數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)——數(shù)字鬧鐘2012-7

1、1 長春理工大學(xué)長春理工大學(xué) 電信學(xué)院電信學(xué)院 電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心 2 數(shù)字鬧鐘電路設(shè)計(jì)數(shù)字鬧鐘電路設(shè)計(jì) 3 4 u課程設(shè)計(jì)過程課程設(shè)計(jì)過程 p理論設(shè)計(jì)階段理論設(shè)計(jì)階段 p硬件電路實(shí)驗(yàn)階段硬件電路實(shí)驗(yàn)階段 p實(shí)驗(yàn)報(bào)告及答辯階段實(shí)驗(yàn)報(bào)告及答辯階段 u應(yīng)達(dá)到的基本要求應(yīng)達(dá)到的基本要求 p獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的理論設(shè)計(jì)；獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的理論設(shè)計(jì)； p學(xué)會(huì)查閱技術(shù)手冊和文獻(xiàn)資料；學(xué)會(huì)查閱技術(shù)手冊和文獻(xiàn)資料； p進(jìn)一步熟悉常用集成電路的設(shè)計(jì)方法；進(jìn)一步熟悉常用集成電路的設(shè)計(jì)方法； p初步掌握電路的調(diào)試技能和故障排除方法；初步掌握電路的調(diào)試技能和故障排除方法； p撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告；撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告；

2、5 u設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 u設(shè)計(jì)方案比較設(shè)計(jì)方案比較 u單元電路工作原理和實(shí)現(xiàn)電路（芯片功能等）單元電路工作原理和實(shí)現(xiàn)電路（芯片功能等） u電路中用到的元件要求查出具體型號，并且按照電路中用到的元件要求查出具體型號，并且按照 引腳畫圖引腳畫圖 u完整的整機(jī)電路完整的整機(jī)電路 u正本報(bào)告只能用一種顏色的筆（不能用鉛筆）完正本報(bào)告只能用一種顏色的筆（不能用鉛筆）完 成，包括電路圖成，包括電路圖 6 u能進(jìn)行正常的時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)功能能進(jìn)行正常的時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)功能 p準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間；準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間； p小時(shí)的計(jì)時(shí)要求為小時(shí)的計(jì)時(shí)要求為24進(jìn)

3、制進(jìn)制 23:59:590:00:00 可擴(kuò)展為：小時(shí)的計(jì)時(shí)要求為可擴(kuò)展為：小時(shí)的計(jì)時(shí)要求為“12翻翻1” 12:59:591:00:00 p分和秒的計(jì)時(shí)要求為分和秒的計(jì)時(shí)要求為60進(jìn)位；進(jìn)位； 7 u能進(jìn)行手動(dòng)校時(shí)能進(jìn)行手動(dòng)校時(shí) 利用兩個(gè)單刀雙擲開關(guān)分別對時(shí)位和分位進(jìn)行校正。利用兩個(gè)單刀雙擲開關(guān)分別對時(shí)位和分位進(jìn)行校正。 p校時(shí)位時(shí)，要求時(shí)位以每秒計(jì)校時(shí)位時(shí)，要求時(shí)位以每秒計(jì)1的速度循環(huán)計(jì)數(shù)；的速度循環(huán)計(jì)數(shù)； p校分位時(shí)，要求分位以每秒計(jì)校分位時(shí)，要求分位以每秒計(jì)1的速度循環(huán)計(jì)數(shù)，的速度循環(huán)計(jì)數(shù)， 此時(shí)秒位計(jì)數(shù)應(yīng)置此時(shí)秒位計(jì)數(shù)應(yīng)置0，并且分位向時(shí)位的進(jìn)位必須，并且分位向時(shí)位的進(jìn)位必須 斷開。

