多功能數(shù)字鐘的設(shè)計

1、佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 2011級專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)報告 題目： 多功能數(shù)字時鐘摘要多功能數(shù)字鐘采用數(shù)字電路實(shí)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(shè)置、報時功能、校正作用。走時準(zhǔn)確、顯示直觀、精度、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。 電路裝置十分小巧 ,安裝使用也方便。 同時在日期中， 它以其小巧，價格低廉，走時精度高， 使用方便，功能多，便于集成化而受廣大消費(fèi)的喜愛。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。目 前，數(shù)字鐘的功能越來越強(qiáng)，并且有多種專門的大規(guī)模集成電路可供選擇。從有利于學(xué)習(xí)的角度考慮，這里主要介姓名：于旺紹以中小規(guī)模集成電路設(shè)計數(shù)字鐘的方法

2、。班級：電氣工程及其自動化二班經(jīng)過了數(shù)字電路設(shè)計這門課程的系統(tǒng)學(xué)號：學(xué)習(xí)，特別經(jīng)過了關(guān)于組合邏輯電路與時序邏輯電路部分指導(dǎo)教師：劉云鵬的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)具備了設(shè)計小規(guī)模集成電路的能力，借由本次設(shè)計的機(jī)會，充分將所學(xué)的知識運(yùn)用到實(shí)際中去本次課程設(shè)計要求設(shè)計一個數(shù)字鐘， 基本要求為數(shù)字鐘的時間周期為 24 小時，數(shù)字鐘 顯示時、分、秒，數(shù)字鐘的時間基準(zhǔn)一秒對應(yīng)現(xiàn)實(shí)生活中的時鐘的一秒。供擴(kuò)展的方面涉 及到定時自動報警、按時自動打鈴、定時廣播、定時啟閉路燈等。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò) 大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。關(guān)鍵字 ： 晶體振蕩器，分頻器，計數(shù)器，顯示器和校時電路。1.引言20 世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了

3、飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會 的各個領(lǐng)域，有力地推動了社會生產(chǎn)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(chǎn)品性能進(jìn)一步提高， 產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。 數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪校?必不可少的必需品，廣泛用于個人家庭以及車站、碼頭、劇場、辦公室等公共場所，給人 們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先 進(jìn)的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時準(zhǔn)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(diǎn)，因此在許多電子設(shè)備中被廣泛使用。電子鐘是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫挠嫊r工具，而數(shù)字式電子鐘又有其體積小、重量輕、 走時準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡

4、單、耗電量少等優(yōu)點(diǎn)而在生活中被廣泛應(yīng)用，因此本次設(shè)計就用數(shù)字集 成電路和一些簡單的邏輯門電路來設(shè)計一個數(shù)字式電子鐘，使其完成時間及星期的顯示功 能。本次設(shè)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(diǎn)報時及校時電路進(jìn)行設(shè)計，然后將它們組合，來完成時、分、秒的顯示并且有整點(diǎn)報時和走時校準(zhǔn)的功能。并通過本次設(shè)計加深對數(shù)字電子技術(shù)的理解以及更熟練使 用計數(shù)器、觸發(fā)器和各種邏輯門電路的能力。電路主要使用集成計數(shù)器、譯碼集成電路、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(shè)計中難免會出現(xiàn)錯誤與不足，希

5、望老師給予批評并提出寶 貴意見。在高度發(fā)達(dá)信息化的21世紀(jì)，人們總是那么忙碌.時間對我們來說總是那么寶貴， 在我們的日常工作、學(xué)習(xí)、生活中，時間概念愈加顯得重要。生活工作中班車要準(zhǔn)點(diǎn)，上 班要準(zhǔn)時，開會要有時間限制；工業(yè)生產(chǎn)中，每一道工序都要有嚴(yán)格的時間限制，這樣才 能做到井井有條；嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目萍佳芯恐?，時間更是重中之重。能夠準(zhǔn)確的了解并且實(shí)時性的 知道時間，是我們學(xué)習(xí)、工作、生活中不可或缺的。機(jī)械式 鐘表雖然也可以告知人們時間， 也可以定時，顯示日歷。但是由于受到機(jī)械結(jié)構(gòu)、動力和體積的限制，在功能、性能以及 造價上都沒辦法與電子時鐘相比。電子鐘是采用電子電路實(shí)現(xiàn)對時、分、秒進(jìn)行數(shù)字顯示 的計時裝

