數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)(畢業(yè)論文).doc

1.設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)一種多功能數(shù)字鐘，該數(shù)字鐘具有基本功能和擴(kuò)展功能兩部分。其中，基本功能部分的有準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間和校時(shí)功能。擴(kuò)展功能部分則具有：定時(shí)控制、自動(dòng)報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)和觸摸報(bào)正點(diǎn)的功能。數(shù)字鐘的電路也是由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分構(gòu)成，在電路中，基本功能部分由主體電路實(shí)現(xiàn)，而擴(kuò)展功能部電路實(shí)現(xiàn)。這兩部分都有一個(gè)共同特點(diǎn)就是它們都要用到振蕩電路提供的1Hz脈沖信號(hào)。在計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)電路還可以進(jìn)行校時(shí)和校分，為了使電路簡(jiǎn)單所設(shè)計(jì)的電路不具備校秒的功能。并且要用數(shù)碼管顯示時(shí)、分、秒，各位均為兩位顯示，擴(kuò)展部分要有相應(yīng)的響應(yīng)電路。分則由擴(kuò)展2.設(shè)計(jì)功能要求基本功能：（1）時(shí)的計(jì)時(shí)要求為“12翻1”，分和秒的計(jì)時(shí)要求為60進(jìn)制（2）準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以數(shù)字形式顯示時(shí)，分，秒的時(shí)間（3）校正時(shí)間擴(kuò)展功能：（1）定時(shí)控制；（2）仿廣播電臺(tái)報(bào)時(shí)功能；（3）自動(dòng)報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)；（4）觸摸報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)；3.電路設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)方案根據(jù)設(shè)計(jì)要求首先建立了一個(gè)多功能 數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的組成框圖，框圖如圖1所示。時(shí)顯示器分顯示器秒顯示器時(shí)譯碼器分譯碼器秒譯碼器時(shí)計(jì)數(shù)器分計(jì)數(shù)器秒計(jì)數(shù)器校時(shí)電路振蕩器分頻器整點(diǎn)報(bào)時(shí)觸摸報(bào)時(shí)仿電臺(tái)報(bào)定時(shí)控制主體電路擴(kuò)展電路圖1由圖1可知，電路的工作原理是：多功能數(shù)字鐘電路由主體電路和擴(kuò)展電路兩大部分組成。其中主體電路完成數(shù)字鐘的基本功能，擴(kuò)展電路完成數(shù)字鐘的擴(kuò)展功能。振蕩器產(chǎn)生的高脈沖信號(hào)作為數(shù)字鐘的振源，再經(jīng)分頻器輸出標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖。秒計(jì)數(shù)器計(jì)滿60后向分計(jì)數(shù)器個(gè)位進(jìn)位，分計(jì)數(shù)器計(jì)滿60后向小時(shí)計(jì)數(shù)器個(gè)位進(jìn)位并且小時(shí)計(jì)數(shù)器按照“12翻1”的規(guī)律計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器的輸出經(jīng)譯碼器送顯示器。計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)電路進(jìn)行校時(shí)、校分、校秒。擴(kuò)展電路必須在主體電路正常運(yùn)行的情況下才能進(jìn)行擴(kuò)展功能。3.2單元電路的設(shè)計(jì)數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)方法很多種，例如，可用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘；也可以利用專用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路組成電子鐘；還可以利用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)電子鐘等。