4、斷開。 可擴(kuò)展為：快調(diào)和慢調(diào)兩種可擴(kuò)展為：快調(diào)和慢調(diào)兩種 8 u能進(jìn)行整點(diǎn)報(bào)時(shí)能進(jìn)行整點(diǎn)報(bào)時(shí) 要求發(fā)出仿中央人民廣播電臺(tái)的整點(diǎn)報(bào)時(shí)信號要求發(fā)出仿中央人民廣播電臺(tái)的整點(diǎn)報(bào)時(shí)信號 p即在即在59分分50秒起隔秒起隔2秒鐘發(fā)出一次低音的秒鐘發(fā)出一次低音的“嘟嘟” 信號（信號鳴叫持續(xù)時(shí)間信號（信號鳴叫持續(xù)時(shí)間1s，間隙，間隙1s），連續(xù)發(fā)），連續(xù)發(fā) 出出4次；次； p到達(dá)整點(diǎn)時(shí)（即到達(dá)整點(diǎn)時(shí)（即00分分00秒）再鳴叫一次高音的秒）再鳴叫一次高音的 “噠噠”信號（信號持續(xù)時(shí)間仍為信號（信號持續(xù)時(shí)間仍為1s）。）。 可擴(kuò)展：報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)（幾點(diǎn)響幾聲）；可擴(kuò)展：報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)（幾點(diǎn)響幾聲）； 觸摸報(bào)時(shí)；觸摸報(bào)時(shí)；

5、 9 u具有定時(shí)鬧功能具有定時(shí)鬧功能 計(jì)時(shí)過程中的任意計(jì)時(shí)過程中的任意“時(shí)時(shí)”、“分分”均能按時(shí)起鬧。均能按時(shí)起鬧。 可擴(kuò)展：鬧鐘響聲時(shí)間可調(diào)可擴(kuò)展：鬧鐘響聲時(shí)間可調(diào) 10 該系統(tǒng)的工作原理是：該系統(tǒng)的工作原理是： u振蕩器產(chǎn)生高穩(wěn)定的高頻脈沖信號，作為數(shù)字振蕩器產(chǎn)生高穩(wěn)定的高頻脈沖信號，作為數(shù)字 鐘的時(shí)間基準(zhǔn)，再經(jīng)分頻器輸出標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信鐘的時(shí)間基準(zhǔn)，再經(jīng)分頻器輸出標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信 號。號。 u秒計(jì)數(shù)器計(jì)滿秒計(jì)數(shù)器計(jì)滿60后向分計(jì)數(shù)器進(jìn)位，分計(jì)數(shù)器后向分計(jì)數(shù)器進(jìn)位，分計(jì)數(shù)器 計(jì)滿計(jì)滿60后向小時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)位，小時(shí)計(jì)數(shù)器按照后向小時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)位，小時(shí)計(jì)數(shù)器按照 24或者或者“12翻翻1”規(guī)律計(jì)數(shù)。規(guī)律計(jì)

6、數(shù)。 u計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)可以用校時(shí)電路進(jìn)行校時(shí)和校計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)可以用校時(shí)電路進(jìn)行校時(shí)和校 分分。 11 主體電路 擴(kuò)展電路 時(shí)顯示器 時(shí)譯碼器 時(shí)計(jì)數(shù)器 分顯示器 分譯碼器 分計(jì)數(shù)器 校時(shí)電路 振蕩器分頻器 秒顯示器 秒譯碼器 秒計(jì)數(shù)器 定時(shí)控制 仿電臺(tái)報(bào)時(shí) 報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù) 觸摸整點(diǎn)報(bào)時(shí) 1s 數(shù)字鐘電路系統(tǒng)由主體電路和擴(kuò)展電路兩大部分所組成 振蕩器產(chǎn)生的穩(wěn)定的高 頻脈沖信號，作為數(shù)字 鐘的時(shí)間基準(zhǔn)，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)器進(jìn)位 分計(jì)數(shù)器計(jì)滿60后 向小時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)位 小時(shí)計(jì)數(shù)器按照24 或“12翻1”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)可以用校

7、時(shí)電 路進(jìn)行校時(shí)和校分 12 振蕩器的設(shè)計(jì)振蕩器的設(shè)計(jì) 13 1 1振蕩器的設(shè)計(jì)振蕩器的設(shè)計(jì) 振蕩器是數(shù)字鐘的核心。振蕩器是數(shù)字鐘的核心。 振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精確度決定了數(shù)字鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確程振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精確度決定了數(shù)字鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確程 度，通常選用石英晶體構(gòu)成振蕩器電路。一般來說，振蕩器度，通常選用石英晶體構(gòu)成振蕩器電路。一般來說，振蕩器 的頻率越高，計(jì)時(shí)精度越高。的頻率越高，計(jì)時(shí)精度越高。 p采用采用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器：定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器： 缺點(diǎn)：頻率不準(zhǔn)確。缺點(diǎn)：頻率不準(zhǔn)確。 p采用石英晶體振蕩器：采用石英晶體振蕩器： 優(yōu)點(diǎn)：振蕩頻率準(zhǔn)確，電路結(jié)構(gòu)簡單。優(yōu)點(diǎn)：振蕩頻率準(zhǔn)

