數(shù)字鐘電路設計

1、 本次設計題目：數(shù)字鐘電路設計1 簡述數(shù)字鐘是一種用數(shù)字顯示秒、分、時的計時裝置，與傳統(tǒng)的機械鐘相比，它具有走時準確，顯示直觀、無機械傳動裝置等優(yōu)點，因而得到了廣泛的應用。小到人們?nèi)粘Ｉ钪械碾娮邮直?，大到車站、碼頭、機場等公共場所的大型數(shù)顯電子鐘。在控制系統(tǒng)中也常用來做定時控制的時鐘源。2 題目要求（1）具用時、分、秒十進制數(shù)字顯示的計時器功能；（2）具有手動校時、校分的功能；（3）通過開關能實現(xiàn)小時的十二進制和二十四進制轉換；（4）具有整點報時功能。主要集成芯片：計時單元74160報時單元741923 總體方案設計數(shù)字鐘由振蕩器、分頻器、計數(shù)器、譯碼顯示、報時等電路組成。其中振蕩器和分頻器

2、組成標準秒信號發(fā)生器，直接決定計時系統(tǒng)的精度。由不同進制的計數(shù)器、譯碼器和顯示器組成計時系統(tǒng)。將標準秒信號送入采用60進制的“秒計數(shù)器”，每累計60sec就發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計數(shù)器”的時鐘脈沖。“分計數(shù)器”也采用60進制計數(shù)器，每累計60min，發(fā)出一個“時脈沖”，該信號將被送到“時計數(shù)器”?！皶r計數(shù)器”采用12或24進制計數(shù)器，可實現(xiàn)對一天12h或24h的累計。譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”計數(shù)器的輸出狀態(tài)通過6位7段譯碼顯示器顯示出來，可進行整點報時，計時出現(xiàn)誤差時，可以用校時電路校時、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

3、計提示本題目的設計采用自下而上的層次電路設計法。先設計單元電路，再設計總電路。（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：一是產(chǎn)生標準脈沖信號，二是可提供整點報時所需要的頻率信號?？捎?Hz的秒脈沖時鐘信號源替代。圖2.2 1Hz的秒脈沖時鐘信號源（2） 秒、分、時計時器電路秒計時器本質(zhì)上為對1Hz的秒脈沖時鐘信號源進行60進制計數(shù)的計數(shù)器，其由一個10進制計數(shù)器（個位）和一個6進制計數(shù)器（十位）串接組成。個位與十位計數(shù)器之間采用同步級聯(lián)復位方式，將個位計數(shù)器的進位輸出端RCO接至十位計數(shù)器的時鐘信號輸入端CLK，完成個位對十位計數(shù)器的進位控制。十位計數(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進制計數(shù)形式。十位計數(shù)器的反饋清零信號經(jīng)非門變?yōu)楦唠娖?，可作?0進制計數(shù)器的進位信號。圖2.3中，IO14送個位數(shù)碼管顯示，IO58送十位數(shù)碼管顯示，IO9接電源，IO10接1Hz信號源，IO11接高位計數(shù)器（分計數(shù)器）的時鐘信號端。圖2.3 60進制計數(shù)器電路分計時器形式上與秒計時器相同，均為60進制計數(shù)器，可參考圖2.3。我的設計：（1）秒和分電路圖 分析：關于秒和分的設計主要是選取兩片74160N芯片同時接入時鐘信號，低片采取十進制，高片采取六進制，主要通過兩個顯示線路的選取來設置進位信號。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實現(xiàn)了六十進制。同時實現(xiàn)置00位。其它選通控制端按需求接。（2）時電路圖： 分析：時電路的設計要考慮是十二進制還是二十四進制，當十二進制時需要接兩片74160N的QA端數(shù)值從00-11構成十二進制，當為二十四進制時需要兩片74160N高位片接QB低片接QA和QB數(shù)值從00-23構成二十四進制。關于選擇二十四進制還是十二進制還要加上一個雙向開關就可以實現(xiàn)。（3） 報時電路圖： 分析：報時電路主要是實現(xiàn)對小時的數(shù)進行記錄然后通過記錄的數(shù)值進行相應的報時。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，通過揚聲器進行報時。整體電路圖：5 使用器件清單74160N六片74192N 兩片BUZZER一個數(shù)碼顯示管八個7400N三個7404N三個單刀雙向開關三個74ALS10AM一個74ALS08M一個OR8一個5V信號源一個導線，49條接地，VCC各兩個6 調(diào)試結果與記錄（1）實現(xiàn)時、分、秒十進制數(shù)字顯示的計時器功能；（2）實現(xiàn)手動校時、校分的功能；（3）可以通過開關能實現(xiàn)小時的十二進制和二十四進制轉換；（4）實現(xiàn)整點報時功能。7 總結與體會1 實現(xiàn)了實驗的各項要求，同時鍛煉了自己和隊友的動手能力，協(xié)作能力。2 在做實驗前查了很多的關于芯片的知識，同時還向同學探討困難，不懂的地方。在實驗的過程中還向老師請教了很多的問題。3試驗中還解決了些問題，像信號源必須接一個，才能實現(xiàn)它們的