【正文】 ，只需將進(jìn)位輸入信號端 CI、反饋清零端 CR、反饋置數(shù)端 LD接地 ， 數(shù)據(jù) 輸入端 D0、 D D D3接地 ， U/D端接電源，而進(jìn)位信號輸出端 CO 可作下一個的信號輸入與秒十位的 CK 端相連。 一般采用 10 進(jìn)制計數(shù)器 CD4510 通過反饋法來構(gòu)成各進(jìn)制計數(shù)器以便實現(xiàn)各時間計數(shù)單元的計數(shù)功能 ，并且 每一計數(shù)器均有一個異步清零端和置數(shù)端（高電平有效）。 圖 3 8 計時電路 時間計數(shù)電路有時計數(shù)、分計數(shù)、秒計數(shù) 幾 部分構(gòu)成 。 引出端符號 CP1 時鐘輸入端 CP0 時鐘輸出端 CP0 反相時鐘輸出端 Q4～ Q10， Q12～ Q14 計數(shù)器輸出端 Q14 第 14級計數(shù)器反相輸出端 VDD 正電源 Vss 地 邏輯符號： 5 CD4060 引腳圖 : 引出端排列（俯視 ） 6 CD4060 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 : 功能表： 7 邏輯圖： CD4060 秒脈沖發(fā)生器電路 脈沖發(fā)生器是數(shù)字鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)定度決定了數(shù)字鐘的質(zhì)量，通常用晶體振蕩器發(fā)出的脈沖經(jīng)過整形、分頻獲得 1Hz的秒脈沖。在 CP1（和 CP0）的下降沿計數(shù)器以二進(jìn)制進(jìn)行計數(shù)，在時鐘脈沖線上使用施密特觸發(fā)器對時鐘上升和下降時間無限制。 圖 分頻電路 4 關(guān)鍵器件 CD4060 的介紹 CD406014 位二進(jìn)制串行計數(shù)器 簡要說明 ： CD4060 由一震蕩器和 14 極二進(jìn)制串行計數(shù)器位組成，震蕩器的結(jié)構(gòu)可以是 RC 或晶振電路。 而 且 CD4060 還包含振蕩電路所需的非門，使用起來更為方便，所以 這里采用 CD4060元器件實現(xiàn) 該 分頻功能。 通常實現(xiàn)分頻器的電路是計數(shù)器電路，一般采用多級 2進(jìn)制計數(shù)器來實現(xiàn) 。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。輸出反饋電阻Ｒ １ 為非門提供偏置，使電路工作于放大區(qū)域，即非門的功能近似于一個高增益的反相放大器。一般輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩器電路通常有兩類，一類是用ＴＴＬ門電路構(gòu)成 ；另一類是通過ＣＭＯＳ非門構(gòu)成的電路，本次設(shè)計采用了后一種。 3 （ 2） 晶體振蕩器電路 晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的 32768Ｈ z 的方波信號，可保證數(shù)字鐘的走時準(zhǔn)確及穩(wěn)定。由于計數(shù)的起始 時間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校時電路，同時標(biāo)準(zhǔn)的 1HZ 時間信號必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。計時過程中具有報時功能，當(dāng)時間到達(dá)整點前 10秒（即 59分 50秒）時進(jìn)行蜂鳴報時。計數(shù)器的輸出經(jīng)譯碼器由數(shù)碼管顯示。 2 圖 1 由圖 1可知，電路的工作原理是：振蕩器產(chǎn)生的 高秒沖信號作為數(shù)字鐘的振源，在經(jīng)分頻器輸出標(biāo)準(zhǔn) 秒脈沖。擴(kuò)展功能則具有校時和整點報時兩個功能 。 2 系統(tǒng)的方案設(shè)計 本實驗設(shè)計的數(shù)字鐘具有基本功能 和擴(kuò)展功能兩部分。再者，由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時序電路，通過它可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時序電路的原理與使用方法 設(shè)計要求 ㈠設(shè)計指標(biāo) (1)時間以 24小時為一個周期； (2)顯示時、分、秒； (3)有校時功能，可以分別對時及分進(jìn)行單獨校時，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時間； (4)保證計時的穩(wěn)定及準(zhǔn)確須由晶體振蕩器提供表針時間基準(zhǔn)信號。數(shù)字鐘 ，從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。 信息與電氣工程學(xué)院 課程設(shè)計說明書 （ 200 9 /2021 學(xué)年第 二 學(xué)期） 課程名稱 ： 電子技術(shù)課程設(shè)計 題 目 ： 整點報時數(shù)字鐘電路設(shè)計 專業(yè)班級 ： 電氣 0801 學(xué)生姓名 ： 王貝貝 學(xué) 號： 080060104 指導(dǎo)教師 ： 崔春艷 設(shè)計周數(shù) ： 2 周 設(shè)計成績 ： 2021 年 7 月 9 日 0 1課程設(shè)計目的 及設(shè)計要求 ..........................................................................................................1 2系統(tǒng)的方案設(shè)計 ........................................................................................................................1 3 系統(tǒng)的 詳細(xì)設(shè)計 ...........................................................................................錯誤 !未定義書簽。 脈沖產(chǎn)生和分頻電路 ...........................................................................................................2 ........................................................................................2 CD4060的介紹 ..............................................................................................4 計時電路 ............................................................................................................................8 ，秒計時電路的設(shè)計 ...............................................................................................8 ...................................................................................................8 CD4510的介紹 ..............................................................................................8 顯示譯碼電路 ................................................................................................................... 