数字钟的电路设计Word格式文档下载.docx
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20世纪末,电子技术获得了飞速的发展,在其推动下,现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快。
现代生活的人们越来越重视起了时间观念,可以说是时间和金钱划上了等号。
对于那些对时间把握非常严格和准确的人或事来说,时间的不准确会带来非常大的麻烦,所以以数码管为显示器的时钟比指针式的时钟表现出了很大的优势。
数码管显示的时间简单明了而且读数快、时间准确显示到秒。
而机械式的依赖于晶体震荡器,可能会导致误差。
数字钟是采用数字电路实现对“时”“分”“秒”数字显示的计时装置。
数字钟的精度、稳定度远远超过老式机械钟。
在这次设计中,我们采用LED数码管显示时、分、秒,以24小时计时方式,根据数码管动态显示原理来进行显示,用12MHz的晶振产生振荡脉冲,定时器计数。
在此次设计中,电路具有显示时间的其本功能,还可以实现对时间的调整。
数字钟是其小巧,价格低廉,走时精度高,使用方便,功能多,便于集成化而受广大消费的喜爱,因此得到了广泛的使用。
关键字:
数码管;
数字钟;
定时器
Abstract
20thcentury,electronictechnologyhasbeendevelopedrapidly,initsmodernelectronicproducts,pushedbyalmostpermeatedeveryareaofsocietyhasvigorouslypromotedsocialproductiveforcesdevelopmentandimprovementofsocialinformatizationlevel,alsomakemodernelectronicproductperformancefurtherimproved,andtherhythmofupgradeitsproductsisbecomingmoreandmorequickly.Modernlifeofpeoplepaymoreandmoreattentiontouptheconceptoftime,maysaythattimeandmoneyoffofequality.Forthoseverystricttotimeandaccurategraspthepersonorthingfor,timeisnotaccuratewillbringverybigtrouble,sotodigitalpipefortheclockdisplaythanpointertypeclockshowedalotofadvantages.Digitalpipedisplaytimesimpleandquick,timeaccuratereadingsindicatetoseconds.Andmechanicaldependentonthecrystaloscillator,maycauseerrors.
Adigitalclockisadoptingdigitalcircuittoachieve"
"
"
points"
seconds"
digitaldisplaytimerdevice.Adigitalclockprecision,stabilityisfarmorethanoldmechanicalclock.Inthisdesign,weadoptwhenLEDdigitalpipedisplay,minutesandseconds,with24hourstimerway,accordingtotheprincipleofdigitaltubetodynamicdisplayof12MHzthatusecrystalsproduceoscillationpulse,thetimercounting.Inthisdesign,circuithasshowtimeitsthisfunctioncanalsoachievetheadjustmentoftime.Adigitalclockisitssmall,inexpensive,high,precision,easytouseandwalking,thefunctionismuch,facilitateintegrationandlovedbyvastconsumption,soithasbeenwidelyused.
Keywords:
digitalpipe;
digitalclock;
timer
第一章绪论
1.1课题的背景
20世纪末,电子技术获得了飞速的发展,在其推动下,现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快。
时间对人们来说总是那么宝贵,工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。
忘记了要做的事情,当事情不是很重要的时候,这种遗忘无伤大雅。
但是,一旦重要事情,一时的耽误可能酿成大祸。
目前,单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。
下面是单片机的主要发展趋势。
单片机应用的重要意义还在于,它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。
从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能用单片机通过软件方法来实现了。
这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术,是传统控制技术的一次革命。
单片机模块中最常见的是数字钟,数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置,与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性,且无机械装置,具有更更长的使用寿命,因此得到了广泛的使用。