在本次設(shè)計(jì)，電路是由許多單元電路組成的，因此首先必須對(duì)各個(gè)單元電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.2.1 主體電路部分主體電路部分的電路主要由振蕩電路、計(jì)數(shù)電路、顯示電路以及校時(shí)電路四大部分組成。下面將對(duì)各部分電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.2.1.1 振蕩電路振蕩電路由振蕩器和分頻器產(chǎn)生 1Hz時(shí)鐘脈沖和擴(kuò)展部分所需的頻率，下面對(duì)振蕩器和分頻器兩部分進(jìn)行介紹。（1）振蕩器數(shù)字電路中的時(shí)鐘是由振蕩器產(chǎn)生的，振蕩器是數(shù)字鐘的核心。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精度決定了數(shù)字鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確程度，一般來(lái)說(shuō)，振蕩器的頻率越高，計(jì)時(shí)精度越高。它利用某種反饋方式產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。對(duì)數(shù)字電路來(lái)說(shuō)，振蕩器的輸出的幅度范圍為0v5v的方波信號(hào)而不是鋸齒波、三角波或其他形式。典型的振蕩器是弛豫振蕩器，它通過(guò)一個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)將反相器的輸出反饋回來(lái)并存在一定的工作延遲時(shí)間?；镜碾娐啡鐖D2所示。圖2在上述電路中，RI-C網(wǎng)絡(luò)由第一個(gè)反相器驅(qū)動(dòng)，具有RC特性曲線的響應(yīng)信號(hào)被反饋給反相器的輸入。當(dāng)電容上的電壓達(dá)到施密特觸發(fā)器輸入反相器的門限電壓的時(shí)候，反相器的狀態(tài)發(fā)生改變，并輸出一個(gè)新的電壓值。這個(gè)輸出電壓經(jīng)過(guò)一定的延遲時(shí)間再次通過(guò)RIC反饋回來(lái)，直到電容電壓再次達(dá)到門限電壓為止。用施密特觸發(fā)器輸入器件（如74HC04），但是由于電容的參考電壓在每個(gè)臨界點(diǎn)都要發(fā)生變化，所以施密特觸發(fā)器不是必需的。由于電容與輸出相連，每次狀態(tài)改變時(shí)，電容的充電電壓會(huì)超過(guò)5V。從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，輸出電壓會(huì)改變電容的充電電壓，直到電容兩端的電壓變?yōu)?4HC04的門限電壓（2.5V）為止。振蕩器輸出狀態(tài)的改變發(fā)生在電容上的電壓達(dá)到2.5V時(shí)。弛豫振蕩器對(duì)許多低成本而精度要求又不高的場(chǎng)所非常適合，但是并不推薦在任何有精度要求的實(shí)際應(yīng)用電路采用它。如果想要獲得高的精度，就應(yīng)該在振蕩電路中使用石英晶體作振源。在數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作中應(yīng)采用石英晶體振蕩器，因?yàn)槭⒕w具有壓電效應(yīng)，是一個(gè)壓電器件。當(dāng)交流電壓加在晶體兩端，晶體先隨電壓變化產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的變化，然后機(jī)械振動(dòng)又使晶體表面產(chǎn)生交變電荷。當(dāng)晶體幾何尺寸和結(jié)構(gòu)一定時(shí)，它本生有一個(gè)固定的機(jī)械頻率。當(dāng)外加交流電壓的頻率等于晶體的固有頻率時(shí)，晶體片的機(jī)械振動(dòng)最大，晶體表面電荷量最多，外電路的交流電流最強(qiáng)，于是產(chǎn)生振蕩，因此將石英晶體按一定方位切割成片，兩邊傅以電極，焊上引線，再用金屬或玻璃外殼封裝即構(gòu)成石英晶體。石英晶體的固有頻率十分穩(wěn)定。另外石英晶體的振動(dòng)具有多諧性，除了基頻振動(dòng)外，還有奇次諧次泛音振動(dòng)，對(duì)于石英晶體，既可利用基頻振動(dòng)，也可利用泛音振動(dòng)。前者稱為基頻晶體，后者稱為泛音晶體，晶片厚度與振動(dòng)頻率成反比，工作頻率越高，要求晶片厚度越薄。將石英晶體作為高Q值諧振回路元件接入反饋電路中，就組成了晶體振蕩器。在設(shè)計(jì)中所用的振蕩器的電路圖如圖3所示。該電路能產(chǎn)生1MHz的方波脈沖振蕩信號(hào)。