6、置，廣泛應(yīng)用于個人家庭，室外廣場，汽車站和火車站等公共場所，成為人們?nèi)?常生活中不可少的必需品目錄1.引言 .2.設(shè)計要求及目的 .2.1設(shè)計要求.2.2設(shè)計目的.2.3設(shè)計指標(biāo) .2.3.1基本功能.2.3.2擴(kuò)展功能.3主體電路的設(shè)計 .3.1數(shù)字鐘的構(gòu)成 .3.2數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的組成框圖 .3.2.1振蕩器的設(shè)計 .3.2.2分頻器的設(shè)計 .時分秒計數(shù)器的設(shè)計 .校時電路的設(shè)計.主體電路的裝調(diào).4.功能擴(kuò)展電路的設(shè)計 .4.1定時控制電路的設(shè)計 .4.2仿廣播電臺正點(diǎn)報時電路的設(shè)計 .4.3報整點(diǎn)時數(shù)電路的設(shè)計 .4.4觸摸報整點(diǎn)時數(shù)電路的設(shè)計 .5電路仿真調(diào)試.5.1實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問

7、題及解決方法 .5.1.1面包板和芯片的測試.5.1.2時間計數(shù)電路的連接與測試 .5.1.3校正電路 .6總結(jié) .6.1心得體會 .7. 參考文獻(xiàn) .8 . 附錄.元器件列表.2.設(shè)計要求及目的2.1設(shè)計要求本課題是設(shè)計一個多功能數(shù)字鐘，以數(shù)字形式顯示時，分，秒的時間，要求有手動校時分秒的基本功能，以及定時控制，仿廣播電臺正點(diǎn)報時，自動整點(diǎn)報時或觸摸報整點(diǎn)時數(shù)的擴(kuò)展功能2.2設(shè)計目的數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機(jī)械式時鐘相比具 有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛 的使用。 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

8、邏輯電路和時序 電路 。因此，我們此次設(shè)計與制做數(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 . 而且通過數(shù)字鐘的制作進(jìn)一步的了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電 路的作用及實(shí)用方法 . 且由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時敘電路 . 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。2.3設(shè)計指標(biāo)2.3.1基本功能1. 準(zhǔn)確計時，以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間2. 小時的計時要求為“ 12 翻 1”，分和秒的計時要求為 60 進(jìn)位3.校正時間2.3.2擴(kuò)展功能1. 定時控制2. 仿廣播電臺正點(diǎn)報時3.報整點(diǎn)時數(shù)4.觸摸報整點(diǎn)時數(shù)3主體電路的設(shè)計3.1數(shù)字鐘的構(gòu)成？數(shù)

9、字鐘實(shí)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。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。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。3.2數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的組成框圖圖1數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的組成方框圖主體電路是由功能部件或單元電路組成的。在設(shè)計這些電路或選擇部件時，盡量選用同類型的器件，如所有功能部件都采用TTL集成電路或都采用CMO集成電路。整個系統(tǒng)所用的器件種類應(yīng)盡可能少。下面介紹各功能部件與單元電路的設(shè)計。3.2.1振蕩器的設(shè)計振蕩器（英文：oscillator ）是用來產(chǎn)生重復(fù)電子訊號（通常是正弦波或方波）的

