數(shù)字鐘電路設計報告.doc

課程設計設計題目：數(shù)字鐘電路設計數(shù)字鐘是一種用數(shù)字顯示秒、分、時的計時裝置，與傳統(tǒng)的機械鐘相比，它具有走時準確，顯示直觀、無機械傳動裝置等優(yōu)點，因而得到了廣泛的應用。小到人們?nèi)粘Ｉ钪械碾娮邮直?，大到車站、碼頭、機場等公共場所的大型數(shù)顯電子鐘。在控制系統(tǒng)中也常用來做定時控制的時鐘源。要實現(xiàn)的功能：（1）具用時、分、秒十進制數(shù)字顯示的計時器功能；（2）具有手動校時、校分的功能；（3）通過開關能實現(xiàn)小時的十二進制和二十四進制轉(zhuǎn)換；（4）具有整點報時功能。主要集成芯片：計時單元74160報時單元74192總體方案設計數(shù)字鐘由振蕩器、分頻器、計數(shù)器、譯碼顯示、報時等電路組成。其中振蕩器和分頻器組成標準秒信號發(fā)生器，直接決定計時系統(tǒng)的精度。由不同進制的計數(shù)器、譯碼器和顯示器組成計時系統(tǒng)。將標準秒信號送入采用60進制的“秒計數(shù)器”，每累計60sec就發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計數(shù)器”的時鐘脈沖。“分計數(shù)器”也采用60進制計數(shù)器，每累計60min，發(fā)出一個“時脈沖”，該信號將被送到“時計數(shù)器”?！皶r計數(shù)器”采用12或24進制計數(shù)器，可實現(xiàn)對一天12h或24h的累計。譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”計數(shù)器的輸出狀態(tài)通過6位7段譯碼顯示器顯示出來，可進行整點報時，計時出現(xiàn)誤差時，可以用校時電路校時、校分。數(shù)字鐘的原理框圖如圖2.1所示。圖2.1 數(shù)字鐘原理框圖各個部分的電路設計（1） 秒脈沖產(chǎn)生電路秒脈沖產(chǎn)生電路在此例中的主要功能有兩個：一是產(chǎn)生標準脈沖信號，二是可提供整點報時所需要的頻率信號?？捎?Hz的秒脈沖時鐘信號源替代。圖2.2 1Hz的秒脈沖時鐘信號源（2） 秒、分、時計時器電路秒計時器本質(zhì)上為對1Hz的秒脈沖時鐘信號源進行60進制計數(shù)的計數(shù)器，其由一個10進制計數(shù)器（個位）和一個6進制計數(shù)器（十位）串接組成。個位與十位計數(shù)器之間采用同步級聯(lián)復位方式，將個位計數(shù)器的進位輸出端RCO接至十位計數(shù)器的時鐘信號輸入端CLK，完成個位對十位計數(shù)器的進位控制。十位計數(shù)器選擇QB和QC端做反饋端，經(jīng)與非門輸出至控制清零端CLR，形成6進制計數(shù)形式。十位計數(shù)器的反饋清零信號經(jīng)非門變?yōu)楦唠娖?，可作?0進制計數(shù)器的進位信號。如下圖中，U2中QA-QB送個位數(shù)碼管顯示，U1中QA-QB送十位數(shù)碼管顯示，U2的CLR接1Hz信號源，U1的CLR經(jīng)非門接高位計數(shù)器（分計數(shù)器）的時鐘信號端。分計時器與秒計時器基本一致。時計數(shù)器則采用置數(shù)復位的方法，CLR端接高電平，LOAD端接12和24進制的反饋。因為有兩種進制的置數(shù)，所以用兩個開關同時控制，J1開關控制反饋的轉(zhuǎn)換，J3開關控制置數(shù)的轉(zhuǎn)換。12進制時要把個位直接從12點調(diào)到一點，所以U14的A接高電平置1。如下圖校時校分電路分別用J5、J6兩個開關通過給CLR端輸入脈沖來調(diào)整改變時間。整點報時部分使用了兩片74192芯片，通過減法計數(shù)實現(xiàn)幾點響幾下。兩片的輸入端分別接時計數(shù)器的個位和十位輸出，輸出端接或非門來判斷是否減到了0，輸出端和一個脈沖信號接一個與門控制蜂鳴器發(fā)聲。LOAD置數(shù)端接分計時的進位端來控制置數(shù)（到整點時有進位則開始響）。整個電路如圖心得這次課程設計雖然只是做了仿真的設計，但我對電路的設計安排，74160、74192芯片的使用有了深刻的體會，對于數(shù)字鐘的概念和設計方法有了深刻的認識。以前只是做過像計數(shù)器之類簡單電路的設計，數(shù)字鐘是多種知識的綜合。通過綜合設計我對于數(shù)字電路的理解又上升了一個高度。