數(shù)字電子鐘的設計電路圖pcb圖

數(shù)字電子鐘的設計與制作一、設計概述1.設計任務?時鐘脈沖電路設計?60進制計數(shù)器設計?24進制計數(shù)器設計?“秒”，“分”，“小時”脈沖邏輯電路設計?“秒”，“分”，“小時”顯示電路設計?“分”，“小時”校時電路?整點報時電路2.功能特性?設計的數(shù)字鐘能直接顯示“時”，“分”，“秒”，并以24小時為一計時周期。?當電路發(fā)生走時誤差時，要求電路具有校時功能。?要求電路具有整點報時功能，報時聲響為四低一高，最后一響正好為整點。3.原理框圖圖1原理框圖二、設計原理數(shù)字鐘是一個將“時”，“分”，“秒”顯示于人的視覺器官的計時裝置。它的計時周期為24小時，顯示滿刻度為23時59分59秒，另外應有校時功能和報時功能。因此，一個基本的數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示器、“時”，“分”，“秒”計數(shù)器、校時電路、報時電路和振蕩器組成。干電路系統(tǒng)由秒信號發(fā)生器、“時、分、秒”計數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時電路、整點報時電路組成。秒信號產生器是整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計時系統(tǒng)的精度，一般用石英晶體振蕩器加分頻器來實現(xiàn)。將標準秒信號送入“秒計數(shù)器”，“秒計數(shù)器”采用60進制計數(shù)器，每累計60秒發(fā)現(xiàn)胡一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計數(shù)器”的時鐘脈沖?！胺钟嫈?shù)器”也采用60進制計數(shù)器，每累計60分鐘，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時計數(shù)器”。“時計數(shù)器”采用24進制計時器，可實現(xiàn)對一天24小時的累計。譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”計數(shù)器的輸出狀態(tài)菁七段顯示譯碼器譯碼，通過六位LED七段顯示器顯示出來。整點報時電路時根據(jù)計時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產生一脈沖信號，然后去觸發(fā)一音頻發(fā)生器實現(xiàn)報時。校時電路時用來對“時”、“分”、“秒”顯示數(shù)字進行校對調整的。三、設計步驟1.計數(shù)器電路根據(jù)計數(shù)周期分別組成兩個60進制（秒、分）和一個24進制（時）的計數(shù)器。把它們適當連接就可以構成秒、分、時的計數(shù)，實現(xiàn)計時功能。CC4518的符號如圖，一個芯片集成了兩個完全相同的十進制計數(shù)器，其異步清零信號CR是高電平有效。記數(shù)脈沖輸入CP和記數(shù)允許EN是或關系，即EN=1時，CP脈沖可以通過或門產生上升沿觸發(fā)記數(shù)，反過來如將CP端接低電平（CP=L），則EN端可以加入計數(shù)脈沖，用其下降沿經反相通過或門產生上升沿觸發(fā)計數(shù)，計數(shù)器輸出8421BCD碼。?秒計數(shù)器的設計及安裝秒計數(shù)器為60進制計數(shù)器。實現(xiàn)此模數(shù)的計數(shù)器是由雙BCD同步加計數(shù)器CD4518構成。秒計數(shù)器是六十進制，由一個十進制和一個六進制計數(shù)器異步級聯(lián)組成，各記數(shù)器都接成下降沿觸發(fā)方式，其中六進制計數(shù)器用異步復接法構成。兩級計數(shù)器出現(xiàn)0110，0000時通過置數(shù)脈沖使計數(shù)器清零,也就是此時AQ2,AQ1通過與門后發(fā)出置數(shù)脈沖使計數(shù)器通過清零端AR清零（如圖2所示）。