10、電子元件。其構(gòu)成的電路叫振蕩電路。能將直流電轉(zhuǎn)換為具有一定頻率交流電信號輸出的電 子電路或裝置。種類很多，按振蕩激勵方式可分為自激振蕩器、他激振蕩器；按電路結(jié)構(gòu) 可分為阻容振蕩器、電感電容振蕩器、晶體振蕩器、音叉振蕩器等；按輸出波形可分為 正 弦波、方波、鋸齒波等振蕩器。廣泛用于 電子工業(yè)、醫(yī)療、科學(xué)研究等方面。振蕩器（英文：oscillator ）是一種能量轉(zhuǎn)換裝置一一將直流 電能轉(zhuǎn)換為具有一定 頻 率的交流電能。其構(gòu)成的電路叫振蕩電路低頻振蕩器(low-frequency oscillator，或稱LFO 是指產(chǎn)生頻率在0.1赫茲到10赫茲之間交流訊號的振蕩器。這個詞通常用在音訊合成中，用

11、來區(qū)別其他的音訊振蕩器。振蕩器主要可以分成兩種：諧波振蕩器(harm on ic oscillator)與弛張振蕩器(relaxation oscillator )。能將直流電轉(zhuǎn)換為具有一定頻率 交流電信號輸出的電子電路或裝置。種類很多，按振 蕩激勵方式可分為自激振蕩器、他激振蕩器；按電路結(jié)構(gòu)可分為阻容振蕩器、電感電容振蕩器、晶體振蕩器、音叉振蕩器等；按輸出波形可分為正弦波、方波、鋸齒波等振蕩器。 廣泛用于電子工業(yè)、醫(yī)療、科學(xué)研究等方面。主要適用于各大中院校、醫(yī)療、石油 化工、衛(wèi)生防疫、環(huán)境監(jiān)測等科研部門作 生物、生化、細(xì)胞、菌種等各種液態(tài)、固態(tài)化合物的振 蕩培養(yǎng)。自激多諧振蕩器也叫無穩(wěn)態(tài)電路

12、.兩管的集電極各有一個電容分別接到另一管子的基 極，起到交流耦合作用，形成正反饋電路，當(dāng)接通電源的瞬間，某個管子先通，另一只管子 截止,這時，導(dǎo)通管子的集電集有輸出，集電極的電容將脈沖信號耦合到另一只管子的基極 使另一只管子導(dǎo)通.這時原來導(dǎo)通的管子截止.這樣兩只管子輪流導(dǎo)通和截止，就產(chǎn)生了震 蕩電流。由于器件不可能參數(shù)完全一致，因此在上電的瞬間兩個三極管的狀態(tài)就發(fā)生了變化，這 個變化由于正反饋的作用越來越強(qiáng)烈，導(dǎo)致到達(dá)一個暫穩(wěn)態(tài).暫穩(wěn)態(tài)期間另一個 三極管經(jīng)電 容逐步充電后導(dǎo)通或者截止，狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，到達(dá)另一個暫穩(wěn)態(tài).這樣周而復(fù)始形成振蕩。振蕩器是數(shù)字鐘的核心。石英晶體振蕩器的特點(diǎn)是振蕩頻率準(zhǔn)確

13、、電路結(jié)構(gòu)簡單、頻率調(diào)整。它還具有壓電效應(yīng)，在晶體某一方向加一電場，則在與此垂直的方向產(chǎn)生機(jī)械振動，有了機(jī)械振動，就會在相應(yīng)的垂直面上產(chǎn)生電場，從而使機(jī)械振動和電場互為因果，這種循環(huán)過程一直持續(xù)到晶體的機(jī)械強(qiáng)度限制時，才達(dá)到最后穩(wěn)定，這種壓電諧的頻率即為晶體振蕩器的固有頻率如果精度要求不高，可采用集成電路555定時器與R(組成的多諧 振蕩器。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精確度決定了數(shù)字鐘計時的準(zhǔn)確程度，通常選用石英晶3.3 842如圖碼制所采為電子手1_* _表集成電路（如 5C702中的晶體振蕩器四位二進(jìn)取晶的十六種組合作為代M，取其中十符振的頻率為把用76見內(nèi)表部有15級2分頻集成電路，所以輸出

