 21 21 ????q (22) 故可得到 R1=R2 又有 T=1s，若取 C= f10? ，則代入上式得到 3 R1Cln2=1 于是 ????????? 12lnC3 1R 31 (23) 因 R1=R2， 所以 選擇 兩只 ?k47 的電阻與一個 ?k2 的電位器串聯(lián)即可達到設(shè)計的要求 ， 通過改變相應的電阻可使頻率微調(diào)，不必使用分頻器來對高頻信號進行分頻使電路 復雜 。 由于脈沖的占空比對系統(tǒng)的影響不大，故把占空比設(shè)計為2/3。 （比較） 振蕩器是計時器的核心，其作用是產(chǎn)生一個標準頻率的脈沖信號， 秒信號發(fā)生器是數(shù)字電子鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)度決定了數(shù)字鐘的質(zhì)量，但考慮到 本設(shè)計電路有相關(guān)校時電路且 用石音晶體振蕩電路時分頻電路用的元件較多且價格較貴，用 555 構(gòu)成的電路元件容易得，電路簡單且易于實現(xiàn)，故 選方 案二 蘭州理工大學電子技術(shù)綜合訓練任務(wù)書 多功能 電子 時鐘的設(shè)計 7 2. 電路參數(shù)的選擇 ② 采用集成電路 555 定時器與 RC 組成的多諧振蕩器。改變電容 C 可以對振蕩器的頻率進行微調(diào)，再通過一個反相器，輸出 32768Hz 的 方波，將此方波的頻率進行 15 次二分頻后，在輸出端剛好可得到頻率為 1Hz 的脈沖信 號。 系統(tǒng)的單元電路設(shè)計 秒脈沖電路 1. 方案選擇 方案一 晶體震 振 蕩器電路 采用石英晶體振蕩器。 6） 直流穩(wěn)壓電源：在電子電路中，通 常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電 它是由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路等四部分組成。 4）校時電路： 當重新接通電源或走時出現(xiàn)誤差時都需要對時間進行校正。 1） 振蕩器電路： 通過 555 定時器構(gòu)成 1Hz 秒脈沖或通過石英晶體振蕩器通過分頻得到 1Hz 的秒脈沖 2） 時間計數(shù)器電路： 時間計數(shù)電路由秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器及時個位和時十位計數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器為 60 進制計數(shù)器，而根據(jù)設(shè)計要求，時個位和時十位計數(shù)時顯示器 分顯示器 時譯碼器 分譯碼器 秒顯示器 秒譯碼器 時計數(shù)器 分計數(shù)器 秒計數(shù)器 秒振蕩器 校時電路 擴展電路 整點報時等 蘭州理工大學電子技術(shù)綜合訓練任務(wù)書 多功能 電子 時鐘的設(shè)計 6 器為 24 進制計數(shù)器。計數(shù)器的輸出經(jīng)譯碼器送顯示器。 ① 注：直流電源部分僅完成設(shè)計即可，不需制作，用實驗室提供的穩(wěn)壓電源調(diào)試，但要求設(shè)計的直流電源能夠滿足電路要求） 蘭州理工大學電子技術(shù)綜合訓練任務(wù)書 多功能 電子 時鐘的設(shè)計 5 方案設(shè)計 總體設(shè)計 原理方框圖 如下 圖 1： 圖 系統(tǒng)工作原理 由 振蕩器產(chǎn)生的穩(wěn)定的標準秒脈沖作為數(shù)字時鐘的時間基準。 在本設(shè)計 中 電路是由 中小規(guī)模集成電路組成多功能電子時鐘 ，對于 一 個具有計時、校時、報時、顯示等基本功能的數(shù)字鐘主要由振蕩器、 計數(shù)器、譯碼器、顯示器、校時電路、報時電路等 六 部分組成。 擴展功能： 整點時刻通過揚聲器給出提示。其主體分兩個部分，計時電路和校時電路。 這份設(shè)計報告主要介紹了一 種以 555 定時器與 RC 構(gòu)成 為脈沖信號，以74ls161 為主體，以數(shù)碼管為顯示器件的數(shù)字鐘電路的設(shè)計。 電子技術(shù)綜合訓練 設(shè)計報告 題目： 多功能電子鐘的設(shè)計 2 姓名： 學號： 班級： 電氣工程及其自動化 4 班 同組成員： 指導教師： 日期： 2021 年 12 月 30 日 蘭州理工大學電子技術(shù)綜合訓練任務(wù)書 多功能 電子 時鐘的設(shè)計 2 目錄 摘要 ................................................................................................................................. 3 一、 設(shè)計任務(wù)和要求 .................................................................................................... 4 ............................................................................................................ 4 基本要求： .......................................................................................