圖3（2）分頻器分頻器的作用是將由石英晶體產(chǎn)生的高頻信號(hào)分頻成基時(shí)鐘脈沖信號(hào)和擴(kuò)展部分所需的頻率。在此電路中，分頻器的功能主要有兩個(gè)：一是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)；二是功能擴(kuò)展電路所需的信號(hào)，如仿電臺(tái)用的1KHz的高頻信號(hào)和500Hz的低頻信號(hào)等.在此電路中作為分頻器的元件是:CD4518。CD4518可以組成二分頻電路和十分頻電路。用CD4518組成二分頻的電路如圖4；用CD4518組成十分頻的電路如圖5；在本次設(shè)計(jì)中所用的分頻器的電路圖如圖6。電路經(jīng)過(guò)十分頻后將晶振來(lái)的1MHz的振蕩脈沖變?yōu)?Hz的脈沖信號(hào)，該信號(hào)作為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖使用。 Cr CPEN Cr CP輸入 輸 出 輸入 輸入 輸 出清零圖4 圖5圖6輸入輸出CKCREN上升沿LH加計(jì)數(shù)LL上升沿加計(jì)數(shù)下降沿LX保 持XL上升沿上升沿LLHL下降沿XLX全為L(zhǎng)上表:CD4518的功能表振蕩器和分頻器兩部分構(gòu)成振蕩電路，它的電路圖如圖7所示。根據(jù)圖7可知電路的工作原理是：石英晶體振蕩器提供的頻率為1MHz，CD4518組成十分頻電路。并且一個(gè) CD4518可以組成兩個(gè)十分頻電路即：CD4518的引腳2與引腳6組成一個(gè)十分頻電路而引腳10與引腳14組成另一個(gè)十分頻電路。晶振的輸出接入第一塊CD4518的輸入引腳2，經(jīng)過(guò)一次十分頻，頻率變?yōu)?00KHz。輸出引腳6接入同一塊CD4518的引腳10經(jīng)第二次分頻，頻率變?yōu)?0KHz。輸出引腳接人第二塊CD4518的輸入引腳2再經(jīng)一次分頻，頻率變?yōu)?KHz。這樣經(jīng)過(guò)六次分頻最后可以得到1Hz的頻率。圖73.2.1.2 計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)器是一種計(jì)算輸入脈沖的時(shí)序邏輯網(wǎng)絡(luò)，被計(jì)數(shù)的輸入信號(hào)就是時(shí)序網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘脈沖，它不僅可以計(jì)數(shù)而且還可以用來(lái)完成其他特定的邏輯功能，如測(cè)量、定時(shí)控制、數(shù)字運(yùn)算等等。數(shù)字鐘的計(jì)數(shù)電路是用兩個(gè)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路和“12翻1”計(jì)數(shù)電路實(shí)現(xiàn)的。數(shù)字鐘的計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)可以用反饋清零法。當(dāng)計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù)時(shí)，反饋門不起作用，只有當(dāng)進(jìn)位脈沖到來(lái)時(shí)，反饋信號(hào)將計(jì)數(shù)電路清零，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)模的循環(huán)計(jì)數(shù)。以六十進(jìn)制為例，當(dāng)計(jì)數(shù)器從00，01，02，59計(jì)數(shù)時(shí)，反饋門不起作用，只有當(dāng)?shù)?0個(gè)秒脈沖到來(lái)時(shí)，反饋信號(hào)隨即將計(jì)數(shù)電路清零，實(shí)現(xiàn)模為60的循環(huán)計(jì)數(shù)。下面將分別介紹60進(jìn)制計(jì)數(shù)器和“12翻1”小時(shí)計(jì)數(shù)器。 （一）60進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路如圖8所示圖8電路中，74LS92作為十位計(jì)數(shù)器，在電路中采用六進(jìn)制計(jì)數(shù)；74LS90作為個(gè)位計(jì)數(shù)器在電路中采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)。當(dāng)74LS90的14腳接振蕩電路的輸出脈沖1Hz時(shí)74LS90開(kāi)始工作，它計(jì)時(shí)到10時(shí)向十位計(jì)數(shù)器74LS92進(jìn)位。下面對(duì)電路中所用的主要元件及功能介紹。 