最新数字时钟Word格式.docx
《最新数字时钟Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新数字时钟Word格式.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
主体电路由功能部件和单元电路组成。
各功能部件的设计介绍分别为：
振荡器是数字钟的核心,振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度.通常选用石英晶体构成振荡器电路。
一般来说，振荡器的频率越高，计时精度越高。
如下图图2所示为电子手表集成电路中的晶体振荡器电路。
图2 石英晶体振荡电路
该电路由F0=32768Hz的石英晶体和一个反向器构成稳定性好、精确度高的时间标准信号源。
利用石英晶体来控制振荡频率,电阻为反馈元件,电容C防止寄生振荡，调节可变电容C1可以对振荡器的频率进行微调，再通过反向器输出频率为32768Hz的方波脉冲信号。
2.2分频器：
石英晶体振荡器产生较高的32768Hz的频率,而电子钟需要秒脉冲,故可采用分频电路实现,分频器的功能主要有两个：
（1）产生标准秒脉冲信号。
（2）提供功能扩展电路所需要的信号。
如仿电台报时用的1KHz的高音频信号和500Hz的低音频信号，它可由74LS393（其引脚及功能表见附录）所组成，其电路图为图3所示：
图3 分频电路
对于单个二进制计数器而言，周期信号从CP端输入，则可以从Q0、Q1、Q2和Q3端分别得到2分频、4分频、8分频和16分频的信号。
本电路中石英晶体振荡器产生的32768Hz的方波脉冲信号经74LS393的三次16分频和一次8分频成为1Hz的信号即秒信号。
前三个16分频计数器从Q3脚输出。
因而不需要清零复位。
第四个8分频计数器从Q2脚输出，需要在输出的同时让计数器复位清零即构成三位二进制计数器。
因此将第二个74LS393的2Q2与2CR引脚相连。
第2Q2脚的输出就是秒信号，又是计数器的复位脉冲信号。
图4 60进制计数电路
分和秒计数器都是模M=60的计数器，其记数规律为00—01--、、、、、、--58—59—00、、、、、、可选用74LS160作为计数器级联组成，其电路图如上图图4所示：
由图可知CR接高电平，秒信号脉冲从CP端输入进行十进制记数，满十通过CO输出进位信号，此信号用于控制秒十位计数器的记数。
秒十位计数器为六进制计数器。
Q1、Q2的输出端通过与非门输出构成清零复位信号给CR端，从而构成六进制计数器。
同时这个信号还要作为秒计数器的进位脉冲送到分计数器。
秒十位计数器的CP脉冲的输入要通过一个与门受到秒个位计数器的进位信号CO的控制。
只有当CO=1时，秒计数脉冲才可能通过与门进入秒十位计数器的CP中。
分计数器的组成电路与秒计数器的组成电路完全相同。
不过进入CP的脉冲信号为由秒十位进位信号与非后输入的信号。
时计数器也是由两个74LS160串联组合而成。
其电路图如图图5所示：
图5 24进制计数电路
本电路采用时24进制显示方式。
时个位计数器开始作为十位计数器产生0—9的计时个位，当下一时间10点到时向上输出进位信号CO=1，同时时十位计数器加1，等计时到23点后再来时计数脉冲（即分记述满60）时计数器要清零复位。
所以十位计数器的Q0和时个位计数器的Q1通过与非门产生清零复位信号，使时计数器具备00——23循环计数的功能。
然后将六个计数器的计数结果通过计数器的Q0----Q3输出端送到七端显示译码驱动电路中。
其中74LS160引脚排列及功能表见附录
译码是把给定的代码进行翻译,将时、分、秒计数器输出的四位二进制代码翻译为相应的十进制数,并通过LED显示器显示,通常LED显示器与译码器是配套使用的。
我们选用的七段译码驱动器（74LS247）和数码管（LED）是共阳接法。
LED显示器的3、8管脚接一起,限流电阻为200Ω和+5V联接。
其中74LS147的引脚及功能表见附录。
译码显示电路如图6所示。
图6 译码显示电路
其中4BI/RBI、5RBI、3LI引脚具有消隐、输入/串引消隐输出、串行消引输入、灯测试的功能，且为使74LS247正常工作，须将控制信号端BI/RBO、RBI、LT的引脚全部高电平。
它们分别对时、分、秒计数器的输出进行译码，通过7个限流电阻与LED数码器连接。
调节限流电阻的值可以改变LED亮度。
LED数码器采用共阳接法，阳极采用+5V电源作为发光二极管的驱动电源。
2.5时间校正电路：
当电子钟接通电源或者计时发现误差时,均需要校正时间。
校时电路分别实现对时、分和秒的校准。
（1）时、分时间校正电路
其电路图如图所示：
图7 时、分校时电路
当开关S1接地时，相当于输入0，与非门被关闭，秒脉冲信号无法输入，数字电子钟正常工作。
当开关S1接+5V时相当于输入1，与非门被打开,秒脉冲信号直接输入到时/分计数器中。
时/分计数器按秒进行计数；
当时/分计数器调整到正确的时间时，马上将开关S1切换到接地，数字电子钟进入正常工作状态。