11 ................................................................................................. 11 CD4511和數(shù)碼管的介紹 .............................................................................. 12 校時電路 .......................................................................................................................... 12 ............................................................................................. 14 RS觸發(fā)器的詳細(xì)介紹 ................................................................................. 15 整點報警電路 ................................................................................................................... 16 4設(shè)計過程說明 ......................................................................................................................... 17 5 心得體會 ............................................................................................................................... 17 6 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................... 18 1 1 課程設(shè)計目的 及要求 設(shè)計目的 數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機械裝置，具有更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。 因此，設(shè)計與 制作數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理，從而學(xué)會制作數(shù)字鐘，而且可以通過數(shù)字鐘的制作進(jìn)一步了解在制作中用到的各種中小規(guī)模集成電路的作用及使用方法。 ㈡設(shè)計要求 (1)畫出電路原理圖 和 PCB圖 ； (2)自行裝配和調(diào)試，并能發(fā)現(xiàn)問題和解決問題； (3)編寫設(shè)計報告，寫出設(shè)計與制作的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙及心得體會。其中，基本功能由振蕩器、分頻器、計數(shù)器和譯碼顯示器構(gòu)成，可以實現(xiàn)準(zhǔn)確計時，并以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間。 根據(jù)設(shè)計要求首先建立了一個數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的組成框圖，如圖 1所示。秒計數(shù)器計滿 60后向分計數(shù)器個位進(jìn)位，分計數(shù)器計滿 60后向小時計數(shù)器個位進(jìn)位并且 小 時計數(shù)器以 24 小時為一個周期。當(dāng)計時出現(xiàn)差錯時，校時電路進(jìn)行校時、校分、校秒 ，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時間。 ?3 系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計 下面將對各部分電路進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計 脈沖產(chǎn)生和分頻電路 脈沖產(chǎn)生和分頻電路的設(shè)計 （ 1） 數(shù)字鐘的構(gòu)成 數(shù)字鐘實際上是一個對標(biāo)準(zhǔn)頻率（ 1HZ）進(jìn)行計數(shù)的計數(shù)電路。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。 由ＣＭＯＳ非門Ｕ１與晶體、電容和電阻構(gòu)成 晶體振蕩器電路，Ｕ２實現(xiàn)整形功能，將振蕩器輸出的近似于正弦波的波形轉(zhuǎn)換為較理想的方波。電容Ｃ １ 、Ｃ ２ 與晶體構(gòu)成一個諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對振蕩頻率的控制功能，同時提供了一個１８０度相移，從而和非門構(gòu)成一個正反饋網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了振蕩器的功能。 （ 3） 分頻器電路 通常，數(shù)字鐘的晶體振蕩器的輸出頻率較高，為了得到 1HZ 的秒信號輸入，需要對振蕩器的輸出信號進(jìn) 行分頻 。實際上，從盡量減少元器件的數(shù)量的角度來考慮，可選用 CD4060和 CD4040 來構(gòu)成分頻電路。由于 32768為 2的 15級進(jìn)制，而 CD4060只能實現(xiàn) 2的 14次分頻，故還需要一個 異位二進(jìn)制計數(shù)器 （為 74LS74）實現(xiàn)二分頻功能，這樣便將 32768HZ 的振蕩信號分頻為所需的 1HZ 的秒脈沖輸入信號。 CR 為高電平時，計數(shù)器清零且振蕩器使用無效，所有的計數(shù)器位均為主從觸發(fā)器。CD4060 提供了 16 引線多層陶瓷雙列直插（ D）、熔封陶瓷雙列直插（ J）、塑料雙列直插（ P）和陶瓷片狀載體（ C） 4 種封裝形式。如晶振為 32768 Hz，通過 15次二分頻后可獲得1Hz的脈沖輸出，電路圖如圖 3所示。其中 由 1 個二十四進(jìn)制電路、 2 個六十進(jìn)制電路組 成 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(jìn)制計數(shù)器，而小時計數(shù)為 24進(jìn)制計數(shù)器 ，其輸出均為兩位 8421BCD 碼形式。 下面將分別介紹各部分計數(shù)器的使用。 秒十位計數(shù)單元為６進(jìn)制計數(shù)器，需要進(jìn)制轉(zhuǎn)換。 分個位和分十位計數(shù)單 元電路結(jié)構(gòu)分別與秒個位和秒十位計數(shù)單元完全相同，只不過分個位計數(shù)單元的 CO 端作為向上的進(jìn)位信號應(yīng)與分十位計數(shù)單元的Ｃ k 相連，分十位計數(shù)單元的 CO 作為向上的進(jìn)位信號應(yīng)與時個位計數(shù)單元的Ｃ K 相連。 關(guān)鍵器件 CD4510 的介紹 十進(jìn)制同步加 /減 計數(shù)器 CD4510 簡要說明 CD4510 為可預(yù)置 BCD 可逆計數(shù)器，該器件主 要 由四位具有同步時鐘的 D 型觸發(fā)器（具有選通結(jié)9 構(gòu)，提供 T 型觸發(fā)器功能）構(gòu)成。 CD4510 具有復(fù)位 CR，置數(shù)控制 LD、并行數(shù)據(jù) D0～ D加減控制 U/ D 、時鐘 CP 和進(jìn)位 CI 等輸入。