圖2秒計數(shù)器?分計數(shù)器的設計及安裝分計數(shù)器也是60進制計數(shù)器。同秒計數(shù)器一樣是由雙BCD同步加計數(shù)器CD4518構成。再按同秒計數(shù)器的方法接成可實現(xiàn)100進制的計數(shù)器。再用同秒計數(shù)器的方法實現(xiàn)60進制（如圖3所示）。圖3分計數(shù)器?時計數(shù)器的設計及安裝時計數(shù)器是24進制計數(shù)器。實現(xiàn)此模數(shù)的計數(shù)器是由雙BCD同步加計數(shù)器CD4518構成。時計數(shù)器是24進制，在兩級計數(shù)器出現(xiàn)0010，0100時通過置數(shù)脈沖使計數(shù)器清零,也就是此時AQ1,BQ2通過與門后發(fā)出置數(shù)脈沖使計數(shù)器通過清零端AR，BR清零，這樣就構成了24進制計數(shù)器（如圖4所示）。圖4時計數(shù)器2.譯碼和數(shù)碼顯示電路譯碼和數(shù)碼顯示電路是將數(shù)字鐘的計時狀態(tài)直觀清晰地反映出來?？杀蝗藗兊囊曈X器官所接受。顯示器件選用液晶顯示。能顯示出清晰直觀的數(shù)字符號。譯碼電路的功能是將“秒”“分”“時”計數(shù)器的輸出代碼進行編譯，變成相應的數(shù)字。用于驅動液晶顯示的輸入端，便可進行不同數(shù)字顯示。當數(shù)字鐘的計數(shù)器在CP脈沖的作用下，按60秒為一分，60分為一小時，24小時為1天的計數(shù)規(guī)律計數(shù)時，就應將其狀態(tài)顯示成清晰的數(shù)字符號，需要將計數(shù)器的狀態(tài)進行譯碼并將其顯示出來（如圖5所示）。圖5譯碼和數(shù)碼顯示電路3.振蕩器電路振蕩器的作用是產生時間標準信號。數(shù)字鐘的精度就是主要取決于時間標準信的頻率和穩(wěn)定度。所以，在實驗中采用電路由14位二進制串行計數(shù)器/分頻器和振蕩器CD4060、BCD雙主-從D型觸發(fā)器CD4013構成的秒信號發(fā)生器作為時間標準信號源（如圖6所示）。圖6秒脈沖發(fā)生器CC4060是帶振蕩電路的14位二進制計數(shù)器，晶體和電阻電容配合振蕩電路組成振蕩器，振蕩頻率為32768Hz，該信號在片內接至計數(shù)器的計數(shù)脈沖輸入端，經過14級分頻，在輸出端QN得到2Hz方波信號，再經過CC4013組成的二分頻電路得到1Hz秒脈沖信號。CC4013是雙D觸發(fā)器，其中一個用于秒脈沖電路，產生單脈沖的原理是：在按鍵開關S4按下接通時，VDD被R1，R2兩個電阻分壓使置1端S為高電平，Q輸出變1，通過R3向C1充電，置0端R電位由低變高，至有效高電平時使出發(fā)器Q返回0，每按一次按鍵Q端就輸出一個單脈沖，通過S1-S3三個開關用此脈沖代替時，分，秒記數(shù)器，人為更改計數(shù)值，以對時，分，秒分別進行校時。4.校時電路數(shù)字鐘電路由于秒輸出信號的精確性和穩(wěn)定性不可能做到完全準確無誤，又因為電路中其他的原因數(shù)字鐘總會產生走時誤差的現(xiàn)象。所以，電路中就應該有校準時間功能的電路。校時的方法是給被校時的計時電路引入一個超出常規(guī)計時許多倍的快速脈沖信號，從而使計時電路快速達到標準時間。將脈沖信號引到“分”和“時”的脈沖輸入端以便快速校準“分”和“時”。CC4013是雙D觸發(fā)器，其中一個用于秒脈沖電路，產生單脈沖的原理是：在按鍵開關S4按下接通時，VDD被R1，R2兩個電阻分壓使置1端S為高電平，Q輸出變1，通過R3向C1充電，置0端R電位由低變高，至有效高電平時使出發(fā)器Q返回0，每按一次按鍵Q端就輸出一個單脈沖，通過S1-S3三個開關用此脈沖代替時，分，秒記數(shù)器，人為更改計數(shù)值，以對時，分，秒分別進行校時（如圖7所示）。圖7校時電路5.整點報時電路當數(shù)字鐘顯示整點