8、確，電路結(jié)構(gòu)簡單。 14 11 vo RF 22M JT 32768Hz R 150k C2 20pF C1 3/22pF 如圖所示為電子手 表集成電路（如 5C702）中的晶體 振蕩器電路； 常取晶振的頻率為 32768Hz，因其內(nèi) 部有15級2分頻集 成電路，所以輸出 端正好可得到1Hz 的標(biāo)準(zhǔn)脈沖 晶體振蕩器電路晶體振蕩器電路 15 555555定時(shí)器實(shí)現(xiàn)電路定時(shí)器實(shí)現(xiàn)電路 C2 0.01F C1 0.1F R2 5.1k RP 10k R1 2k 5V 84 15 7 6 2 555 3 vo 1ms 如果精度要求 不高也可以采用由 集成邏輯門與RC組 成的時(shí)鐘源振蕩器 或由集成電路定

9、時(shí) 器555與RC組成的 多諧振蕩器。 這里設(shè)振蕩頻率 fo =103Hz 555 16 555555多諧振蕩器原理電路多諧振蕩器原理電路 555多諧振蕩器原理電路及工作波形多諧振蕩器原理電路及工作波形 17 振蕩器的設(shè)計(jì)振蕩器的設(shè)計(jì) 18 分頻器的功能主要有兩個(gè)：分頻器的功能主要有兩個(gè)： u一是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號；一是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號； u 二是提供功能擴(kuò)展電路所需要的信號，二是提供功能擴(kuò)展電路所需要的信號，如仿電臺(tái)報(bào) 時(shí)用的1kHz的高音頻信號和500Hz的低音頻信號 等 。 可選用芯片很多，例如：可選用芯片很多，例如： 3片中規(guī)模集成電路計(jì)數(shù)器片中規(guī)模集成電路計(jì)數(shù)器 19 秒脈沖產(chǎn)生電

10、路的設(shè)計(jì)（電路形式一）秒脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)（電路形式一） 輸出方波輸出方波u uO O的頻率的頻率 = = 石英晶體的固有諧振頻率石英晶體的固有諧振頻率 R1=R2=0.7-2k C1=0.01 F 耦合電容耦合電容 C2=10pF 防止寄生振蕩產(chǎn)生。防止寄生振蕩產(chǎn)生。 實(shí)際應(yīng)用中，為了改善實(shí)際應(yīng)用中，為了改善 輸出波形和增強(qiáng)帶負(fù)載能力，輸出波形和增強(qiáng)帶負(fù)載能力， 通常還在通常還在Uo輸輸出端再加一級出端再加一級 反相器。反相器。 石英晶體石英晶體 4MHz 1 1 R1R2 C1 uo A C2 分頻電路秒脈沖秒脈沖 20 秒脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)（電路形式二）秒脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)（電路形式二）

11、 晶體振蕩器晶體振蕩器 32768Hz 共共32768分頻分頻 2分頻電路（共分頻電路（共15個(gè)）個(gè)） CP 1秒秒 2 2 2 21 晶體振蕩器晶體振蕩器 32768Hz 1 R110M 1 uo 32768分頻電路秒脈沖秒脈沖 C1 5-50P 石英晶體石英晶體 32768Hz 振蕩器中的非門和分頻電路非門和分頻電路通常 由一塊集成電路CD4060（14位二進(jìn) 制串行計(jì)數(shù)器）實(shí)現(xiàn)。 22 1 1 C2C1 石英晶體石英晶體 32768Hz 14級計(jì)數(shù)器 振蕩器中的非門和分頻電路通常由一塊集成電路 CD4060（14位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器）實(shí)現(xiàn)。 3腳Q14： 輸出2Hz 1110 12腳應(yīng)接地

12、CD4060 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9 VDD Q10 Q8 Q9 CLR CP1 CP0 CP0 CD4060 23 15分頻電路構(gòu)成的秒脈沖電路 24 123456 A B C D 654321 D C B A T itle N um berR evisionSize B D ate:10-D ec-2003Sheet of File:D :文 件 夾 M yD esign3.ddbD raw n B y: Q 0 12 Q 1 9 Q 2 8 Q 3 11 M S1 6 M S2 7 M R 1 2 M R 2 3 C L K 0 14

