設(shè)計方案--電子鐘

1、系統(tǒng)的硬件設(shè)計和方案對比選擇此文段重點主要是從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖來闡述了硬件的設(shè)計以及從方案上對比選擇各個電路部分的元件，目的是使系統(tǒng)達到一個低成本、高質(zhì)量、穩(wěn)定可靠的設(shè)計。 1.系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)圖根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的要求和設(shè)計思路，確定該系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)圖。如下圖所示。硬件電路主由顯示器，計數(shù)器，譯碼器，分頻器，校時電路和晶振電路構(gòu)成的。 2.系統(tǒng)設(shè)計方案對比選擇根據(jù)設(shè)計要求，結(jié)合實際情況和設(shè)計成本要求，對系統(tǒng)主要部分的電路方案敘述如下。 2.1信號發(fā)生器2.2.1由555定時器組成的多諧振蕩電路為了制作方便，振蕩電路可選用結(jié)構(gòu)較為簡單的555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器，555定時器能夠極方便的構(gòu)成施密特觸發(fā)器

2、、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。由于使用靈活、方便，所以在施密特觸發(fā)器的基礎(chǔ)上改接成多諧振蕩器。如下圖。用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器電路如圖6-11（a）所示：圖中電容C、電阻R1和R2作為振蕩器的定時元件，決定著輸出矩形波正、負脈沖的寬度。定時器的觸發(fā)輸入端（2腳）和閥值輸入端（6腳）與電容相連；集電極開路輸出端（7腳）接R1、R2相連處，用以控制電容C的充、放電；外界控制輸入端（5腳）通過0.01uF電容接地。2.1.2石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器是由石英晶體、微調(diào)電容與集成反相器等元件構(gòu)成，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，原理圖如下圖。綜上所述，結(jié)合本設(shè)計的實際問題我選擇555定時器。2.2計數(shù)器2.2.1

3、CC4060計數(shù)器CC4060 由一震蕩器和14 極二進制串行計數(shù)器位組成，震蕩器的結(jié)構(gòu)可以是RC 或晶振電路。CR 為高電平時，計數(shù)器清零且振蕩器使用無效，所有的計數(shù)器位均為主從觸發(fā)器。在1CP（和CP0）的下降沿計數(shù)器以二進制進行計數(shù)，在時鐘脈沖線上使用施密特觸發(fā)器對時鐘上升和下降時間無限制。2.2.2 74LS90計數(shù)器7 4 L S 9 0是二一 五一 十進制 異步加 法計數(shù)器，具有雙時鐘，并具有清 零和 置數(shù)等功能，其引腳排列如下圖所示 。2、3號引腳為清零端 ，兩 者同時為高 電平時實現(xiàn)清零功能零方式為異步 。6、7號引腳 為置數(shù)端， 兩者同時為高 電平 時實現(xiàn) 置數(shù)功能 ，輸出端

4、輸出 1 0 0 1 。8、9、11、12號引腳為數(shù)據(jù)輸出端 。CP 1 、C P 2 為脈沖輸入端 ，其 中：從 C P 1 進去 ，輸 出從 QA 輸 出時為二進制記數(shù)從 C P 2 進 去，輸出從 Q D 、 QC 、Q B 輸出時為五進制記數(shù)從 C P 1 進 去，Q A接 C P 2 ，輸 出從 Q D 、Q C 、Q B 、Q A 輸 出時進制記數(shù)，綜上所述，在本設(shè)計中，考慮到本人對計數(shù)器的運用熟練度，及實驗器材的選擇性，我選擇CC4060計數(shù)器。2.3顯示器2.3.1 LED數(shù)碼管用七段LED數(shù)碼管來實現(xiàn)，采用共陽管和PNP驅(qū)動方式。PNP工作于開關(guān)狀態(tài)，基極通過1K的電阻連到單

5、片機的P2口。為節(jié)省P口，將六位數(shù)碼管的8段段選端分別并接并加上470的限流電阻，由P0口控制，給低電平的段會被點亮。因為六位管的段被并接只能通過動態(tài)掃描的方式來顯示，即利用管子的余暉和人眼的視覺殘留實現(xiàn)六位管子在“同一時間”顯示不同的值，而掃描這是靠位選的輪流有效實現(xiàn)。如下圖。2.3.2 LEDLED數(shù)碼顯示器由發(fā)光二極管（LED）構(gòu)成“日”字型或“田”字型，發(fā)光二極管由磷砷化鎵或碳化硅等材料制成，當給發(fā)光二極管的PN結(jié)兩端施加正向電壓時，電流加大，由于電子和空穴復(fù)合時釋放出的熱量而發(fā)光。LED數(shù)碼顯示器內(nèi)部結(jié)構(gòu)有共陽極和共陰極兩種。如圖a所示，共陰極結(jié)構(gòu)的數(shù)碼顯示器陰極共地，當某個發(fā)光二極

6、管陽極為高電平時，將其燃亮，這種結(jié)構(gòu)適用于CD4511類譯碼器的電路。共陽極結(jié)構(gòu)有一個公用的陽極，如圖b所示，使用時接正電源，當陰極接低電平時，使其發(fā)光，這種結(jié)構(gòu)適用于7107一類的模數(shù)（AD）轉(zhuǎn)換器電路。 共陰極 共陽極一個LED數(shù)碼顯示器兩端所加正向電壓增加到2V時，則會出現(xiàn)正向電流并發(fā)光，極限電流為20mA左右。因此，無論是共陽極，還是共陰極結(jié)構(gòu)，LED數(shù)碼顯示器都要加限流電阻2.3.3數(shù)碼屏 所謂 LED 數(shù)碼屏即是用高段位 LED 數(shù)碼管（亦稱護欄燈、彩虹管）密排，通過專業(yè)技術(shù)處理形成的類似于 LED 顯示屏的店面用數(shù)碼管牌匾或廣告牌，它是即發(fā)光字之后又一項更新的廣告產(chǎn)品，可以獨立使用也可與