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74LS90 74LS90是二五十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，它有兩個(gè)時(shí)鐘輸入端CKA和CKB。其中，CKA和組成一位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；CKB和組成五進(jìn)制計(jì)數(shù)器；若將與CKB相連接，時(shí)鐘脈沖從輸入，則構(gòu)成了8421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。74LS90有兩個(gè)清零端R0（1）、R0（2），兩個(gè)置9端R9（1）和R9（2），其BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)時(shí)序如表1，二五混合進(jìn)制計(jì)數(shù)時(shí)序如表2，74LS90的管腳圖如圖9。R0(1)2R0(2)3R9(1)6R9(2)7CKA14QA12CKB1QB9QC8QD1174LS90圖9表1 BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)時(shí)序 表2 二五混合進(jìn)制計(jì)數(shù)時(shí)序CK00000100012001030011401005010160110701118100091001CK00000100012001030011401005100061001710108101191100 異步計(jì)數(shù)器74LS92所謂異步計(jì)數(shù)器是指計(jì)數(shù)器內(nèi)各觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)不是來(lái)自于同一外接輸入時(shí)鐘信號(hào)，因而觸發(fā)器不是同時(shí)翻轉(zhuǎn)。這種計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)速度慢。一異步計(jì)數(shù)器 74LS92是 二六十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，即CKA和組成二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，CKB和在74LS92中為六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。當(dāng)CKB和相連，時(shí)鐘脈沖從CKA輸入，74LS92構(gòu)成十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。74LS92的管腳圖如圖10。R0(1)6R0(2)7CKA14QA12CKB1QB11QC9QD874LS92圖10（二） “12翻1”小時(shí)計(jì)數(shù)器電路 （1） 電路如圖11 所 示CLK3D2SD4CD1Q5Q674LS74AP015P11P210P39Q03Q12Q26Q37RC13TC12CLK14CE4U/D5PL1174LS191456U9B74LS00123U9A74LS00111213U10D74LS00GNDR13.3K+5V89U8D74LS04+5vCP圖11“12翻1”小時(shí) 計(jì)數(shù)器是按照“01020304050607080910111201”規(guī)律計(jì)數(shù)的，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如表3所示。表3“12翻1”小時(shí)計(jì)時(shí)時(shí)序十位 個(gè)位十位 個(gè)位CKQ10Q03 Q02 Q01 Q00CK Q10Q03 Q02 Q01 Q0001234567 000000000 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 1891011121300011101 0 0 01 0 0 11 0 1 00 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 0 1（二）電路的工作原理由表可知：個(gè)位計(jì)數(shù)器由4位二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器 74LS191構(gòu)成，十位計(jì)數(shù)器由雙D觸發(fā)器74LS74構(gòu)成 ，將它們組成 “12翻1”小時(shí)計(jì)數(shù)器。