13、 C L K 1 1 IC 1 74L S90 74LS90 NEXTNEXTBACKBACK 74LS9074LS90結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 25 BACKBACK 1234 A B C D 4321 D C B A Title Num berR evisionSize A4 Date:7-Dec-2003 Sheet of File:E:lwhaiproject未 來 科 技 電 路 圖 未 來 科 技 .DdbDrawn B y: Q0 12 Q1 9 Q2 8 Q3 11 MS1 6 MS2 7 MR1 2 MR2 3 CLK0 14 CLK1 1 IC 1 74LS90 Q0 12 Q1 9 Q2

14、 8 Q3 11 MS1 6 MS2 7 MR1 2 MR2 3 CLK0 14 CLK1 1 IC 2 74LS90 1 C P Q0 Q1 Q2 Q3 Q0 Q1 Q2 Q3 26 振蕩器的設(shè)計(jì)振蕩器的設(shè)計(jì) 27 分和秒計(jì)數(shù)器都是模分和秒計(jì)數(shù)器都是模M=60的計(jì)數(shù)器，其計(jì)數(shù)規(guī)律為：的計(jì)數(shù)器，其計(jì)數(shù)規(guī)律為：00- 01-58-59-00 時(shí)計(jì)數(shù)器是一個(gè)時(shí)計(jì)數(shù)器是一個(gè)“24進(jìn)制進(jìn)制”的特殊進(jìn)制計(jì)數(shù)器或者是的特殊進(jìn)制計(jì)數(shù)器或者是一個(gè) “12翻1”的特殊進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 可采用的芯片：可采用的芯片： 4位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器芯片位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器芯片74X161、74X163； 4位二進(jìn)制同步可逆

15、計(jì)數(shù)器芯片位二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器芯片74X191、74X193； 8421BCD碼同步加法計(jì)數(shù)器芯片碼同步加法計(jì)數(shù)器芯片74X160； 二二-五五-十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器芯片十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器芯片74X290等等。等等。 28 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date:20-Oct-2004Sheet of File:E:lwhaiproject數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)kcsh.ddbDrawn By: Q0 12 Q1 11 Q2 9 Q3 8 MR1 6 MR2 7 CLK0 14 CLK1 1 IC1 74LS92

16、 Q0 12 Q1 9 Q2 8 Q3 11 MS1 6 MS2 7 MR1 2 MR2 3 CLK0 14 CLK1 1 IC2 74LS90 CLCK BACKBACK 74LS9274LS92結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 29 六進(jìn)制二進(jìn)制 Q3Q1Q2Q0 CLK1 CLK0 R02 R01 74LS92結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖 BACKBACK 30 五進(jìn)制二進(jìn)制 Q3Q1Q2Q0 CLK1 CLK0 R02 R01R90 R91 74LS90結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖 BACKBACK 31 用用2片片74LS90組成組成24進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器 QD QC QB QA S9(1) S9(2) R0(1) R0(2) CPB

17、CPA 74LS90 QD QC QB QA S9(1) S9(2) R0(1) R0(2) CPB CPA 74LS90 CP 計(jì)數(shù)范圍為計(jì)數(shù)范圍為 0023 R0（1）、）、R0（2）同時(shí)為）同時(shí)為1， 輸出輸出 清清0 32 12翻1計(jì)數(shù)電路 p“12翻1”小時(shí) 計(jì)數(shù)器是按照“01020304 050607080910111201”規(guī)律計(jì)數(shù)的， 如下表： 十位十位 個(gè)位個(gè)位十位十位 個(gè)位個(gè)位 CKCKQ Q1010Q Q0303 Q Q0202 Q Q0101 Q Q0000CKCKQ Q1010Q Q03 03 Q Q0202 Q Q0101 Q Q0000 1 1 2 2 3 3 4

18、 4 5 5 6 6 7 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0 0 1 0 0 1 00 0 1 0 0 0 1 10 0 1 1 0 1 0 00 1 0 0 0 1 0 10 1 0 1 0 1 1 00 1 1 0 0 1 1 10 1 1 1 8 8 9 9 1010 1111 1212 1313 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0