14、端正好可得到1Hz的標(biāo)準(zhǔn)脈沖位二進(jìn)因!數(shù)碼來表示一位十進(jìn)制數(shù)稱為二*十進(jìn)一-32768HzCi表1 84211碼制和25421碼制種組合來表示0-9這十個數(shù)字R-十0制編碼，也叫做BC碼,10pF體構(gòu)成振蕩器電路。一般來說，振蕩器的頻率越高，計時精度越高。圖2晶體振蕩器電路如果精度要求不高也可以采用由集成邏輯門與RC組成的時鐘源振蕩器或由集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器。這里設(shè)振蕩頻率 fo =1kHz，電路參數(shù)如圖3所示：圖3 555振蕩器電路322分頻器的設(shè)計提供功能擴(kuò)展電路所需要的信號，如仿電臺報時用的1kHz的高音頻信號和500Hz的低音頻信號等。圖4分頻器設(shè)計電路RF331

15、分頻器的具體工作原理從電路結(jié)構(gòu)來看，分頻器本質(zhì)上是由 電容器和電感線圈構(gòu)成的LC濾波網(wǎng)絡(luò)，高音 通道是高通濾波器，它只讓高頻信號通過而阻止低頻信號；低音通道正好相反，它只讓低 音通過而阻止高頻信號；中音通道則是一個 帶通濾波器，除了一低一高兩個分頻點(diǎn)之間的 頻率可以通過，高頻成份和低頻成份if-分頻器原理都將被阻止。在實(shí)際的分頻器中，有時為了平衡高、低音單元之間的靈敏度差異，還 要加入衰減電阻；另外，有些分頻器中還加入了由電阻、電容構(gòu)成的阻抗補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，其目 的是使音箱的阻抗曲線心理平坦一些，以便于功放驅(qū)動。位于功率放大器之后，設(shè)置在音箱內(nèi)，通過LC濾波網(wǎng)絡(luò)，將功率放大器輸出的功率 音 頻信號分

16、為低音，中音和高音，分別送至各自揚(yáng)聲器。連接簡單，使用方便，但消耗功率， 出現(xiàn)音頻谷點(diǎn)，產(chǎn)生交叉失真，它的參數(shù)與揚(yáng)聲器阻抗有的直接關(guān)系，而揚(yáng)聲器的阻抗又 是頻率的函數(shù)，與標(biāo)稱值偏離較大，因此誤差也較大，不利于調(diào)整。將音頻弱信號進(jìn)行分頻的設(shè)備，位于功率放大器前，分頻后再用各自獨(dú)立的功率放大器，把每一個音頻頻段信號給予放大，然后分別送到相應(yīng)的 揚(yáng)聲器單元。因電流較小故可 用較小功率的電子有源濾波器實(shí)現(xiàn)，調(diào)整較容易，減少功率損耗，及揚(yáng)聲器單元之間的干 擾。使得信號損失小，音質(zhì)好。但此方式每路要用獨(dú)立的功率放大器，成本高，電路結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，運(yùn)用于專業(yè)擴(kuò)聲系統(tǒng)、分頻器與功率的分配構(gòu)成音箱的高、低音單元,各

17、自的標(biāo)稱功率是不一樣的，而在實(shí)際節(jié)目信號的功率譜中,高頻、低頻信號的比例也是不一樣的，因此將各種信號統(tǒng)計平均后，就得到了圖1所示的模擬信號功率譜將圖1的功率譜進(jìn)行計算，就得到了圖 2所示的功率分配曲線.在選擇分 頻點(diǎn)時，一定要考慮功率的分配問題，使高音單元留有一定的余量。圖 2表示20Hz20kHz 的總功率規(guī)一化為100%把20Hz至某頻率f所占功率為總功率的百分?jǐn)?shù)，應(yīng)用舉例如下。如分頻點(diǎn)為2?5kHz的二分頻系統(tǒng)，由圖2的橫座標(biāo)2?5kHz到曲線相交，從縱座標(biāo)讀 出百分?jǐn)?shù)，則20Hz2.5kHz的功率比例為87% 2?5kHz20kHz的功率比例為13% 當(dāng)總功 率為100W時，則低音功率

