數字電子鐘畢業(yè)設計

1、1.數字鐘的組成和基本工作原理數字鐘的組成和基本工作原理數字鐘實際上是一個對標準頻率進行計數的計數電路。它的計時周期是24小時，由于計數器的起始時間不可能與標準時間（如北京時間）一致所以采用校準功能和報時功能。數字鐘電路主要由譯碼顯示器、校準電路、報時電路、時計數、分計數、秒計數器，振蕩電路和單次脈沖產生電路組成。其中電路系統由秒信號發(fā)生器、“時”、“分”、“秒”計數器、譯碼器及顯示器、校準電路、整點報時電路組成。秒信號產生器是整個系統

2、的時基信號，它直接決定計時系統的精度，一般用石英晶體振蕩器加分頻器來實現，將標準秒信號送入“秒計數器”，“秒計數器”采用60進制計數器，每累計60秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計數器”的時鐘脈沖。“分計數器”也采用60進制計數器，每累計60分鐘，發(fā)出一個時脈沖信號，該信號將被送到時計數器。時計數器采用24進制計時器，可實現對一天24小時的計時。譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”計數器的輸出狀態(tài)通過顯示驅動電路，七段顯示譯碼

3、器譯碼，在經過六位LED七段顯示器顯示出來。整點報時電路時根據計時系統的輸出狀態(tài)產生一個脈沖信號，然后去觸發(fā)一音頻發(fā)生器實現低、高音報時。校準電路時用來對“時”、“分”、“秒”顯示數字進行校對調整的。如圖1所示多功能數字鐘的組成框圖。譯碼驅動譯碼驅動時十位計數分頻器電路分頻器電路振蕩器電路譯碼驅動譯碼驅動譯碼驅動譯碼驅動時個位計數分十位計數分十位計數秒十位計數秒十位計數校時電路校分電路圖1數字鐘組成框圖32.設計步驟與方法設計步驟與方法

4、2.1振蕩電路振蕩電路晶體振蕩器是構成數字式時鐘的核心，它保證了時鐘的走時準確及穩(wěn)定。如圖2所示電路通過非門構成的輸出為方波的數字式晶體振蕩電路，這個電路中，非門U1與晶體、電容和電阻構成晶體振蕩器電路，U2實現整形功能，將振蕩器輸出的近似于正弦波的波形轉換為較理想的方波。輸出反饋電阻R1為非門提供偏置，使電路工作于放大區(qū)域，即非門的功能近似于一個高增益的反相放大器。電容C1、C2與晶體構成一個諧振型網絡，完成對振蕩頻率的控制功能，同時

5、提供了一個180度相移，從而和非門構成一個正反饋網絡，實現了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及準確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準確。晶體XTAL1的頻率選為32768Hz。其中C1的值取5~20pF，C2為30pF。C1作為校正電容可以對溫度進行補償，以提高頻率準確度和穩(wěn)定度。由于電路的輸入阻抗極高，因此反饋電阻R1可選為10MΩ。較高的反饋電阻有利于提高振蕩頻率的穩(wěn)定性。圖2振蕩電路圖2.2分頻器電路分頻器電路由數字鐘的晶

6、體振蕩器輸出頻率較高，為了得到1Hz的秒信號輸入，需要對振蕩器的輸出信號進行分頻。實現分頻器的電路是計數器電路，一般采用多級2進制計數器來實現。例如，將32767Hz的振蕩信號分頻為1Hz的分頻倍數為32767（2１５），即實現該分頻功能的計數器相當于15極2進制計數器。本實驗中采用CD4060來構成分頻電路。CD4060在數字集成電路中可實現的分頻次數最高，而且CD4060還包含振蕩電路所需的非門，使用更為方便。CD4060計數為最高

7、為14級2進制計數器，首先由U1(CD4060)的Q14(第3腳)產生2Hz的振蕩信號然后由二進制計數器CD4040和兩個U3A(74LS20)U3B(74LS20)組成120計數器分頻從U3B的輸出端輸出一個的分脈沖作為分鐘計數器的分鐘信號按鍵開關S作為分鐘調時有手動脈沖開關每按動一次從U3B的輸出端輸出一個脈沖同時U2的Q1管腳輸出秒脈沖信號驅動發(fā)光二極管LED1LED2作為秒指示(因為2Hz的信號經1位二進制計數器分頻后為1Hz)