19、0 0 0 0 1 0 0 1 33 12翻1計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì)思路 計(jì)數(shù)器的狀態(tài)要發(fā)生兩次跳躍： p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)位使十位計(jì)數(shù) 器為1； p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。 “01020304050607080910 111201” 個(gè)位計(jì)數(shù)特點(diǎn)：又加又減個(gè)位計(jì)數(shù)特點(diǎn)：又加又減考慮加減計(jì)數(shù)器；考慮加減計(jì)數(shù)器； 十位計(jì)數(shù)特點(diǎn)：十位計(jì)數(shù)特點(diǎn)：0-1-0，但又不是規(guī)律性的，但又不是規(guī)律性的觸發(fā)器觸發(fā)器 34 加減可逆

20、計(jì)數(shù)器74LS191 各控制端的作用如下: LD為置數(shù)端。當(dāng) LD=0時(shí)將小時(shí)計(jì)數(shù)器的輸出經(jīng)數(shù) 據(jù)輸入端D0D1D2D3的數(shù)據(jù)置入。 RC為溢出負(fù)脈沖輸出端。當(dāng)減計(jì)數(shù)到“0”時(shí) ， RC 輸出一個(gè)負(fù)脈沖。 /DU 為加/減控制器。 /DU=1時(shí)減法計(jì)數(shù)， CPA為計(jì)數(shù)脈沖。 35 12翻1計(jì)數(shù)電路 U/D=0，加法計(jì)數(shù)；，加法計(jì)數(shù)； 當(dāng)計(jì)數(shù)至當(dāng)計(jì)數(shù)至1010時(shí)，時(shí)，LD=0， 異步置數(shù)，異步置數(shù)，0000，計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)09； 此時(shí)此時(shí)LD出現(xiàn)上升沿，出現(xiàn)上升沿，D 觸發(fā)器接收信號，置觸發(fā)器接收信號，置1； 繼續(xù)計(jì)數(shù)：繼續(xù)計(jì)數(shù)：10、11、12； （十位由（十位由D觸發(fā)器輸出，觸發(fā)器輸出， 個(gè)位由

21、個(gè)位由191輸出）輸出） 當(dāng)計(jì)數(shù)到當(dāng)計(jì)數(shù)到13，即，即191剛出現(xiàn)剛出現(xiàn)0011時(shí)，時(shí)，U/D=1，RD=0, 191開始減計(jì)數(shù)開始減計(jì)數(shù)2變變1，D觸發(fā)器清零，即從觸發(fā)器清零，即從12翻至翻至1. 36 振蕩器的設(shè)計(jì)振蕩器的設(shè)計(jì) 37 74LS47、74LS48為為BCD7段譯碼段譯碼/驅(qū)動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)器。 p 74LS47可用來驅(qū)動(dòng)共陽極的發(fā)光二極管顯示器示器；可用來驅(qū)動(dòng)共陽極的發(fā)光二極管顯示器示器； p 74LS48則用來驅(qū)動(dòng)共陰極的發(fā)光二極管顯示器。則用來驅(qū)動(dòng)共陰極的發(fā)光二極管顯示器。 38 秒信號產(chǎn)生電路秒信號產(chǎn)生電路 24進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器60進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器60進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)

22、數(shù)器 ag 7 秒顯示秒顯示0059秒秒分顯示分顯示0059分分 小時(shí)顯示小時(shí)顯示0023 小時(shí)小時(shí) 顯示譯碼器顯示譯碼器數(shù)碼管數(shù)碼管 共陰極數(shù)碼管與74LS48或CD4511搭配！ CD451 1 CD451 1 CD451 1 CD451 1 CD451 1 CD451 1 QDQA 39 振蕩器的設(shè)計(jì)振蕩器的設(shè)計(jì) 40 對校時(shí)電路的要求是對校時(shí)電路的要求是： p在小時(shí)校正時(shí)不影響分和秒的正常計(jì)數(shù)；在小時(shí)校正時(shí)不影響分和秒的正常計(jì)數(shù)； p在分校正時(shí)不影響秒和小時(shí)的正常計(jì)數(shù)。在分校正時(shí)不影響秒和小時(shí)的正常計(jì)數(shù)。 校時(shí)方式有校時(shí)方式有“快校時(shí)快校時(shí)”和和“慢校時(shí)慢校時(shí)”兩種兩種 p “快校時(shí)快