由表可知：計(jì)數(shù)器的狀態(tài)要發(fā)生 兩次跳躍：一是：計(jì)數(shù)器計(jì)到9，即個(gè)位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為 =1001后，在下一計(jì)數(shù)脈沖的作用下計(jì)數(shù)器進(jìn)入暫態(tài)1010，利用暫態(tài)的兩個(gè)1即使個(gè)位異步置0，同時(shí)向十位計(jì)數(shù)器進(jìn)位使 =1；二是計(jì)數(shù)到12后，在第13個(gè)計(jì)數(shù)脈沖作用下個(gè)位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)應(yīng)為 =0001，十位計(jì)數(shù)器的 =0。第二次跳躍的十位清“0”和個(gè)位置“1”的輸出端、來(lái)產(chǎn)生。對(duì)電路中所用的主要元件及功能介紹。 D觸發(fā)器74LS74在電路中用到了D觸發(fā)器74LS74，74LS74的管腳圖如圖12。D2Q5Q6CLK341PRECLRA74LS74圖12下面將介紹一些有關(guān)觸發(fā)器的內(nèi)容：觸發(fā)器，它是由門電路構(gòu)成的邏輯電路，它的輸出具有兩個(gè)穩(wěn)定的物理狀態(tài)（高電平和低電平），所以它能記憶一位二進(jìn)制代碼。觸發(fā)器是存放在二進(jìn)制信息的最基本的單元。按其功能可為基本RS觸發(fā)器觸、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器和T觸發(fā)器。這幾種觸發(fā)器都有集成電路產(chǎn)品。其中應(yīng)用最廣泛的當(dāng)數(shù)JK觸發(fā)器和D觸發(fā)器。不過(guò)，深刻理解RS觸發(fā)器對(duì)全面掌握觸發(fā)器的工作方式或動(dòng)作特點(diǎn)是至關(guān)重要的。事實(shí)上，JK觸發(fā)器和D觸發(fā)器是RS觸發(fā)器的改進(jìn)型，其中JK觸發(fā)器保留了兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端，而D觸發(fā)器只保留了一個(gè)數(shù)據(jù)輸入端。D觸發(fā)器有邊沿D觸發(fā)器和高電平D觸發(fā)器。74LS74為一個(gè)電平D觸發(fā)器。 計(jì)數(shù)器74LS191 74LS191的管腳圖如圖13 CTEN4D/U5CLK14LD11MAX/MIN12RCO13A15QA3B1QB2C10QC6D9QD774LS191圖133.2.1.3 校時(shí)電路（一）電路如圖14 所示8910U10C74LS00123U11A74LS00111213U10D74LS00R33.3kC10.01uFS1GND1011U8E74LS041HZS2/M2 Q2+5V圖14（二）電路的工作原理校時(shí)電路的作用是：當(dāng)數(shù)字鐘接通電源或者出現(xiàn)誤差時(shí)，校正時(shí)間。校時(shí)是數(shù)字鐘應(yīng)具有的基本功能。一般電子表都具有時(shí)、分、秒等校時(shí)功能。為了使電路簡(jiǎn)單，在此設(shè)計(jì)中只進(jìn)行分和小時(shí)的校時(shí)。校時(shí)有“快校時(shí)”和“慢校時(shí)”兩種，“快校時(shí)”是通過(guò)開(kāi)關(guān)控制，使計(jì)數(shù)器對(duì)1Hz校時(shí)脈沖計(jì)數(shù)?！奥r(shí)”是用手動(dòng)產(chǎn)生單脈沖作校時(shí)脈沖。圖中S1校分用的控制開(kāi)關(guān)，S2（總圖）為校時(shí)用的控制開(kāi)關(guān)，它們的控制功能如表4所示，校時(shí)脈沖采用分頻器輸出的1Hz脈沖，當(dāng)S1或S2分別為“0”時(shí)可以進(jìn)行“快校時(shí)”。如果校時(shí)脈沖由單次脈沖產(chǎn)生器提供，則可以進(jìn)行“慢校時(shí)”。 表4校時(shí)開(kāi)關(guān)的功能S1S2功能11計(jì)數(shù)10校分00校時(shí)表4（三）對(duì)電路中所用的主要元件及功能介紹在此電路中，用到的元器件有兩塊四2輸入與非門74LS00 、一塊六反相器74 LS04、兩個(gè)電容、兩個(gè)電阻以及兩個(gè)開(kāi)關(guān)。（1）四-2輸入與非門74LS00集成邏輯門是數(shù)字電路中應(yīng)用十分廣泛最基本的一種器件，為了合理的使用和充分利用其性能，必須對(duì)它的主要參數(shù)和邏輯功能進(jìn)行測(cè)試。74LS00與非門的主要參數(shù)為：輸出高電平：指與非門有一個(gè)以上輸入端接地或接低電平時(shí)的輸出電平值。輸出低電平：指與非門的所有輸入端均接高電平時(shí)的輸出電平值。開(kāi)門電平：指與非門輸出處于額定低電平時(shí)允許輸入高電平的最小值。關(guān)門電平：指與非門輸出處于高電平狀態(tài)時(shí)允許輸入低電平的最大值。