数字钟的制作和设计.doc
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多功能数字钟电路的设计与制作
摘要:电子数字钟的应用十分广泛,通过计时精度很高的石英晶振(也可采用卫星传递的时钟标准信号),采用相应进制的计数器,转化为二进制数,经过译码和显示电路准确地将时间“时”“分”“秒”用数字的方式显示出来。与传统的机械钟相比,它具有走时准确,显示直观,无机械传动,无需人的经常调整等优点。它广泛用于电子表、车站、码头、广场等公共场所的大型远距离时间显示电子钟。
【关键词】: 电子钟 秒脉冲 分频器 计数器 译码 驱动 振荡器 整点报时 调试 制作
电子数字钟的应用十分广泛,通过计时精度很高的石英晶振(也可采用卫星传递的时钟标准信号),采用相应进制的计数器,转化为二进制数,经过译码和显示电路准确地将时间“时”“分”“秒”用数字的方式显示出来。与传统的机械钟相比,它具有走时准确,显示直观,无机械传动,无需人经常调整等优点。它广泛用于电子表、车站、码头、广场等公共场所的大型远距离时间显示电子钟。
一.数字钟电路设计思路
图1是数字钟的原理框图
分秒时
分
秒
时
秒计数器六十进制分计数器六十进制
秒计数器
六十进制
分计数器
六十进制
时计数器
二十四进制
报 时电 路秒脉冲
报 时
电 路
秒脉冲
发生器
较 时
电 路
图1 原理框图
二:各单元电路的设计方法
1: 秒信号发生电路
R4这是数字钟的关键电路,它直接影响到数字钟的走时准确。根据计时的精度确定石英晶振的频率,一般采用32768HZ的石英晶体振荡器通过15次的分频(15级二分频,因215=32768)来获得秒脉冲的信号,作为计时的基本单位。石英晶振的误差很小,一般可达10-9数量级。如果需要更高精度的可以选用更高的晶体振荡器。经过更多级的分频,可得到更加精确的秒信号,一年中的误差不超过一秒。我们选用CD4060作为秒脉冲发生电路的主要器件,它是14级的二进制计数器/分频器/振荡器。如图2所示,C1,C2,晶振,R4,CD4060等器件构成32768HZ振荡器。CD4060的9脚10脚11脚内含两个非门电路,16脚为电源,8脚接地,1脚输出12分频信号,2脚输出13分频信号,3脚输出14分频信号,图中的R4是反馈电阻,可使内部的非门电阻工作在线性放大区,C2是微调电容,可改变振荡频率,以保证精确度。12脚为复位功能,当为高电平1时,Q1~Q14输出为0,R为低电平0时,内部计数器对9脚的脉冲进行计数且右脉冲的下降沿进行翻转。从3脚输出的为32768的第14级二分频,即为2HZ,经74LS74(D触发器)再作二分频,从而得到秒脉冲(1HZ信号)。
R4
+VDD +5V为止,
+VDD +5V
32768HZC1C23-20P
32768HZ
C1
C2
3-20P
晶振
晶振
16 15 14 13 12 11 10 9 Q10 Q8 Q9 R CP
16 15 14 13 12 11 10 9
Q10 Q8 Q9 R CP1 CP0 CP0
Q12 Q13 Q14 Q6 Q5 Q7 Q4 VSS
1 2 3 4 5 6 7 8
+5V
+5V
Q 1HZ 1C 1/4 5 1D 6
Q 1HZ
1C 1/4 5
1D 6
7
Q74LS7474LS74
Q
74LS74
74LS74
图2 秒信号发生电路
2: “时”“分”“秒”计数器电路
计数器电路用来完成60秒60分及24小时的计数工作,且秒计数器的进位脉冲可以作为分计数器的输入脉冲,同理分计数器的进位脉冲可以作为小时计数器的输入脉冲,24小时的输入脉冲可以作为一天的进位脉冲。“秒”、“分”、“时”计数器电路采用双BCD同步加法计数器CD4518,由图2得到的秒脉冲送图3a秒计数器,由此完成60秒计数功能。由74LS08的3脚输出信号即为60秒的进位时脉冲。
十 位 个 位
十 位 个
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