VIP專享數(shù)字電子時鐘硬件電路設(shè)計

1、 3/3VIP專享數(shù)字電子時鐘硬件電路設(shè)計 目錄 1 設(shè)計目的意義. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 在線編程電路和實物圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3 設(shè)計方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 3.1.設(shè)計、調(diào)試要點. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 3.2設(shè)計原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

3、2 4功能分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 5. 課程設(shè)計的收獲、體會和建議. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 6. 1 設(shè)計任務(wù) 設(shè)計制作一個數(shù)字電子鐘。 1.1課程性質(zhì) 數(shù)字邏輯課程設(shè)計 1.2 課程目的 數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時

4、鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。 因此，我們此次設(shè)計與制作數(shù)字鐘就是為了了解數(shù)字鐘的原理，從而學會制作數(shù)字鐘，由數(shù)字鐘的制作過程進一步了解各種中小規(guī)模集成電路的引腳的安排和各芯片的邏輯功能及使用方法，再通過使用Proteus仿真技術(shù)，實際運用能力，獨立完整地設(shè)計具有一定功能的電子電路。 1.3 設(shè)計要求 1.31設(shè)計指標 (1)時間計數(shù)電路采用24進制，從00開始到23后再回到00； (2)各用2位數(shù)碼管顯示時、分、秒； (3)具有手動校時、校分功能，可以分別對時、分

5、進行單獨校正； (4)計時過程具有報時功能，當時間到達整點前10秒開始，蜂鳴器響1秒停1秒地響5次； 1.3.2設(shè)計相關(guān)提示 （1）為了保證計時的穩(wěn)定及準確，須由晶體振蕩器提供時間基準信號； （2）數(shù)字鐘由振蕩器、計數(shù)器、譯碼器和顯示器電路所組成； （3）振蕩器產(chǎn)生的時鐘信號經(jīng)過分頻器形成1秒信號，秒信號輸入計數(shù)器進行計數(shù)， 并把累計結(jié)果以“時”、“分”、“秒”的數(shù)字顯示出來。 1.4方案對比 方案一： （1）采用晶體振蕩器 晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準確的32768z的方波信號，可保證數(shù)字鐘的走時準確及穩(wěn)定。 （2）用CD4060計數(shù)作分頻器 數(shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了

6、得到1Hz的秒信號輸入，需要對振蕩器 的輸出信號進行分頻。CD4060在數(shù)字集成電路中可實現(xiàn)的分頻次數(shù)最高，而且 CD4060還包含振蕩電路所需的非門，使用更為方便。CD4060計數(shù)為14級2進制計數(shù)器，可以將32768HZ的信號分頻為2HZ，其次CD4060的時鐘輸入端兩個串接的非門，因此可以直接實現(xiàn)振蕩和分頻的功能。 （3）采用74Ls90做計時器 方案二： （1）采用555構(gòu)成的多偕振蕩電路 振蕩器電路選用555構(gòu)成的多偕振蕩器，設(shè)振蕩頻率f=1000HZ，其中的電位器可以微調(diào)振蕩器的輸出頻率。 （2）用74LS90作分頻器 通常實現(xiàn)分頻器的電路是計數(shù)器電路，一般采用多級10進制計數(shù)器來

7、實現(xiàn)。分頻器的功能有兩個：一是產(chǎn)生標準秒脈沖信號；二是提供功能擴展電路所需的信號。選用中規(guī)模集成電路74LS90可以完成以上功能。如圖所示，將3片74LS90級聯(lián)，每片為1/10分頻，三片級聯(lián)正好獲得1HZ的標準秒脈沖。 （3）采用74LS90做計時器 比較：秒信號發(fā)生器是數(shù)字電子鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)度決定了數(shù)字鐘的質(zhì)量，而由于用555組成的頻率發(fā)生器電路不穩(wěn)定，而相對方案一而言，電路較為復雜，所以我們采用方案一：二十四進制電路和六十進制電路都是用兩個74LS90組，七進制電路同樣用一個74LS90，輸入方波信號是用晶體振蕩器提供，譯碼驅(qū)動器是用CD4511。分頻器采用一片CD4060和

8、一片74LS90組成，分頻后輸出1Hz的方波信號。如圖1所示。 2 數(shù)字電子鐘系統(tǒng)設(shè)計 2.1 數(shù)字鐘的構(gòu)成 數(shù)字電子鐘由基準頻率源、分頻器、計數(shù)器、譯碼顯示驅(qū)動器、數(shù)字顯示器和校準電路等六部分組成。如圖1所示。 圖1 數(shù)字鐘的組成框圖2.1.1 晶體振蕩器電路晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準確的32768Hz 的方波信號，此外還有一校正電容可以對溫度進行補償，以提高頻率準確度和穩(wěn)定度，使穩(wěn)定度優(yōu)于10-4，可保證數(shù)字鐘的走時準確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及準確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準確。 2.1.2 分頻器電路 分頻器電路將32768Hz 的高頻方波信號經(jīng)32768（）次分頻后得到1Hz 的方波 152信號供秒計數(shù)器進行計數(shù)。分頻器實際上也就是