led數(shù)字鐘課程設計

1、<p><b>　　LED電子數(shù)字鐘</b></p><p>　　摘要 該LED數(shù)字鐘主要利用CD4060產(chǎn)生脈沖，使用計數(shù)器CD4040、CD4518進行計數(shù)，利用譯碼器CD4543驅動LED來顯示時間。另外，該電子數(shù)字鐘還具有時間校準的功能。</p><p>　　關鍵詞 脈沖、計數(shù)器、譯碼器、LED、時間</p><p><

2、;b>　　目錄</b></p><p><b>　　1．設計目的1</b></p><p>　　2．總體設計方案1</p><p>　　3．原理框圖及原理圖1</p><p><b>　　4．元件簡介3</b></p><p>　　4.1脈沖發(fā)生器

3、3</p><p>　　4.2 12位二進制計數(shù)器3</p><p>　　4.3十進制同步加法計數(shù)器4</p><p><b>　　4.4譯碼器7</b></p><p>　　5. 主要部分的實現(xiàn)方案7</p><p>　　5.1秒脈沖電路7</p><p>　　

4、5.2時間計數(shù)器電路8</p><p><b>　　6. 焊接步驟8</b></p><p><b>　　7. 總結9</b></p><p><b>　　參考文獻10</b></p><p>　　附表1：元件清單11</p><p>　　附表

5、2：產(chǎn)品效果圖12</p><p><b>　　1．設計目的</b></p><p>　　數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。</p><p>　　數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。<

6、/p><p>　　因此，我們此次設計與制作數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理，從而學會制作數(shù)字鐘.而且通過數(shù)字鐘的制作進一步的了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及實用方法.且由于數(shù)字鐘包括組合邏輯電路和時敘電路.通過它可以進一步學習與掌握各種組合邏輯電路與時序電路的原理與使用方法.</p><p><b>　　2．總體設計方案</b></p><

7、p>　　該數(shù)字鐘的的性能指標如下：</p><p>　　（1）由晶振電路產(chǎn)生1HZ標準秒信號；</p><p>　?。?）分、秒為00~59六十進制計數(shù)器；</p><p>　?。?）時為00~23二十四進制計數(shù)器；</p><p>　?。?）具有校時功能，可以分別對時及分進行單獨校時，使其校正到標準時間；</p><

8、;p>　　3．原理框圖及原理圖</p><p>　　數(shù)字鐘實際上是一個對標準頻率（1HZ）進行計數(shù)的計數(shù)電路。由于計數(shù)的起始時間不可能與標準時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校時電路，同時標準的1HZ時間信號必須做到準確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構成數(shù)字鐘。數(shù)字電子鐘的總體圖如圖（1）所示。由圖（1）可見，數(shù)字電子鐘由以下幾部分組成：石英晶體振蕩器和分頻器組成的秒脈沖發(fā)生器；校對電路；六十進

9、制秒、分計數(shù)器、二十進制時計數(shù)器及七十進制日計數(shù)器；以及秒、分、時的譯碼顯示部分等。所選的電子制作套件原理圖如圖（2）所示。</p><p><b>　　圖（1） 原理框圖</b></p><p>　　圖（2）分立LED數(shù)字電子鐘原理圖</p><p><b>　　4．元件簡介</b></p><p&g

10、t;<b>　　4.1脈沖發(fā)生器</b></p><p>　　CD4060由一振蕩器和14級二進制串行計數(shù)器位組成，振蕩器的結構可以是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CP1(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斯密特觸發(fā)器對時鐘上升和下降時間無限制。CD4060的引腳圖及其內部方框圖如圖（3）圖（4）。<

11、;/p><p>　　圖（3）CD4060引腳圖</p><p>　　圖（4）CD4060內部方框圖</p><p>　　4.2 12位二進制計數(shù)器</p><p>　　CD4040 是12 位二進制串行計數(shù)器。所有的計數(shù)器為主從觸發(fā)器。計數(shù)器在時鐘下降沿進行計數(shù)。CR 為高電平時，對計數(shù)器進行清零。由于在時鐘輸入端使用斯密特觸發(fā)器，對脈沖上升和下

