【正文】 ............................15 按順序對電路連線和調試 ...............................................................................................................15 ..........................................................................................................................................................15 ...............................................................................................................................................................16 ....................................................................................................................................................173 / 17多功能數(shù)字鐘設計與制作學生：指導老師：婁底職業(yè)技術學院【摘要】:多功能數(shù)字鐘采用數(shù)字電路實現(xiàn)對“時” 、 “分” 、 “秒”數(shù)字顯示的計時裝置。具有時間顯示、鬧鐘設置、報時功能、校正作用。電路裝置十分小巧,安裝使用也方便。關鍵字:晶體振蕩器、分頻器、計數(shù)器、顯示器和校時電路 前言20 世紀末，電子技術獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產品幾乎滲透了社會的各個領域，有力地推動了社會生產力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產品性能進一步提高，產品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。由于數(shù)字集成電路技術的發(fā)展和采用了先進的石英技術，使數(shù)字鐘具有走時準確、性能穩(wěn)定、集成電路有體積小、功耗小、功能多、攜帶方便等優(yōu)點， ，因此在許多電子設備中被廣泛使用。本次設計以數(shù)字電子為主，分別對 1S 時鐘信號源、秒計時顯示、分計時顯示、小時計時顯示、整點報時及校時電路進行設計，然后將它們組合，來完成時、分、秒的顯示并且有整點報時和走時校準的功能。電路主要使用集成計數(shù)器，例如 CD4060、CD4518，譯碼集成電路，例如 CD4511，LED 數(shù)碼管及各種門電路和基本的觸發(fā)器等，電路使用 5 號電池共電，很適合在日常生活中使用。由于本人能力有限，在設計中難免會出現(xiàn)錯誤與不足，希望各位老師及讀者給予批評并提出寶貴意見。它的計時周期是 24 小時，由于計數(shù)器的起始時間不可能與標準時間（如北京時間）一致所以采用校準功能和報時功能。其中電路系統(tǒng)由秒信號發(fā)生器、“時”、“分”、“秒”計數(shù)器、譯碼器及顯示器、校準電路、整點報時電路組成?！胺钟嫈?shù)器”也采用 60 進制計數(shù)器，每累計 60 分鐘，發(fā)出一個時脈沖信號，該信號將被送到時計數(shù)器。譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”計數(shù)器的輸出狀態(tài)通過顯示驅動電路，七段顯示譯碼器譯碼，在經過六位 LED 七段顯示器顯示出來。校準電路時用來對“時”、“分”、“秒”顯示數(shù)字進行校對調整的。譯碼驅動 譯碼驅動時十位計數(shù)分頻器電路 分頻器電路振蕩器電路譯碼驅動 譯碼驅動 譯碼驅動 譯碼驅動時個位計數(shù)分十位計數(shù)分十位計數(shù)秒十位計數(shù)秒十位計數(shù)校時電路校分電路 圖 1 數(shù)字鐘組成框圖5 / 17 振蕩器振蕩器是數(shù)字鐘的核心,其的作用是產生一個頻率標準時間頻率信號,然后再由分頻器分秒脈沖,因此,振蕩器頻率的精度與穩(wěn)定度基本決定了數(shù)字電子鐘的質量。一般來說，振蕩器的頻率越高，計時精度越高。保證數(shù)字鐘的走時準確及穩(wěn)定。分頻器實際上也就是計數(shù)器。 計數(shù)器時間計數(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，通常用 2 個十進位計數(shù)器的集成片組成,其中” 秒” 個位是十進制,秒十位為六進制。 ”分”計數(shù)器原理也一樣。 譯碼顯示電路 是將數(shù)字鐘的計時狀態(tài)直觀清晰地反映出來，被人們的視覺器官所接受。在譯碼顯示電路輸出信號的驅動下，顯示出清晰、直觀的數(shù)。因此，電路中就應該有校準時間功能的電路。要求當數(shù)字鐘的“分”和“秒”計數(shù)器計到 59分 50 秒時，驅動音響電路，要求每隔一秒音響電路嗚叫一次，每次叫聲的時間持續(xù) 1秒，10 秒鐘內自動發(fā)出五聲嗚叫，且前四聲低，最后一聲高，正好報整點。如圖 2所示電路通過非門構成的輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩電路，這個電路中，非門 U1 與晶體、電容和電阻構成晶體振蕩器電路，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換為較理想的方波。電容 CC2 與晶體構成一個諧振型網絡，完成對振蕩頻率的控制功能，同時提供了一個 180 度相移，從而和非門構成一個正反饋網絡，實現(xiàn)了振蕩器的功能。晶體 XTAL1 的頻率選為 32768Hz。C1 作為校正電容可以對溫度進行補償，以提高頻率準確度和穩(wěn)定度。較高的反饋電阻有利于提高振蕩頻率的穩(wěn)定性。實現(xiàn)分頻器的電路是計數(shù)器電路，一般采用多級 2 進制計數(shù)器來實現(xiàn)。本實驗中采用 CD4060 來構成分頻電路。CD4060 計數(shù)為最高為 14 級 2 進制計數(shù)器，首先由U1(CD4060)的 Q14(第 3 腳 )產生 2Hz 的振蕩信號,然后由二進制計數(shù)器 CD4040 和兩個U3A(74LS20),U3B(74LS20)組成 120 計數(shù)器分頻,從 U3B 的輸出端輸出一個的分脈沖,作為分鐘計數(shù)器的分鐘信號,按鍵開關 S 作為分鐘調時有手動脈沖開關,每按動一次,從U3B 的輸出端輸出一個脈沖,同時 U2 的 Q1 管腳輸出秒脈沖信號驅動發(fā)光二極管LED1,LED2,作為秒指示( 因為 2Hz 的信號經 1 位二進制計數(shù)器分頻后為 1Hz)。 圖 3 分頻電路 計數(shù)器秒脈沖信號經過級計數(shù)器，分別得到“秒” 個位、十位， “分”個位、十位以及“ 時”個位、十位的計時。將這些計數(shù)器適當?shù)剡B接，就可以構成秒、分、時的計數(shù)，實現(xiàn)計時的功能進制計數(shù)器。六十進制計數(shù)器和二十四進制計數(shù)器均可由雙 BCD 加法計數(shù)器 CC4518 組成。選取 CC4518 和與非門 CC451采用反饋復位法構成的六十進制和二十四進制加法計數(shù)器電路分別見圖4(a)和圖 4 (b)所示。 1amp。因為: 當 Q4,Q1 不同時為 1,Y 為 1 當 Q4,Q1 同時為 1 時,Y 為 0,同時計數(shù)器到 9 后自動清零,這時 Y 又變?yōu)?,即出現(xiàn)了一個上升沿。 二十四進制計數(shù)器的接法 個位為進制計數(shù)器,當計數(shù)器計數(shù)到 24 時,即十位為 0010,個位為 0100 時,同時清零,達到了二十四進制計數(shù)器的目的,即高位的 Q2,底位的 Q3 送入與非門做清零信號,如圖4(b) 二十四進制計數(shù)器。 1amp。在圖 4 (a)中，將 2Q3 和 2Q2 相與后接至 CR 端，構成了六十進制計數(shù)器，在圖 4(b)中，將 2Q2 和 1Q3 相與后接至 CR端構成了二十四進制計數(shù)器。CPQ1Q2Q3Q42EN(1Q4)100119 / 17圖 5