23、校時(shí)”是，通過開關(guān)控制，使計(jì)數(shù)器對是，通過開關(guān)控制，使計(jì)數(shù)器對1Hz 的校時(shí)脈沖計(jì)數(shù)。的校時(shí)脈沖計(jì)數(shù)。 p “慢校時(shí)慢校時(shí)”是用手動(dòng)產(chǎn)生單脈沖作校時(shí)脈沖。是用手動(dòng)產(chǎn)生單脈沖作校時(shí)脈沖。 41 3.3k p通常按照4低音1高音的順序發(fā)出間斷聲響; p以最后一聲高音結(jié)束的時(shí)刻為正點(diǎn)時(shí)刻。 48 表表5.5.2 秒個(gè)位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)秒個(gè)位計(jì)數(shù)器的狀態(tài) CP(秒秒)Q3S1Q2S1Q1S1Q0S1功功 能能 500000 510001鳴低音鳴低音 520010停停 530011鳴低音鳴低音 540100停停 550101鳴低音鳴低音 560110停停 570111鳴低音鳴低音 581000停停 5910

24、01鳴高音鳴高音 000000停停 設(shè)4聲低音（約500Hz） 分別發(fā)生在59分51秒、53 秒、55秒及57秒，最后一 聲高音（約1kHz）發(fā)生在 59分59秒，它們的持續(xù)時(shí) 間均為1秒。由表可得 “0”時(shí)，500Hz 輸入音響 “1”時(shí)，1kHz 輸入音響 Q3S1= 49 1 & & &Q0 Q2 分十位 Q0 Q3 分個(gè)位 1 1kHz 1 1 音響電路 Q0 Q2 秒十位 秒個(gè)位 Q0 & & & 秒個(gè)位 Q3 500Hz 這里采用的都是TTL與非門，如果用其它器件， 則報(bào)時(shí)電路還會(huì)簡單一些。 分十位為分十位為5； 分個(gè)位為分個(gè)位為9； 秒十位為秒十位為5； 秒個(gè)位為奇數(shù)：秒個(gè)位為奇

25、數(shù)：1、3、5、7、9 秒個(gè)位為秒個(gè)位為9時(shí)，時(shí)，1KHZ響聲響聲 50 振蕩器的設(shè)計(jì)振蕩器的設(shè)計(jì) 51 報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)電路的功能是報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)電路的功能是： 每當(dāng)數(shù)字鐘計(jì)時(shí)到整點(diǎn)時(shí)發(fā)出音響，且?guī)c(diǎn)響幾聲。每當(dāng)數(shù)字鐘計(jì)時(shí)到整點(diǎn)時(shí)發(fā)出音響，且?guī)c(diǎn)響幾聲。 組成部分組成部分： p 減法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器 完成幾點(diǎn)響幾聲的功能。即從小時(shí)計(jì)完成幾點(diǎn)響幾聲的功能。即從小時(shí)計(jì) 數(shù)器的整點(diǎn)開始進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，直到零為止。數(shù)器的整點(diǎn)開始進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，直到零為止。 p 編碼器（普通的門電路）：編碼器（普通的門電路）：將小時(shí)計(jì)數(shù)器的將小時(shí)計(jì)數(shù)器的5個(gè)輸個(gè)輸 出端出端Q4、Q3、Q2、Q1、Q0按照按照“12翻翻1”的編碼的

26、編碼 要求轉(zhuǎn)換為減法計(jì)數(shù)器的要求轉(zhuǎn)換為減法計(jì)數(shù)器的4個(gè)輸入端個(gè)輸入端D3、D2、D1、 D0所需的所需的BCD碼。碼。 p邏輯控制電路邏輯控制電路 控制減法計(jì)數(shù)器的清控制減法計(jì)數(shù)器的清“0”與置數(shù)。與置數(shù)。 控制音響電路的輸入信號?？刂埔繇戨娐返妮斎胄盘枴?52 編碼關(guān)系編碼關(guān)系 分進(jìn)位脈沖分進(jìn)位脈沖 小時(shí)計(jì)數(shù)器輸出小時(shí)計(jì)數(shù)器輸出 減法計(jì)數(shù)器輸入減法計(jì)數(shù)器輸入 CPQ4Q3Q2Q1Q0D3D2D1D0 1000010001 2000100010 3000110011 4001000100 5001010101 6001100110 7001110111 8010001000 901001100

