数字钟的制作和设计.doc

PAGE 1 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