數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)

1、 本次設(shè)計(jì)題目：數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)1 簡(jiǎn)述數(shù)字鐘是一種用數(shù)字顯示秒、分、時(shí)的計(jì)時(shí)裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相比，它具有走時(shí)準(zhǔn)確，顯示直觀、無(wú)機(jī)械傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。小到人們?nèi)粘Ｉ钪械碾娮邮直?，大到車站、碼頭、機(jī)場(chǎng)等公共場(chǎng)所的大型數(shù)顯電子鐘。在控制系統(tǒng)中也常用來(lái)做定時(shí)控制的時(shí)鐘源。2 題目要求（1）具用時(shí)、分、秒十進(jìn)制數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)器功能；（2）具有手動(dòng)校時(shí)、校分的功能；（3）通過(guò)開關(guān)能實(shí)現(xiàn)小時(shí)的十二進(jìn)制和二十四進(jìn)制轉(zhuǎn)換；（4）具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。主要集成芯片：計(jì)時(shí)單元74160報(bào)時(shí)單元741923 總體方案設(shè)計(jì)數(shù)字鐘由振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示、報(bào)時(shí)等電路組成。其中振蕩器和分頻器

2、組成標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)發(fā)生器，直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度。由不同進(jìn)制的計(jì)數(shù)器、譯碼器和顯示器組成計(jì)時(shí)系統(tǒng)。將標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)送入采用60進(jìn)制的“秒計(jì)數(shù)器”，每累計(jì)60sec就發(fā)出一個(gè)“分脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將作為“分計(jì)數(shù)器”的時(shí)鐘脈沖?！胺钟?jì)數(shù)器”也采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60min，發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”，該信號(hào)將被送到“時(shí)計(jì)數(shù)器”?！皶r(shí)計(jì)數(shù)器”采用12或24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)一天12h或24h的累計(jì)。譯碼顯示電路將“時(shí)”、“分”、“秒”計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)通過(guò)6位7段譯碼顯示器顯示出來(lái)，可進(jìn)行整點(diǎn)報(bào)時(shí)，計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，可以用校時(shí)電路校時(shí)、校分。數(shù)字鐘的原理框圖如圖2.1所示。圖2.1 數(shù)字鐘原理框圖4 單元電路設(shè)

3、計(jì)提示本題目的設(shè)計(jì)采用自下而上的層次電路設(shè)計(jì)法。先設(shè)計(jì)單元電路，再設(shè)計(jì)總電路。（1） 秒脈沖產(chǎn)生電路秒脈沖產(chǎn)生電路在此例中的主要功能有兩個(gè)：一是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)，二是可提供整點(diǎn)報(bào)時(shí)所需要的頻率信號(hào)。可用1Hz的秒脈沖時(shí)鐘信號(hào)源替代。圖2.2 1Hz的秒脈沖時(shí)鐘信號(hào)源（2） 秒、分、時(shí)計(jì)時(shí)器電路秒計(jì)時(shí)器本質(zhì)上為對(duì)1Hz的秒脈沖時(shí)鐘信號(hào)源進(jìn)行60進(jìn)制計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器，其由一個(gè)10進(jìn)制計(jì)數(shù)器（個(gè)位）和一個(gè)6進(jìn)制計(jì)數(shù)器（十位）串接組成。個(gè)位與十位計(jì)數(shù)器之間采用同步級(jí)聯(lián)復(fù)位方式，將個(gè)位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出端RCO接至十位計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端CLK，完成個(gè)位對(duì)十位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位控制。十位計(jì)數(shù)器選擇QB和QC端做反

4、饋端，經(jīng)與非門輸出至控制清零端CLR，形成6進(jìn)制計(jì)數(shù)形式。十位計(jì)數(shù)器的反饋清零信號(hào)經(jīng)非門變?yōu)楦唠娖?，可作?0進(jìn)制計(jì)數(shù)器的進(jìn)位信號(hào)。圖2.3中，IO14送個(gè)位數(shù)碼管顯示，IO58送十位數(shù)碼管顯示，IO9接電源，IO10接1Hz信號(hào)源，IO11接高位計(jì)數(shù)器（分計(jì)數(shù)器）的時(shí)鐘信號(hào)端。圖2.3 60進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路分計(jì)時(shí)器形式上與秒計(jì)時(shí)器相同，均為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可參考圖2.3。我的設(shè)計(jì)：（1）秒和分電路圖 分析：關(guān)于秒和分的設(shè)計(jì)主要是選取兩片74160N芯片同時(shí)接入時(shí)鐘信號(hào)，低片采取十進(jìn)制，高片采取六進(jìn)制，主要通過(guò)兩個(gè)顯示線路的選取來(lái)設(shè)置進(jìn)位信號(hào)。高片選取了QA,QC即0101低位片選取了QA,QD

5、即1001.這樣顯示從00-59實(shí)現(xiàn)了六十進(jìn)制。同時(shí)實(shí)現(xiàn)置00位。其它選通控制端按需求接。（2）時(shí)電路圖： 分析：時(shí)電路的設(shè)計(jì)要考慮是十二進(jìn)制還是二十四進(jìn)制，當(dāng)十二進(jìn)制時(shí)需要接兩片74160N的QA端數(shù)值從00-11構(gòu)成十二進(jìn)制，當(dāng)為二十四進(jìn)制時(shí)需要兩片74160N高位片接QB低片接QA和QB數(shù)值從00-23構(gòu)成二十四進(jìn)制。關(guān)于選擇二十四進(jìn)制還是十二進(jìn)制還要加上一個(gè)雙向開關(guān)就可以實(shí)現(xiàn)。（3） 報(bào)時(shí)電路圖： 分析：報(bào)時(shí)電路主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)小時(shí)的數(shù)進(jìn)行記錄然后通過(guò)記錄的數(shù)值進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)時(shí)。在兩片74192N芯片的QA QB QC QD分別接上顯示管可以記錄的數(shù)值。根據(jù)顯示的數(shù)值，然后依次減小直到減小到

6、零，通過(guò)揚(yáng)聲器進(jìn)行報(bào)時(shí)。整體電路圖：5 使用器件清單74160N六片74192N 兩片BUZZER一個(gè)數(shù)碼顯示管八個(gè)7400N三個(gè)7404N三個(gè)單刀雙向開關(guān)三個(gè)74ALS10AM一個(gè)74ALS08M一個(gè)OR8一個(gè)5V信號(hào)源一個(gè)導(dǎo)線，49條接地，VCC各兩個(gè)6 調(diào)試結(jié)果與記錄（1）實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒十進(jìn)制數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)器功能；（2）實(shí)現(xiàn)手動(dòng)校時(shí)、校分的功能；（3）可以通過(guò)開關(guān)能實(shí)現(xiàn)小時(shí)的十二進(jìn)制和二十四進(jìn)制轉(zhuǎn)換；（4）實(shí)現(xiàn)整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。7 總結(jié)與體會(huì)1 實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)要求，同時(shí)鍛煉了自己和隊(duì)友的動(dòng)手能力，協(xié)作能力。2 在做實(shí)驗(yàn)前查了很多的關(guān)于芯片的知識(shí)，同時(shí)還向同學(xué)探討困難，不懂的地方。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中還向老師請(qǐng)教了很多的問(wèn)題。3試驗(yàn)中還解決了些問(wèn)題，像信號(hào)源必須接一個(gè)，才能實(shí)現(xiàn)它們的