18、 W氐=100X 87%=87,高音功率 W高=100X 13%=13W使用上面的功率分配關(guān)系時，還請注意揚(yáng)聲器單元的功率標(biāo)準(zhǔn)。一般產(chǎn)品標(biāo)注是額定 最大正弦功率（RMS）,而有的制造廠為了商業(yè)目的，標(biāo)注峰值功率或稱為音樂功率，但數(shù) 值一般卻是RM助率的24倍。三、分頻方式的選擇分頻方式雖然有6dB/oct型、18dB/oct型、3dB降落點(diǎn)交叉型及12dB/oct型、6dB降 落點(diǎn)交叉型等數(shù)種，但綜合考慮它們的優(yōu)缺點(diǎn)，建議使用12dB/oct型。四、分頻網(wǎng)絡(luò)設(shè)計分頻網(wǎng)絡(luò)時，如把負(fù)載單元加入 RC阻抗補(bǔ)償電路，作為恒阻抗進(jìn)行設(shè)計，這樣當(dāng) 然是最好，但筆者查閱大量書刊資料后，發(fā)現(xiàn)RC阻抗補(bǔ)償電路的

19、計算方法有多種，而得出的RC值也不相同，讓人不易選擇，只好按頻點(diǎn)電阻法來進(jìn)行設(shè)計。首先，用圖3所示電路連接，測出高、低音單元在分頻點(diǎn)處的阻值 （注意不要用單元標(biāo) 稱阻抗代替，否則誤差會很大，然后進(jìn)行右上表中的計算和按圖將LC元件連接，即告初步制作完成。高、低音單元的靈敏度不平衡，可用電阻衰減調(diào)節(jié)（1997年電子報第15期有專門文章介紹），制作時建議使用優(yōu)質(zhì)聚丙烯電容，優(yōu)化設(shè)計空芯電感，將元件用熱熔膠 固定在印制板上，電感可用棉線或塑料扎扣帶加強(qiáng)固定，用搭棚焊的方法連接，做成高、 低音通道各自獨(dú)立的分線分音方式。五、調(diào)試方法根據(jù)聲壓級平方反比定律，點(diǎn)聲源在自由空間中，距離增加一倍，聲壓級衰減6d

20、B.利用 這一定律,就可以進(jìn)行下面的實(shí)際操作把音箱體和揚(yáng)聲器單元裝好，不接分頻器，用雨果金碟測試信號,按正常的放音方式， 用固定音量23W重復(fù)播放分頻點(diǎn)處頻率f,用圖4自制的簡易聲壓測試儀,在2m處測試聲 壓,調(diào)節(jié)話筒音量電位器使數(shù)字萬用表讀數(shù)，為一容易記憶的整數(shù)，記下備用然后,接入分 頻器低通網(wǎng)絡(luò)，將聲壓計放在1m處,測試讀數(shù)與上次應(yīng)相同,否則,按讀數(shù)大（?。┰龃螅p?。?電容量,直到讀數(shù)相同（這時分頻點(diǎn)頻率f衰減6dB）.然后,將信號重新直接輸入低音單元, 將測試信號調(diào)節(jié)成高于分頻點(diǎn)頻率f的倍頻程信號，用聲壓計在4m處測試聲壓，記下讀數(shù)備 用.最后,接入分頻器低通網(wǎng)絡(luò),將聲壓計放在1m處,

21、讀數(shù)與上次相同,否則,稍加微調(diào)（這時 倍頻程頻率f衰減12dB）,這樣,低音網(wǎng)絡(luò)就調(diào)試完畢.高音網(wǎng)絡(luò)重復(fù)以上操作步驟，調(diào)節(jié)電 感,注意第二步輸入低于分頻點(diǎn)頻率f的倍頻程信號這樣,一套高質(zhì)量的分頻器就制作和 調(diào)試完成.分頻器的功能主要有兩個：一是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號；二是提供功能擴(kuò)展電路所需的信號， 如圖4所示，仿電臺報時用的1kHz的高音頻信號和500Hz的低音頻信號等.選用3片中規(guī) 模集成電路計數(shù)器74LS90可完成上述功能.因每片為1/10分頻,3片級聯(lián)則可獲得所需要 的頻率信號，即第一片的Q0端的輸出頻率為500Hz,第二片的Q3端輸出的是10Hz,第三片的 Q3端輸出為1H z.3.3.

