数电课程设计电子时钟..doc
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数字电子钟设计
摘 要
数字钟被广泛用于个人家庭,车站, 码头、办公室等公共场所,成为人们日常生活中的必需品。由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,运用超过老式钟表, 而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等,所有这些,都是以钟表数字化为基础的。因此,研究数字钟及扩大其应用,有着非常现实的意义。
数字电子钟一般由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路等组成。秒信号是整个系统的时基信号,它直接决定计时系统的精度,一般用石英晶体振荡器加分频器来实现。将秒信号送入秒计数器,它是六十进制计数器。每累计六十秒发出一个“分脉冲”信号,这个信号作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也是六十进制计数器,它每累计六十分钟,发出一个“时脉冲”信号,此信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用二十四进制计数器,可以实现一天二十四小时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态经七段显示译码器译码,通过六位LED显示器显示出来。校时电路是用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的。本文通过对CD4060、CD4013、74LS160、74LS48和晶体振荡器的基本原理和基本功能的介绍,结合数字电子钟的设计过程让我们对电子钟的设计有了清楚的认识。
关键词:数字钟,晶体振荡器,计数器,CD4060,74LS160
目 录1绪论 1
1.1. 课题描述 1
1.2. 基本工作原理与框图 1
2各部分电路原理及器件简介 2
2.1 秒信号产生电路 2
2.2 进制计数器电路 4
2.2.1 74LS160功能简介 4
2.2.2 60进制计数器 4
2.2.3 24进制计数器 5
2.3 译码显示电路 6
2.3.1 CC4511 6
2.3.2 译码显示电路图 7
2.4 校时电路 8
2.4.1 校时电路功能简介 8
3方案的选择 10
3.1 时钟信号源 10
3.2 分频器的实现 10
3.3 译码显示器 10
总 结 11
致 谢 12
参考文献 13
1绪论
课题描述
在科技高速发展的今天,钟表业运用当今材料工业、电子工业和其他领域的最新技术,一定会生产出代表中国科学水平的产品。我们希望钟表业的精英们在提高制造技术水平中不断创新,培育出拥有自主知识产权的品牌。这正是中国钟表业发展的
图表 1
2各部分电路原理及器件简介
2.1 秒信号产生电路
这部分电路现有石英晶体振荡器产生32768Hz的脉冲,经过CD4060经过十四次分频后产生2Hz的脉冲。再经过CD4013产生1Hz的脉冲。原理比较简单。
CD4060是十四位二进制计数器。它内部有十四级二分频器,有两个反相器。RST为高电平时,计数器清零且振荡器使用无效。在CIN下降沿,计数器以二进制计数。CIN、分别为时钟输入、输出端。电源电压范围为3V~15V,输入电压范围为0V~VDD。它有十六个引脚,Q4~Q10、Q12~Q14为计数器输出端。VDD接正电源,Vss接地。其引脚图如下所示:
图表 2
CD4013A为双D触发器,在CLK上升沿有效。其特性表如下:
输 入 输 出 注
CP D RD SD Qn+1 ↑
↑
↓
X
X
X 0
1
X
X
X
X
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
1
0
1
Qn
1
0
不用 同步置0
同步置1
保持
异步置1
异步置0
不允许
2.2 进制计数器电路
2.2.1 74LS160功能简介
图表3
CP是脉冲输入端;CT(CO)是进位信号输出端;CEP和CET是计数器工作状态端;()是异步清零端;是置数端;VCC接正电源,GND接地;P0~P4是数据输入端,Q1~Q4是计数器状态输出端。电源电压7V,输入电压7V。其状态表如下所示:
输 入 输 出 注 LD CET CEP CP P0 P1 P2 P3 Q0n+1 Q1n+1 Q2n+1 Q3n+1 CO 0
1
1
1
1 x
0
1
1
1
x
x
1
0
x x
x
1
x
0 x
↑
↑
x
x x
a
x
x
x x
b
x
x
x x
c
x
x
x x
d
x
x
x 0 0 0 0
a b c d
计 数
保 持
保 持 0
0 清零
置数
2.2.2
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