27、1 10100001010 11100011011 12100101100 53 433 1422 141 00 QQD QQQD QQD QD 可由與非門等組合邏輯電路實(shí)現(xiàn)可由與非門等組合邏輯電路實(shí)現(xiàn) 編碼電路編碼電路 54 加減可逆計(jì)數(shù)器74LS191 各控制端的作用如下: LD為置數(shù)端。當(dāng) LD=0時(shí)將小時(shí)計(jì)數(shù)器的輸出經(jīng)數(shù) 據(jù)輸入端D0D1D2D3的數(shù)據(jù)置入。 RC為溢出負(fù)脈沖輸出端。當(dāng)減計(jì)數(shù)到“0”時(shí) ， RC 輸出一個(gè)負(fù)脈沖。 /DU 為加/減控制器。 /DU=1時(shí)減法計(jì)數(shù)， CPA為計(jì)數(shù)脈沖。 55 CP 編 碼 器 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0 LD U/D 1 1 CPA &

28、& 1113 G D0 D1 D2 D3 5 32 1Q 1D 1Q 1CP 8151910 14 5 74LS74 1 G2 6 1RD S 1kHz G3 1G4 G5 1G6 音響電路 1G1 Q2 分十位 時(shí)計(jì)數(shù)器 74LS191 RC CP0 1Hz 5V M2 LD C P 分 十 位 減 計(jì) 數(shù) R C N0 Q 2M 2 邏輯控制電路由D觸發(fā)器74LS74與多級與非門組成 接通電源后按觸發(fā)開關(guān)S，使D觸發(fā)器 清“0”，即1Q=0。 該清“0”脈沖有兩個(gè)作用 其一，使74LS191的置數(shù)端，即將 此時(shí)對應(yīng)的小時(shí)計(jì)數(shù)器輸出的整點(diǎn)時(shí) 數(shù)置入74LS191； 其二，封鎖1kHz的音 頻

29、信號，使音響電路無輸 入脈沖。 56 CP 編 碼 器 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0 LD U/D 1 1 CPA & & 1113 G D0 D1 D2 D3 5 32 1Q 1D 1Q 1CP 8151910 14 5 74LS74 1 G2 6 1RD S 1kHz G3 1G4 G5 1G6 音響電路 1G1 Q2 分十位 時(shí)計(jì)數(shù)器 74LS191 RC CP0 1Hz 5V M2 LD C P 分 十 位 減 計(jì) 數(shù) R C N0 Q 2M 2 邏輯控制電路由D觸發(fā)器74LS74與多級與非門組成 當(dāng)分十位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位脈沖Q2M2 的下降沿來到時(shí)，經(jīng)G1反相，小時(shí) 計(jì)數(shù)器加1。新的小時(shí)

30、數(shù)置入 74LS191。 1LD Q2M2的下降沿同時(shí)又使74LS74的 狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，1Q經(jīng)G3、G4延時(shí)后使 57 CP 編 碼 器 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0 LD U/D 1 1 CPA & & 1113 G D0 D1 D2 D3 5 32 1Q 1D 1Q 1CP 8151910 14 5 74LS74 1 G2 6 1RD S 1kHz G3 1G4 G5 1G6 音響電路 1G1 Q2 分十位 時(shí)計(jì)數(shù)器 74LS191 RC CP0 1Hz 5V M2 LD C P 分 十 位 減 計(jì) 數(shù) R C N0 Q 2M 2 邏輯控制電路由D觸發(fā)器74LS74與多級與非門組成 此時(shí)74L

31、S191進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù) 脈沖由CP0提供。 CP0=1時(shí)音響 電路發(fā)出1kHz聲 音，CP0=0時(shí)停響 。 當(dāng)減法計(jì)數(shù)到0時(shí)，使D觸發(fā)器的 1CP=0，但觸發(fā)器狀態(tài)不變。 當(dāng)RC=1時(shí)，因O2M2仍為0，CP=1， 使D觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)復(fù)“0”，74LS191又 回到置數(shù)狀態(tài)，直到下一個(gè)Q2M2的下降 沿來到。 58 如果出現(xiàn)某些整點(diǎn)數(shù)不準(zhǔn)確，其主要原因是邏輯 控制電路中的與非門延時(shí)時(shí)間不夠，產(chǎn)生了競爭 冒險(xiǎn)現(xiàn)象，可以適當(dāng)增加與非門的級數(shù)或接入小 電容進(jìn)行濾波。 59 振蕩器的設(shè)計(jì)振蕩器的設(shè)計(jì) 60 p在有些場合（如夜間），不便于直接看顯示時(shí)間， 希望數(shù)字鐘有觸摸報(bào)時(shí)功能。即觸摸數(shù)字鐘的某一 端