从而时计数器的调整。
（2）秒时间校正电路：
电路图为图8所示：
图8秒时间校正电路
当S3开关接+5V时，相当于输入1，与门打开，秒脉冲信号正常输入，数字电子钟正常工作；
当S3开关接地时，相当于输入0，与门关闭，秒脉冲信号无法输入到秒计数器中，秒计数器暂停计数。
当秒计数器显示的时间秒值与标准的时间秒值相同时，马上将开关S3切换到接+5V。
数字电子钟要进入正常工作状态，从而实现秒计数器的调整。
由数字钟系统组成框图按照信号的流向分级安装，逐级级联。
这里的每一级是指组成数字钟的各功能电路。
级联时如果出现时序配合不同步或尖峰脉冲干扰引起逻辑混乱，可以增加多级逻辑门来延时
经过联调并纠正设计方案中的错误和不足之处后，再测试电路的逻辑功能是否满足设计要求。
最后画出满足设计要求的总体逻辑电路图，如图图9所示：
图9数字钟电路逻辑图
2.6工作原理
电路通电后，由于计数器和译码器驱动电路的状态不同，数字电子钟的显示时间要通过校时电路来调整。
石英晶体振荡器产生的f=32768Hz的标准时间信号经过两个74LS393二进制计数器级联分频后，从第二个74LS393的9脚输出f=1Hz的秒方波信号，它既是秒计数器的计数脉冲，同时又作为时、分校正电路的校正信号。
秒脉冲信号经与门送入秒计数器的个位进行计数，秒计数器个位从0开始计数，到9后CO输出进位信号，秒十位计数器加1，如此循环下去，当秒十位计数到6时（即Q1=Q2=1），向分计数器送出进位信号，从而完成秒六十进制计数；
分六十进制计数器工作原理与秒计数器完全相同；
时计数器的个位在分计数器输入的进位信号作用下进行0—9的计数，到9后再接受到分进位信号，时个位的CO输出1，通过与门输出计数脉冲使时十位的计数器加1，当时十位和时个位显示11点时，再有分进位信号脉冲输入，则时十位的Q0=1、时个位的Q1=1，经与非门输出为0，使时十位和个位清零复位，显示为00点。
各计数器的输出端输出的BCD码，分别送入相应的74LS247译码驱动集成电路，输出到LED共阳极数码管进行时间的显示。
利用中小规模的集成电路设计了一台性能先进的数字电子钟。
该数字电子钟具有显示当前时、分、秒的时间、校时等功能。
在该系统中集成计数器是关键部件，由它构成了60进制秒计数器、60进制分计数器和24进制时计数器，并用LED七段数码显示器显示这三个计数器的输出。
在校时电路中，秒校时电路和分、时校时电路分别采用等待校时和加速校时来校对当前的显示时间。
[1]阎石.数字电子技术基础（第四版）.北京：
高等教育出版社，1998.
[2]童诗白等.模拟电子技术基础（第三版）.北京：
高等教育出版社，2001.
[3]康华光.电子技术基础数字部分（第四版）.北京：
高等教育出版社，2000.
[4]电子工程手册编委会，集成电路手册编委会.中外集成电路简明速查手册，TTL、CMOS电路，北京：
电子工业出版社，1991.
[5]张义和.ProtelDXP电路设计大全.北京：
中国铁道出版社，2005.
[6]杨刚，周群.电子系统设计与实践.北京：
电子工业出版社，2004.
[7]王春兴主编.电子技术实验教程.济南：
山东大学出版社，2005.
[8]南新志，刘计训主编.数字电路实验教程.济南：
山东大学出版社，2003.
[9]徐淑华主编.电工电子技术实验教程.济南：
[10]李伟，等.基于EWB的数字钟设计与实现.现代电子技术.2006（8）：
115-117.
[11]方飞，谢丽春.EDA设计性实验课教学研究—数字钟的设计.曲靖师范学院学报,2005，24（6）：
96-99.
[12]张吉卫，王晓红.基于单片机的多功能数字钟系统设计.电子世界,2005（4）：
9-10.
[13]崔山等.2004年山东省大学生电子设计竞赛一等奖多功能数字钟（B题）.电子世界,2005（06）：
40-44.
[14]赵淑范.数字电子钟的设计.长春大学学报,2004，14（4）：
36-39.
[15]何宏森.多功能智能电子钟的设计.兵工自动化,2005，24（4）：
82-84.
（1）74LS160引脚图[4-100]
74LS160真值表（H:
高电平，L:
低电平，-:
上升沿，X:
任意，d0~d3:
D0~D3稳态输入电平）
输入
输出
Cr
LD
ENP
ENT
CP
D0
D1
D2
D3
Q0
Q1
Q2
Q3
L
X
H
-
d0
d1
d2
d3
计
数
保
持
（2）74LS247引脚图[4-108]
74LS247真值表（H：
高电平，L：
低电平，×
：
任意，0：
截止态）
十进制数
或功能
/
字形
D
C
B
A
a
b
c
d
e
f
g
O
1
×
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
无
消隐
脉冲消隐
灯测试
（3）74LS393计数器引脚图[4-130]
74LS393真值表（H:
任意，）
CR
CO
L（异步清零）
保持
D0（同步置数）
升级会员 