22、1.1時分秒計數(shù)器的設(shè)計分和秒計數(shù)器都是模數(shù) M=60的計數(shù)器，其計數(shù)規(guī)律為 00 01-5859 00選 74LS92作為十位計數(shù)器，74LS90作為個位計數(shù)器，再將他們級聯(lián)組成模數(shù) M=60的計數(shù)器圖5 分秒計數(shù)器邏輯電路圖時計數(shù)器是一個“12翻T的特殊進(jìn)制計數(shù)器，即當(dāng)數(shù)字鐘運(yùn)行到 12時59分59秒， 秒的個位計數(shù)器再輸入一個秒脈沖時， 數(shù)字鐘應(yīng)自動顯示為01時00分00秒，實(shí)現(xiàn)日常生 活中習(xí)慣常用的計時規(guī)律。選用 74LS191和74LS74圖6 時計數(shù)器邏輯電路圖331.2校時電路的設(shè)計當(dāng)數(shù)字鐘接通電源或者計數(shù)出現(xiàn)誤差時，需要校正時間。校時是數(shù)字鐘應(yīng)具備的基本功能。一般電子手表都具有

23、時，分，秒等校時功能。為了使電路簡單，這里只進(jìn)行分和小時 的校時。如圖7所示為校時電路邏輯圖。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)；在分校正時不影響秒 和小時的正常計數(shù)。校時方式有“快校時”和“慢校時”兩種，“快校時”是通過開關(guān)控 制，使計數(shù)器對1Hz的校時脈沖計數(shù)?！奥r”是用手動產(chǎn)生單脈沖作為校時脈沖。圖 8示電路為?！皶r”，?！胺帧彪娐?。其中 S1為校“分”用的控制開關(guān)，S2為校“時”用 的控制開關(guān)，他們的控制功能如圖表示。校時脈沖采用分頻器輸出的1Hz脈沖，當(dāng)S1或S2分別為“0”時可以進(jìn)行快校時。如果校時脈沖由單次脈沖產(chǎn)生器提供，則可以進(jìn)行慢 校時。S1 S2功能

24、樹T拉進(jìn)也硏需要注意的是，校時電路是由與非們構(gòu)成的組合邏輯電路，1 1計數(shù)開S1或S2為“T或“0”時，可能會產(chǎn)生抖動，接電容 C1，C2可緩解抖動。所以實(shí)際使用時，一般會接一個RS觸發(fā)器，1 0校分將其改為去抖動開關(guān)電路。0 1圖7 -校時校時電路邏輯圖331.3主體電路的裝調(diào)根據(jù)數(shù)字鐘系統(tǒng)組成框圖，按照信號的流向分級安裝，逐級級聯(lián)，這里的每一級是指組成數(shù)字鐘的各功能電路。 級聯(lián)時如果出現(xiàn)時序配合不同步，或尖峰脈沖干擾，弓I起邏輯錯亂，則可以增加多級邏輯門來延時。如果顯示字符變化很快，模糊不清，這可能是電源電流的跳變引起的,則可在集成電路期間的電源端 Vcc加退耦濾波電容 的小電容相并聯(lián)作為

25、退耦濾波電路。通常用幾十個微法的大電容與0.01F畫數(shù)字鐘的主體邏 輯電路圖。經(jīng)過級聯(lián)并糾正 設(shè)計方案中的錯誤不不足 之處后，再測試電路的邏輯十m爼 功能是否滿足設(shè)計要求。最 后畫出滿足設(shè)計要求的總 體邏輯電路圖，如果因?yàn)閷?shí) 驗(yàn)器材有限，則其中秒計數(shù) 器的個位和時計數(shù)器的十 位可采用發(fā)光二極管指示， 因而可以省去2片譯碼器 賀2片數(shù)碼顯示器。數(shù)字鐘從原理上 講是一種典型的數(shù)字電路， 可以由許多中小規(guī)模集成 電路組成，所以可以分成許 多獨(dú)立的電路。由石英晶體振蕩器、分頻器、計數(shù)器、IlT丄屮9IT*W口 dZ=(Q2Q1)H1 ?( Q2Q0)譯碼器、顯示器和校時電路組成，石英晶體振蕩器產(chǎn)生的信

