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数电课程设计电子时钟..doc

发布:2017-01-10约4.75千字共17页下载文档
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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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