電壓傳輸特性：是指門的輸出電壓隨輸入電壓而變化的曲線，由它可以得到門電路的輸出高電平、輸出低電平、關(guān)門電平和開(kāi)門電平等。低電平的輸出電源電流；是指輸入所有端都懸空，輸出端空載時(shí)，電源提供器件的電流。高電平輸出電源電流：是指輸出端空載，每個(gè)門各有一個(gè)以上的輸入端接地，電源提供給器件的電流。低電平輸入電流：是指被測(cè)輸入端接地，其余輸入端懸空時(shí)，由被測(cè)輸入端流出的電流值。高電平輸入電流：指被測(cè)輸入端接高電平，其余輸入端接地，流入被測(cè)輸入端的電流值。扇出系數(shù)：門電路能驅(qū)動(dòng)同類門的個(gè)數(shù)，它是衡量門電路負(fù)載能力的一個(gè)參數(shù)，TTL與非門有兩種不同性質(zhì)的負(fù)載，即灌電流負(fù)載和拉電流負(fù)載，因此有兩種扇出系數(shù)。即低電平扇出系數(shù)和高電平扇出系數(shù)。3.2.1.4 譯碼與顯示電路（一）電路如圖15所示BI/RBO4RBI5LT3A7B1C2D6a13b12c11d10e9f15g1474LS48abfcgdeDPYLEDgn1234567abcdefgDPY_7-SEG圖15（二）電路的工作原理譯碼是編碼的相反過(guò)程，譯碼器是將輸入的二進(jìn)制代碼翻譯成相應(yīng)的輸出信號(hào)以表示編碼時(shí)所賦予原意的電路。常用的集成譯碼器有二進(jìn)制譯碼器、二十制譯碼器和BCD7段譯碼器、顯示模塊用來(lái)顯示計(jì)時(shí)模塊輸出的結(jié)果。（三）對(duì)電路中的主要元件及功能介紹（1）譯碼器74LS48譯碼器是一個(gè)多輸入、多輸出的組合邏輯電路。它的工作是把給定的代碼進(jìn)行“翻譯”，變成相應(yīng)的狀態(tài)，使輸出通道中相應(yīng)的一路有信號(hào)輸出。譯碼器在數(shù)字系統(tǒng)中有廣泛的用途，不僅用于代碼的轉(zhuǎn)換、終端的數(shù)字顯示，還用于數(shù)字分配，存儲(chǔ)器尋址和組合控制信號(hào)等。譯碼器可以分為通用譯碼器和顯示譯碼器兩大類。在電路中用的譯碼器是共陰極譯碼器74LS48，用74LS48把輸入的8421BCD碼ABCD譯成七段輸出a-g，再由七段數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)。 74LS48的管腳圖如圖16。在管腳圖中，管腳LT、RBI、BI/RBO都是低電平是起作用，作用分別為：LT為燈測(cè)檢查，用LT可檢查七段顯示器個(gè)字段是否能正常被點(diǎn)燃。BI是滅燈輸入，可以使顯示燈熄滅。RBI是滅零輸入，可以按照需要將顯示的零予以熄滅。BI/RBO是共用輸出端，RBO稱為滅零輸出端，可以配合滅零輸出端RBI，在多位十進(jìn)制數(shù)表示時(shí)，把多余零位熄滅掉，以提高視圖的清晰度。也可用共陰譯碼器74LS248，CD4511。BI/RBO4RBI5LT3A7B1C2D6a13b12c11d10e9f15g1474LS48圖16（2）顯示器SM421050N在此電路圖中所用的顯示器是共陰極形式，陰極必須接地。SM421050N的管腳功能圖如圖17abfcgdeDPYLEDgn1234567abcdefgDPY_7-SEG圖17主體電路部分是由上面的以上的各個(gè)單元電路組成的。3.2.2擴(kuò)展功功能電路的設(shè)計(jì)3.2.2.1定時(shí)控制電路數(shù)字鐘在指定的時(shí)刻發(fā)出信號(hào)，或驅(qū)動(dòng)音響電路“鬧時(shí)”；或?qū)δ逞b置的電源進(jìn)行接通或斷開(kāi)“控制”。不管是鬧時(shí)還是控制，都要求時(shí)間準(zhǔn)確，即信號(hào)的開(kāi)始時(shí)刻與持續(xù)時(shí)間必須滿足規(guī)定的要求。（一）設(shè)計(jì)電路如圖18所示圖18（二）電路的工作原理在這里將舉例來(lái)說(shuō)明它的工作原理。要求上午7時(shí)59分發(fā)出鬧時(shí)信號(hào)，持續(xù)1分鐘。設(shè)計(jì)如下：7時(shí)59分對(duì)應(yīng)數(shù)字鐘的時(shí)時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為，分十位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為，分個(gè)位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為，若將上述計(jì)數(shù)器輸出為“1”的所有輸出端經(jīng)過(guò)與門電路去控制音響電路，就可以使音響電路正好在7點(diǎn)59分響，持續(xù)1分鐘后（即8點(diǎn)）停響。