1.2课题的目的和意义
通过这次课程设计,了解计时器主体电路的组成及工作原理;
掌握采用异步时序电路设计方法实现课题要求;
熟悉集成电路及有关电子元器件的使用。
数字钟是采用数字电路实现对.时,分,秒.数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站,码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表,钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便,而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。
诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等,所有这些,都是以钟表数字化为基础的。
因此,研究数字钟及扩大其应用,有着非常现实的意义。
1.3课题研究的内容
根据数字电子钟的电路组成方框图和指定器件,完成数字电子钟主题电路设计及调试。
设计一台能直接显示“时”“分”“秒”“日”十进制数字的石英数字电路。
秒、分为00—59六十进制计数器,以24小时为一天。
周显示用七进制计数器,当计数器运行到23时59分59秒时,秒个位计数器再接收一个秒脉冲信号后,计数器自动显示为00时00分00秒。
走时精度要求每天误差小于1S,任何时候可对数字种进行校准。
在实验板上安装、调试出题目所要求的计数器。
画出逻辑电路图、时序图,并写出设计报告。
1.4国内外研究现状
从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能用单片机通过软件方法来实现了。
单片机模块中最常见的是数字钟,数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置,与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性,且无机械装置,具有更更长的使用寿命,因此得到了广泛的使用。
数字钟以成为人们常生活中数字电子钟一般由振荡器,分频器,显示器,定时器等部分组成.由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术,使数字钟具有走时准确,性能稳定,携带方便等特点,它还用于计时,自动报时及自动控制等各个领域.尽管目前市场上以有现成数字钟集成电路芯片,价格便宜这些都是数字电路中最基本的,应用最广的电路。
随着我国电子市场的迅猛发展,与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。
技术工艺,是衡量一个企业是否具有先进性,是否具备市场竞争力,是否能不断领先于竞争者的重要指标依据。
了解国内外数字电子钟生产核心技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势对于企业提升产品技术规格,提高市场竞争力十分关键。
目前市场上数字电子钟种类繁多,价格差异也很大。
那么选择一款真正适合的数字电子钟就非常重要。
第二章数字时钟的硬件系统
2.1设计原理及其框图
数字是一个将“时”,“分”,“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。
它的计时周期为24小时,显示满刻度为23时59分59秒,另外应有校时功能和一些显示星期、报时、停电查看时间等附加功能。
因此,一个基本数字钟电路主要由译码显示器、“时”,“分”,“秒”计数器、校时电路、报时电路和振荡器组成。
设计框图如图2.1所示。
图2.1设计框图
2.2设计任务及说明
数字钟电路是一块独立构成的时钟集成电路专用芯片。
它集成了计数器、比较器、振荡器、译码器和驱动等电路,能直接驱动显示时、分、秒、日、月,具有定时、报警等多种功能,被广泛应用于自动化控制、智能化仪表等领域。
2.3单元电路设计
1.时钟信号源如图2.2所示。
图2.2时钟信号源
CD4046是带振荡驱动的14级二进制分频电路,P10、P11外接品振。
P12复位脚接地不用。
P8、P16是电源脚。
P3是Q14,即14次分频输出,16384分之一。
对震荡频率32768来说,这里输出频率2Hz。
CD4027是双JK触发器。
P3是时钟输入端。
P5、P6为J、K端,接Vdd。
P4、P7为复位、置位端,未用接地。
P1为Q输出,将P3的输入二分频,得到1Hz的信号输出。
2.调校电路
调校电路我们用两个开关就可以实现。
当我们进行调校星期、时或分时,可以把1Hz的脉冲信号通过单刀开关引到星期、时或分的CP端。
具体电路见数字电子钟整机电路图。
3.时间计数及译码显示
时间计数单元有时计数、分计数、秒计数几个部分。
时计数单元一般为24进制计数器,其输出为两位8421BCD码形式;
分计数和秒计数单元为60进制计数器,其输出也为8421BCD码。
这里以秒计时为例,介绍计数器电路的工作原理。
如图2.3所示,标准秒时基信号进入CD4033(十进制记数/7段译码器集成电)1脚(记数输入端),“秒”位开始记数。
但记数有9到0时,CD40335脚输出进位脉冲,“十秒位”为变为“1”。
同时我们注意到在接通电源是CD4017的3脚(Q0)输出为高电平,当“十秒位”为,记数到“2”时,数码管的“e”跳变位高电平“1”,同时此脉冲进入CD4017的14脚进行记数,此时其2脚(Q1)变为高电平;
当“十秒位”由5准备变成6时,CD4017再次进位,此时其4脚(Q2)变为高电平;
此电平通过电阻对CD4017的15脚进行复位,既CD4033也被复位,显示为“0”,这样实现“59”到“00”的转换,同时进位脉冲有5脚输出。
由于CD4017被复位ie,其3脚(Q0)输出又为高电平,为下一轮的记数作好准备。
同理,我们也可以分析出“分位”电路和“时位”电路的工作原理。