26、號經(jīng)過分頻器作為秒脈沖，秒 脈沖送入計數(shù)器計數(shù)，計數(shù)結(jié)果通過 時、分 、秒譯碼器顯示時間。其中以校正電路 代替時間計數(shù)電路中的時、分、秒之間的進(jìn)位，當(dāng)校時電路處于正常輸入信號時，時間計 數(shù)電路正常計時，但當(dāng)分校正時，其不會產(chǎn)生向時進(jìn)位，而分與時的校位是分開的，而校 正電路也是一個獨(dú)立的電路。 電路的信號輸入由晶振電路產(chǎn)生，并輸入各電路。整個數(shù)字 鐘主體電路邏輯如圖 9 所示。4.功能擴(kuò)展電路的設(shè)計4.1定時控制電路的設(shè)計數(shù)字鐘在指定的時刻發(fā)出信號，或驅(qū)動音響電路“鬧時”(這里用可用指示燈來代替 音響電路)；或?qū)δ逞b置的電源進(jìn)行接通或斷開“控制”。不管是鬧還是控制，都要求時間 準(zhǔn)確，即信號的開始

27、時刻與持續(xù)時間必須滿足規(guī)定的要求。例如 要求 6時 59分發(fā)出鬧鐘信號，持續(xù)時間為 1分鐘這是對應(yīng)數(shù)字中的時個位計數(shù)器的狀態(tài)(Q3Q2Q1Q0)H1 =0110，分十位計數(shù)器的狀態(tài)為(QsQzQQo)M 2 =0101,分個位計數(shù)器的狀態(tài)為(Q3Q2QIQ0 )M1=1001O若將上述技術(shù)其輸出為1 的所有輸出端經(jīng)過與門電路去控制指示燈， 可以使指示燈正好在 6點(diǎn)59分亮，持續(xù) 1分鐘 后熄滅，所以鬧時控制信號Z的表達(dá)式為圖1 0定時電路示意圖M2M14.2仿廣播電臺正點(diǎn)報時電路的設(shè)計仿廣播電臺正電報時的電路的設(shè)計要求是：每當(dāng)數(shù)字鐘計時塊要到正點(diǎn)時發(fā)出聲響，通常按照4低音1高音的順序發(fā)出間斷聲

28、響，以最后一聲高音結(jié)束的時刻為正點(diǎn)時刻。仿廣播電臺正點(diǎn)報時的電路如圖11所示。這里采用的都是TTL與非門，如果用其他器 件，則報時電路還會簡單一些。圖 設(shè)4聲低音（約500Hz）分別發(fā)生在59分51秒，53秒，55秒和57秒，最后一聲高音（約1KHZ發(fā)生在59分59秒，它們的持續(xù)時間均為1秒。如 表2所示CP/sQ3s1Q2s1Q1s1Q0s1功能500000510001鳴低音520010停530011鳴低音540100停550101鳴低音560110停570111鳴低音581000停591001鳴高音001010停表2秒個位計數(shù)器的狀態(tài)4.3報整點(diǎn)時數(shù)電路的設(shè)計報整點(diǎn)時數(shù)電路的功能是：每當(dāng)數(shù)