32、，能夠報(bào)當(dāng)時(shí)的整點(diǎn)時(shí)數(shù)。 p根據(jù)功能要求，不難設(shè)想在報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)圖電路的基 礎(chǔ)上，增加一觸發(fā)脈沖控制電路，或?qū)⑵涓膱D的自 動(dòng)報(bào)時(shí)改為觸摸報(bào)時(shí)電路即可。 p產(chǎn)生觸摸控制脈沖的電路有單次脈沖產(chǎn)生器，555集 成電路定時(shí)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等。 61 在在2 2號引腳處號引腳處，同時(shí)它，同時(shí)它 還要和前面還要和前面D D觸發(fā)器的清零端觸發(fā)器的清零端連接，連接， 當(dāng)用手觸摸金屬片時(shí)，即加入一當(dāng)用手觸摸金屬片時(shí)，即加入一 負(fù)脈沖。負(fù)脈沖。 有兩個(gè)作用有兩個(gè)作用： p經(jīng)過經(jīng)過555555產(chǎn)生一正脈沖；產(chǎn)生一正脈沖； p使使D D觸發(fā)器輸出為觸發(fā)器輸出為0 0，從而使小時(shí)，從而使小時(shí) 計(jì) 數(shù) 器 的 輸 出 的

33、整 數(shù) 點(diǎn) 置 入計(jì) 數(shù) 器 的 輸 出 的 整 數(shù) 點(diǎn) 置 入 74LS19174LS191。555555輸出經(jīng)過偶數(shù)次反輸出經(jīng)過偶數(shù)次反 向器延時(shí)后，加到小時(shí)計(jì)數(shù)器的向器延時(shí)后，加到小時(shí)計(jì)數(shù)器的 CPCP端，從而使端，從而使74LS19174LS191開始減數(shù)。開始減數(shù)。 62 CP 編 碼 器 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0 LD U/D 1 1 CPA & & 1113 G D0 D1 D2 D3 5 32 1Q 1D 1Q 1CP 8151910 14 5 74LS74 1 G2 6 1RD S 1kHz G3 1G4 G5 1G6 音響電路 1G1 Q2 分十位 時(shí)計(jì)數(shù)器 74LS1

34、91 RC CP0 1Hz 5V M2 加入單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器加入單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 的輸出信號的輸出信號 63 64 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date:28-Mar-2006Sheet of File:C:DOCUME1lwhaiLOCALS1TempRar數(shù)字鐘.ddbDrawn By: a b f c g d e e 1 d 2 3 c 4 5 5 b 6 a 7 8 f 9 g 10 DS1 LED a b f c g d e e 1 d 2 3 c 4 5 5 b 6 a 7 8 f 9 g 10 DS2

35、LED a b f c g d e e 1 d 2 3 c 4 5 5 b 6 a 7 8 f 9 g 10 DS3 LED a b f c g d e e 1 d 2 3 c 4 5 5 b 6 a 7 8 f 9 g 10 DS4 LED A 7 B 1 C 2 D 6 LT 3 BI/RBO 4 RBI 5 a 13 b 12 c 11 d 10 e 9 f 15 g 14 IC1 74LS48 A 7 B 1 C 2 D 6 LT 3 BI/RBO 4 RBI 5 a 13 b 12 c 11 d 10 e 9 f 15 g 14 IC2 74LS48 A 7 B 1 C 2 D 6

36、LT 3 BI/RBO 4 RBI 5 a 13 b 12 c 11 d 10 e 9 f 15 g 14 IC3 74LS48 A 7 B 1 C 2 D 6 LT 3 BI/RBO 4 RBI 5 a 13 b 12 c 11 d 10 e 9 f 15 g 14 IC4 74LS48 Q0 12 Q1 9 Q2 8 Q3 11 MS1 6 MS2 7 MR1 2 MR2 3 CLK0 14 CLK11 IC5 74LS90 Q0 12 Q1 9 Q2 8 Q3 11 MS1 6 MS2 7 MR1 2 MR2 3 CLK0 14 CLK11 IC6 74LS90 Q0 12 Q1 9 Q2 8 Q3 11 MS1 6 MS2 7 MR1 2 MR2 3 CLK0 14 CLK11 IC7 74LS90 Q0 12 Q1 9 Q2 8 Q3 11 MS1 6 MS2 7 MR1 2 MR2 3 CLK0 14 CLK11 IC8 74LS90 1 2 3 IC9A 74LS00 4 5 6 IC9B 74LS00 8 9 10 IC9C 74LS00 11 12 13 IC9D 74LS00 1