所以鬧時(shí)控制信號(hào)Z的表達(dá)式為式中，M為上午的信號(hào)輸出，要求M=1。如果用與非門實(shí)現(xiàn)的邏輯表達(dá)式為：在該電路圖中用到了4輸入二與非門74LS20，集電極開(kāi)路的2輸入四與非門74LS03，因OC門的輸出端可以進(jìn)行“線與”，使用時(shí)在它們的輸出端與電源+5V端之間應(yīng)接一電阻RL。RL的值由下式?jīng)Q定： =0.4V,=0.4mA,=2.4V,=50uA,=8mA,=100Ua;m為負(fù)載門輸入端總個(gè)數(shù)。取RL=3.3K。如果控制1KHz高音和驅(qū)動(dòng)音響電路的兩極與非門也采用OC門，則RL的值應(yīng)該重新計(jì)算。由電路圖可以看見(jiàn)，上午7點(diǎn)59分，音響電路的晶體管導(dǎo)通，則揚(yáng)聲器發(fā)出1KHz的聲音。持續(xù)1分鐘到8點(diǎn)整晶體管因?yàn)檩斎攵藶椤?”而截止，電路停鬧。（三）對(duì)電路中所用的主要元件及功能介紹在電路中所用到的元件有74LS03，74LS20等。（1）四2輸入與非門74LS03，只要輸入變量有一個(gè)為0則輸出為1，只有輸入全為1，輸出才為0.74LS03的管腳圖如圖19 A圖19123&74LS03（2）二4輸入與非門74LS20，四個(gè)輸入端有一個(gè)為0，則輸出為1，只有全部輸入為1，輸出才為0.74LS20的管腳圖如圖20所示。12456&A74LS20圖204.調(diào)試在本設(shè)計(jì)中，為了設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行，我在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行了部分調(diào)試，因?yàn)殡娐诽珡?fù)雜，在實(shí)驗(yàn)箱上不可能整體電路進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試后，我就自己焊接了一個(gè)試驗(yàn)板進(jìn)行調(diào)試。以確保最后能很好的完成其各部分功能。調(diào)試后，我就畫PCB圖，用來(lái)制印制板。因?yàn)镻CB圖先畫，后經(jīng)過(guò)反復(fù)考慮振蕩電路部分改進(jìn)了，最后用的是1MHZ的晶振經(jīng)過(guò)三片CD4518六次分頻就能得到1HZ的頻率。所以在印制板外加了一個(gè)振蕩部分電路。4.1主體電路部分 振蕩電路部分我先用的是32768HZ的晶振和反向器74LS00接兩個(gè)電阻和兩個(gè)電容組成的振蕩電路，產(chǎn)生32768HZ的方波信號(hào)，經(jīng)過(guò)15級(jí)二分頻后得到1HZ的基準(zhǔn)脈沖。擴(kuò)展部分所需的頻率可以從5級(jí)二分頻得到1024HZ六級(jí)二分頻得到512HZ但是這樣用的集成塊較多，時(shí)間延遲較長(zhǎng)。用555產(chǎn)生多諧振蕩方波也可，就是精確度和穩(wěn)定度不高。后來(lái)我就用的1MHZ的晶振產(chǎn)生1MHZ的頻率經(jīng)過(guò)74LS90組成的二-五-十的分頻器，可很好的擴(kuò)展部分所需的頻率。只是要用六塊74LS90，后來(lái)我查了手冊(cè)，發(fā)現(xiàn)4518有兩片十進(jìn)制分頻器，功能與74LS90又基本上相同，這樣就可少用集成塊，減少時(shí)間延時(shí)。在現(xiàn)用電路調(diào)試中，晶振的輸出頻率為1MHz，用三片CD4518組成了六級(jí)十分頻電路，在調(diào)試中我對(duì)每級(jí)分路進(jìn)行了測(cè)試。在第一級(jí)分頻后出現(xiàn)的脈沖信號(hào)為100KHz，經(jīng)過(guò)第二級(jí)得到了10KHz的標(biāo)準(zhǔn)脈沖，這樣一級(jí)級(jí)的分頻，經(jīng)過(guò)六次分頻后得到了標(biāo)準(zhǔn)的1Hz脈沖信號(hào)。計(jì)數(shù)電路部分（1）小時(shí)計(jì)數(shù)部分這部分電路較復(fù)雜，在第一次焊接完成后的調(diào)試顯示中，發(fā)現(xiàn)小時(shí)的十位沒(méi)有變化，經(jīng)過(guò)分析、檢查發(fā)現(xiàn)74LS74的3腳沒(méi)有接上。（2）秒計(jì)數(shù)電路部分這部分的調(diào)試中順利得到了結(jié)果即：秒計(jì)數(shù)器的個(gè)位能準(zhǔn)確以十進(jìn)制形式計(jì)數(shù)；秒計(jì)數(shù)器的十位也能準(zhǔn)確以六進(jìn)制的形式計(jì)數(shù)。當(dāng)秒計(jì)數(shù)器的個(gè)位計(jì)數(shù)到9后自動(dòng)向秒計(jì)數(shù)器的十位計(jì)數(shù)。（3）分計(jì)數(shù)電路部分這部