12、降時間無限制，所有輸入和輸出均經(jīng)過緩沖。CD4040引腳圖及其內部方框圖如圖（5）圖（6）。</p><p>　　CP為時鐘輸入端CR 為清除端Q0～Q11 為計數(shù)器脈沖輸出端VDD 為正電源Vss 為地</p><p>　　圖（5）CD4040引腳圖</p><p>　　圖（6）CD4040內部方框圖</p><p>　　4.3十進

13、制同步加法計數(shù)器</p><p>　　CD4518（引腳圖、引腳功能圖、邏輯圖、時序圖如圖（7）（8）（9）（10））是二、十進制（8421編碼）同步加計數(shù)器，內含兩個單元的加計數(shù)器，其功能表如真值表圖（11）所示。每單個單元有兩個時鐘輸入端CLK和EN，可用時鐘脈沖的上升沿或下降沿觸發(fā)。由表可知，若用ENABLE信號下降沿觸發(fā)，觸發(fā)信號由EN端輸入，CLK端置“0”；若用CLOCK信號上升沿觸發(fā)，觸發(fā)信號由CL

14、OCK端輸入，ENABLE端置“1”。RESET端是清零端，RESET端置“1”時，計數(shù)器各端輸出端Q1～Q4均為“0”，只有RESET端置“0”時，CD4518才開始計數(shù)。</p><p>　　CD4518采用并行進位方式，只要輸入一個時鐘脈沖，計數(shù)單元Q1翻轉一次；當Q1為1，Q4為0時，每輸入一個時鐘脈沖，計數(shù)單元Q2翻轉一次；當Q1=Q2=1時，每輸入一個時鐘脈沖Q3翻轉一次；當Q1=Q2=Q3=1或Q1

15、=Q4=1時，每輸入一個時鐘脈沖Q4翻轉一次。這樣從初始狀態(tài)（“0”態(tài)）開始計數(shù)，每輸入10個時鐘脈沖，計數(shù)單元便自動恢復到“0”態(tài)。若將第一個加計數(shù)器的輸出端Q4A作為第二個加計數(shù)器的輸入端ENB的時鐘脈沖信號，便可組成兩位8421編碼計數(shù)器，依次下去可以進行多位串行計數(shù)。</p><p><b>　　圖（7）引腳圖</b></p><p><b>　　圖

16、（8）引腳功能圖</b></p><p><b>　　圖（9）邏輯圖</b></p><p><b>　　圖（10）時序圖</b></p><p>　　圖（11）CD4518真值表</p><p><b>　　4.4譯碼器</b></p><p&

17、gt;　　CD4543是一個用于驅動共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼—七段碼譯碼器，特點：具有BCD轉換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域寗覮ED顯示器。CD4543排列如圖 （12）所示。</p><p><b>　　其功能介紹如下： </b></p><p><b>　　Vss:接地端。</

18、b></p><p><b>　　Vdd：電源正。</b></p><p>　　BI：4腳是消隱輸入控制端，當BI=0 時，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。 LE：鎖定控制端，當LE=0時，允許譯碼輸出。 LE=1時譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時的數(shù)值。 A、B、C、D: BCD碼

19、輸入端</p><p>　　a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端。 </p><p><b>　　圖（12）引腳圖</b></p><p>　　5. 主要部分的實現(xiàn)方案</p><p><b>　　5.1秒脈沖電路</b></p><p>　　如圖（3）為1Hz脈沖電路，

20、電路類似的一款秒信號發(fā)生電路。IC1（CD4060）的32768 Hz的振蕩源經(jīng)14級分頻后在輸出端3腳（Q14）得到1/2S脈沖并沖入由IC2（CD4040）構成的二分頻器，分頻后在輸出端IC2的9腳上得到秒基準脈沖。</p><p><b>　　圖（3）秒脈沖電路</b></p><p>　　5.2時間計數(shù)器電路</p><p><b

