6位数字钟制作套件纯数字电路电子制作套件.docx
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6位数字钟制作套件纯数字电路电子制作套件
6位数字钟制作套件(纯数字电路)电子制作套件
6位数字钟制作套件(纯数字电路)电子制作套件数字钟是采用数字电路对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。
与传统的机械钟相比,它走时准确、显示直观、无机械传动等优点,广泛应用于电子手表和车站、码头、机场等公共场大型电子钟等。
一、电路工作原理
图3—8—1所示是数字钟的原理框图(原理图见附录一的附图1—1)。
由图可见,该数字钟由秒脉冲发生器,六十进制“秒”、“分”计时计数器和二十四进制“时”计时计数器,时、分、秒译码显示电路,校时电路和报时电路等五部分电路组成。
1(秒信号发生电路
15秒信号发生电路产生频率为1Hz的时间基准信号。
数字钟大多采用32768(2Hz石英晶体振荡器,经过15级二分频,获得1Hz的秒脉冲,如图3—8—2所示。
该电路主要应用CD4060。
CD4060是14级二进制计数器,分频器,振荡器。
它与外接电阻、电容、
15石英晶体共同组成2=32768Hz振荡器,并进行14级二分频,再外加一级D触发器(74LS74)二分频,输出
1Hz的时基秒信号。
CD4060的引脚排列如图3—8—3所示,表3—8—1为CD4060的功能表,图3—8—4所示为CD4060的内部逻辑框图。
R4是反馈电阻,可使CD4060内非门电路工作在电压传输特性的过渡区,即线性放大区。
R4的阻值可在几兆到十几兆之间选择,一般取22MΩ。
C2是微调电容,可将振荡频率调整到精
确值。
2(计数器电路
"秒”、“分”、“时”计数器电路均采用双BCD同步加法计数器CD4518,如图3—8—5所示。
“秒”、“分”计数器是六十进制计数器,为了便于应用8421BCD码显示译码器工作,“秒”、“分”个位采用十进制计数器,十位采用六进制计数器,如图(a)所示。
“时”计数器是二十四进制计数器,如图(b)所示。
CD4518的引脚排列和功能分别见图3—8—6和表3—8—2。
3(译码、显示电路
“时”、“分”、“秒’’的译码和显示电路完全相同,均使用七段显示译码器74L
S248直接驱动LED数码管LC5011—11。
图3—8—7所示为秒位译码、显示电路。
74LS248和LC5011—11的引脚排列如图3—8—8所示。
4(校时电路
校时电路如图3—8—9所示。
“秒’’校时采用等待校时法。
正常工作时,将开关S1拨向VDD位置,不影响与门G1传送秒计数信号。
进行校对时,将S1拨向接地位置,封闭与门G1,暂停秒计时。
标准时间一到,立即将S1拨回VDD位置,开放与门G1。
“分”和“时”校时采用加速校时法。
正常工作时,S2或S3接地,封闭与门G3或05,不影响或门G2或04传送秒、分进位计数脉冲。
进行校对时,将S2、s3拨向VDD位置,秒脉冲通过G3、G2或G5、G4直接引入“分”、“时”计数器,让“分”,“时”计数器以秒节奏快速计数。
待标准分、时一到,立即将S2、S3拨回接地位置,封锁秒脉冲信号,开放或门G2、G4对秒、分进位计数脉冲的传送。
5(整点报时电路
整点报时电路如图3—8—10所示,包括控制和音响两部分。
每当“分”和“秒”计数器计到59分51秒,自动驱动音响电路发出五次持续1s的鸣叫,前四次音调低,最后一次音调高。
最后一声呜叫结束,计数器正好为整点(“00”分“00”秒)。
(1)控制电路
每当分、秒计数器计到59分50秒,即时,开始鸣叫报时。
此间,只有秒个位计数,所以
另外,时钟到达51、53、55、57和59秒(即QAl=1)时就鸣叫。
为此,将Qc4、QA4、QD3、QA3、QD2、QA2和QAl逻辑相与作为控制信号C
所以
在51、53、55和57秒时,QDl=O,y=A,扬声器以512Hz音频鸣叫四次。
在59秒时,QDl=1,y=B,扬声器以1024kHz音频鸣叫最后一响。
报时电路中的512Hz低音频信号A和1024Hz高音频信号B分别取自cD4060的Q6和Q5。
(2)音响电路
音响电路采用射极输出器VT驱动扬声器,R6、R5用来限流。
二、元器件选择见表3—8—3。
三、安装与调试
1(根据原理图和图3—8-11所示安装图,用常规工艺安装好电路。
2(确认安装无误后,接通电源,逐级调试:
用通用计数器(见附录二)测量晶体振荡器输出频率,调节微调电容C2,使振荡频率为32768Hz。
再测C134060的Q4、Q5和Q6等脚输出频率,检查CD4060工作是否正常。
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将秒脉冲送入秒计数器,检查秒个位、十位是否按10秒、60秒进位。
采用同样方法检测分和时计数器。
?
调试好时、分、秒计数器后,通过校时开关依次校准秒、分、时。
数字钟正常走时。
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利用校时开关加快数字钟走时,调试整点报时电路,使其分别在59分51秒、53秒、55秒、57秒时呜叫四声低音,在59分59秒时鸣叫一声高音。
四、技能实训
1(在数字钟的基础上,设计一个按作息时间表准时动作的打铃控制电路,使数字钟成为数字作息钟。
2(将设计好的数字作息钟制成印制板,选择元器件,并进行安装、调试。