【正文】 ．設(shè)計(jì)指標(biāo) ? 時(shí)間以 24 小時(shí)為一個周期； ? 顯示時(shí)、分、秒； ? 有校時(shí)功能，可以分別對時(shí)及分進(jìn)行單獨(dú)校時(shí)，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間； ? 計(jì)時(shí)過程具有報(bào)時(shí)功能，當(dāng)時(shí)間到達(dá)整點(diǎn)前 5 秒進(jìn)行蜂鳴報(bào)時(shí)； ? 為了保證計(jì)時(shí)的穩(wěn)定及準(zhǔn)確須由晶體振蕩器提供表針時(shí)間基準(zhǔn)信號。 3．制作要求 自行裝配和調(diào)試，并能發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。 三、 設(shè)計(jì)原理及其框圖 1．?dāng)?shù)字鐘的構(gòu)成 數(shù)字鐘實(shí)際上是一個對標(biāo)準(zhǔn)頻率（ 1HZ）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。 圖 31 數(shù)字鐘的組成框圖 ⑴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(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。 ⑵分頻器電路 分頻器電路將 32768Ｈ z 的高頻方波信號經(jīng) 32768（ 152 ）次分頻后得到 1Hz 的方波信號供秒計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。 ⑶時(shí)間計(jì)數(shù)器電路 時(shí)間計(jì)數(shù)電路由秒個位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個位和分十位計(jì)數(shù)器及時(shí)個位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個位和分十位計(jì)數(shù)器為 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，而根據(jù)設(shè)計(jì)要求，時(shí)個位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器為 12 進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 ⑸數(shù)碼管 數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（ LED）數(shù)碼管和液晶（ LCD）數(shù)碼管，本設(shè)計(jì)提供的為ＬＥＤ數(shù)碼管。 圖 32 所示電路通過ＣＭＯＳ非門構(gòu)成的輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩電路，這個電路中，ＣＭＯＳ非門Ｕ１與晶體、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路，Ｕ２實(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)了振蕩器的功能。 晶體 XTAL 的頻率選為 32768HZ。 從有關(guān)手冊中，可查得 C C2 均為 30pF。 由于 CMOS 電路的輸入阻抗極高，因此反饋電阻 R1 可選為 10MΩ。 非門電路可選 74HC00。 通常實(shí)現(xiàn)分頻器的電路是計(jì)數(shù)器電路，一般采用多級２進(jìn)制計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。常用的２進(jìn)制計(jì)數(shù)器有７４ＨＣ３９３等。 CD4060 在數(shù)字集成電路中可實(shí)現(xiàn)的分頻次數(shù)最高，而且 CD4060 還包含振蕩電路所需的非門，使用更為方便。 圖 33 CD4046 內(nèi)部框圖 ３）時(shí)間計(jì)數(shù)單元 時(shí)間計(jì)數(shù)單元有時(shí)計(jì)數(shù)、分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)等幾個部分。 一般采用 10 進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74HC390 來實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)功能。該器件為雙２ — ５－１０異步計(jì)數(shù)器，并且每一計(jì)數(shù)器均提供一個異步清零端（高電平有效）。ＣＰ Ａ （下降沒效 ）與１Ｈ Z 秒輸入信號相連，Ｑ ３ 可作為向上的進(jìn)位信號與十位計(jì)數(shù)單元的ＣＰ Ａ 相連。將１０進(jìn)制計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換為６進(jìn)制計(jì)數(shù)器的電路連接方法如圖 35 所示，其中Ｑ ２ 可作為向上的進(jìn)位信號與分個位的計(jì)數(shù)單元的ＣＰ Ａ 相連。 時(shí)個位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)仍與秒或個位計(jì)數(shù)單元相同，但是要求，整個時(shí)計(jì)數(shù)單元應(yīng)為１２進(jìn)制計(jì)數(shù)器，不是１０的整數(shù)倍，因此需將個位和十位計(jì)數(shù)單元合并為一個整體才能進(jìn)行１２進(jìn)制轉(zhuǎn)換。 另外，圖 36 所示電路中，尚余－２進(jìn)制計(jì)數(shù)單元，正好可作為分頻器２Ｈ Z輸出信號轉(zhuǎn)化為１Ｈ Z信號之用。 5）校時(shí)電源電路 當(dāng)重新接通電源或走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)都需要對時(shí)間進(jìn)行校正。 根據(jù)要求，數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時(shí)校正功能，因此，應(yīng)截?cái)喾謧€位和時(shí)個位的直接計(jì)數(shù)通路，并采用正常計(jì)時(shí)信號與校正信號可以隨時(shí)切換的電路接入其中。其作用方式是發(fā)出連續(xù)的或有節(jié)奏的音頻聲波，較復(fù)雜的也可以是實(shí)時(shí)語音提示。報(bào)時(shí)電路選 74HC30，選蜂鳴器為電聲器件。 ? 面包板 1 塊。 ? 萬用表。 ? 剪刀 1 把。 ? 共陰八段數(shù)碼管 6 個。 ? CD4060 集成塊 1 塊。 ? 74HC51 集成塊 1 塊。 ? 74HC30 集成塊 1 塊。 ? 500Ω 電阻 14 個。 ? 時(shí)鐘晶體 1 個。 2．芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖及引腳圖 圖 41 7400 四 2 輸入與非門 圖 42 CD4511BCD七段譯碼 /驅(qū)動器 圖 43 CD4060BD 圖 44 74HC390D 圖 45 74HC51D 圖 46 74HC30 3．面包板內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 面包板右邊一列上五組豎的相通，下五組豎的相通，面包板的左邊上下分四組，每組中 X、Y 列（ 015 相通， 1640 相通， 4155 相通， ABCDE 相通， FGHIJ 相通， E 和 F 之間不相通。 圖 51 4511 驅(qū)動電路 2． 利用一個 LED 數(shù)碼管，一塊 CD4511，一塊 74HC390，一塊 74HC00 連接成一個十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，電路在晶振的作用下數(shù)碼管從 0— 9 顯示，見附圖 52。 圖 53 74390 六進(jìn)制計(jì)數(shù)器 4． 利用一個六進(jìn)制電路和一個十進(jìn)制連接成一個六十進(jìn)制電路，電路可從 0— 59顯示，見附圖 54。 U 1 A7 4 H C 0 0 D123U 1 B7 4 H C 0 0 D456U 3 A7 4 H C 3 9 0 D1 Q A31 Q B51 Q C61 Q D71 I N A11 I N B41 C L R2U 3 B7 4 H C 3 9 0 D2 Q A132 Q B112 Q C10