21、>　?。?）秒計數(shù)器 </b></p><p>　　秒的個位計數(shù)單元為10進制計數(shù)器，當QDQCQBQA變成1010時，通過與非門把它的清零端變成0，計數(shù)器的輸出被置零，跳過1011到1111的狀態(tài)，又從0000開始，如此重復。秒的十為計數(shù)單元為6進制，當QDQCQBQA變成0101時，通過與非門把它的清零端變成0，計數(shù)器的輸出被置零，跳過0110到1111的狀態(tài)，又從0000開始，如此就是60

22、進制。同時秒十位上的0101時，要把進位信號傳輸給“分”個位的計數(shù)單元。 </p><p><b>　?。?）分計數(shù)器 </b></p><p>　　分的個位和十位計數(shù)單元的狀態(tài)轉換和秒的是一樣的，只是它要把進位信號傳輸給時的個位計數(shù)單元。 </p><p><b>　　（3）時計數(shù)器 </b></p>&l

23、t;p>　　當“時”十位的QDQCQBQA為0000或0001時，“時”的個位計數(shù)單元是十進制計數(shù)器，當他的QDQCQBQA到1010時，通過與非門使得個位74LS90上的清零端為0，則計數(shù)器的輸出直接置零，從0000有開始。當十位的QDQCQBQA為0010時，通過與非門使得該74LS90的清零端為0，“時”的十位有重新從0000開始，此時的個位計數(shù)單元變成4進制，即當個位計數(shù)單元的QDQCQBQA為0100時，就要又從0000

24、開始計數(shù)。這樣就實現(xiàn)了“時”24進制的計數(shù) </p><p><b>　　6. 焊接步驟</b></p><p>　　一．先焊接在電路板較低的元件，如電阻、二極管、集成電路、跳線。</p><p>　　二．其次焊接在電路板上排布稍微高一些的元件，如LED、插針、電源座。</p><p>　　三．最后將電

25、容、三極管等較高的元件焊上。</p><p><b>　　7. 總結</b></p><p>　　通過這次對數(shù)字鐘的設計與制作，讓我了解了數(shù)字鐘的原理。本設計硬件電路中使用了脈沖發(fā)生器CD4060，計數(shù)器CD4040和CD4518，譯碼器CD4543。通過對硬件的了解，自己撐握了不少有用的知識。然后就是根據(jù)電路圖，了解了各部分的功能。由于硬件電路是自己動手做的，因此也

26、鍛煉了自己的焊接技術。實現(xiàn)了時、分、秒的調整，在此過程中發(fā)現(xiàn)自己在數(shù)字電子的知識還有欠缺，所以決定要在下一步計劃中加強對數(shù)字電子的學習。還有就是PCB板有需要改進的地方，板上很多跳線可以在畫板的時候就可以畫上，那樣就減少了后期焊接過程中不必要的麻煩。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]《電子技術基礎 數(shù)字部分》 康華光 編 高等

27、教育出版社</p><p>　　[2]《LED及其工程應用》 楊清德 康婭 編 人民郵電出版社</p><p>　　[3]《電路及電子技術實驗》 葛汝明 編 山東大學出版社</p><p>　　[4]《電工電子技術實踐教材》殷瑞祥 編 高等教育出版社</p><p><b>　　附表1：元件清單</b><

28、/p><p><b>　　1．ＰＣＢ板1塊 </b></p><p><b>　　2．鑷子1把 </b></p><p><b>　　3．剪刀1把 </b></p><p>　　4．紅色ＬＥＤ１３０個 </p><p><b>　　5．硬導線若干

29、</b></p><p>　　7．CD4060集成塊1塊 </p><p>　　8．CD4040集成塊1塊 </p><p>　　9．CD4518 集成塊3塊 </p><p>　　10．CD4543集成塊3塊 </p><p>　　15．32.768k時鐘晶體1個 </p><p>

30、;　　16．16V 100uF電解電容2個</p><p>　　17．4007二極管4個</p><p>　　17．4148二極管6個</p><p>　　17．104電容7個</p><p><b>　　18．電阻</b></p><p><b>　　附表2：產(chǎn)品效果圖</b&g