29、字鐘計時到整點(diǎn)時發(fā)出聲音，且?guī)c(diǎn)響幾聲。實(shí)現(xiàn) 這一功能的電路主要由以下幾個部分組成。減法計數(shù)器完成幾點(diǎn)響幾聲的功能。即從小時計數(shù)器的整點(diǎn)開始進(jìn)行減法計數(shù)， 直到零為止。減法計數(shù)器選用74LS191組成，各控制端的作用如下O LD為置數(shù)端。當(dāng)LD =0時將小數(shù)計數(shù)器的輸出經(jīng)數(shù)據(jù)輸出端 DODID2D3的數(shù)據(jù)置入o RC為溢出負(fù)脈沖輸入端，當(dāng)減計數(shù)到o時，RC輸出一個負(fù)脈沖O U /D為加/減控制器。U / D=1時減法計數(shù)O為減法計數(shù)脈沖，兼作音響電路的控制脈沖 編碼器 將小時計數(shù)器的5個輸出端Q4, Q3 Q2 Q1, Q0按照“12翻1”的編 碼要求轉(zhuǎn)換為減法計數(shù)器的4個輸入端D3, D2,

30、 D1, D0所需要的BCD碼。編碼器的真值表 如表3所示分進(jìn)位脈沖小時計數(shù)器輸出減法計數(shù)器輸入CPQ4Q3Q2Q1Q0D3D2D1D0100001000120001000103000110011400100010050010101016001100110700111011180100010009010011001101000010101110011101112101001100 邏輯控制電路控制減法計數(shù)器的清零和置數(shù)?？刂埔繇戨娐返妮斎胄盘柗謺r位圖12報整點(diǎn)時數(shù)的電路根據(jù)以上要求，采用了如圖12所示的報時整點(diǎn)時數(shù)的電路。其中編碼器時由與非門實(shí)現(xiàn)的組合邏輯電路，其輸出的邏輯表達(dá)式由 5 變量的

31、卡諾圖可得4.4觸摸報整點(diǎn)時數(shù)電路的設(shè)計圖 13 各點(diǎn)的波形在有些場合（如夜間），不便于直接看顯示時間，希望數(shù)字鐘有觸摸報時功能。即觸 摸數(shù)字鐘的某端，能夠報當(dāng)時的整點(diǎn)時數(shù)。根據(jù)功能要求，不難設(shè)想在圖 9 所示的電路基礎(chǔ)上，增加一些觸發(fā)脈沖控制電路，或 將自動報時改為觸摸報時電路即可。產(chǎn)生觸摸控制脈沖的電路有單次脈沖產(chǎn)生器， 555 集 成電路定時器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等。5 電路仿真調(diào)試5.1實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題及解決方法5.1.1面包板和芯片的測試測試面包板各觸點(diǎn)是否接通；有時電路不通的原因是因芯片引腳接觸不良而造成的， 因此，確認(rèn)芯片是否接觸良好是非常重要的。5.1.2時間計數(shù)電路的連接與測試

32、六進(jìn)制、十進(jìn)制都沒有什么大的問題，只是芯片引腳的問題，只要重新插過芯片就可以解決了。但在六十進(jìn)制時，按圖接線后發(fā)現(xiàn)，顯示器上的數(shù)字總是100 進(jìn)制的，而不是六十進(jìn)制，檢測后發(fā)現(xiàn)無論是線路的連通還是芯片的接觸都沒有問題。最后，在重對連線時發(fā)現(xiàn)是線路接錯引腳造成的，改過之后，顯示就正常了5.1.3校正電路因引腳接錯而造成錯誤，所以校正電路是完全按照仿真圖所連的，在測試時，開始進(jìn) 行時校時時，沒有出現(xiàn)問題，但當(dāng)進(jìn)行到分校時時， 發(fā)現(xiàn)計數(shù)電路的秒電路開始亂跳出錯。 因此，電路一定是有地方出錯了，在反復(fù)對照后，發(fā)現(xiàn)是因?yàn)樵诮尤胄Ｕ娐窌r忘了把秒 十位和分個位之間的連線拿掉而造成的，因此，在接線時一定要注意把多余的線拿掉。6 總結(jié)6.1心得體會20 世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領(lǐng)域， 有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越 快。時間對人們來說總是那么寶貴，工作的忙碌容易使人忽略了時間，忘記了要做的事情， 當(dāng)事情不是很重要的時候，這種遺忘無傷大雅。但是