數(shù)字電子時鐘設(shè)計

1、一、設(shè)計任務(wù)數(shù)字電子時鐘設(shè)計二、設(shè)計要求1、以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間；2、時鐘顯示周期為24 小時；3、具有校時功能；4、清零、或計時停止功能。5、定時控制，其時間自定；6、正點報時功能，觸摸報整點時數(shù)或自動報整點數(shù)。三、元件清單1.七段顯示器（共陰極）10 個2.門電路（ 74LS00 74LS04 74LS0874LS21 74LS32）若干3.譯碼器（ 74LS48）10 個4.十進制計數(shù)器（ 74LS160）10 個5.數(shù)值比較器（ 74LS85）4 個6.石英晶體1 個7.555 定時器1 個8.蜂鳴器、按鈕、開關(guān)若干9.電阻、電容、導(dǎo)線等若干四、設(shè)計1. 主要思路數(shù)字鐘主要分

2、為秒信號發(fā)生部分， 計數(shù)部分，定時部分，校時部分，蜂鳴器部分五個主要部分組成，用石英晶體振蕩構(gòu)成秒信號發(fā)生，將信號輸入計數(shù)部分。計數(shù)部分秒計數(shù)器， 秒，分，時，計數(shù)器分別為 60 進制，60 進制，24 進制。計數(shù)器輸出通過譯碼器接到顯像管，實現(xiàn)時鐘的顯示。校時部分為按鈕開關(guān)與門電路的組合， 將時鐘信號斷開， 用按鈕開關(guān)輸入脈沖，調(diào)整時間。定時部分也為計數(shù)器，譯碼器，顯像管的結(jié)構(gòu)，不同的是沒有時鐘輸入信號，取而代之的是按鈕開關(guān)按鈕，通過按鈕輸入脈沖，實現(xiàn)計數(shù)功能。蜂鳴器部分為 555 定時器與蜂鳴器的結(jié)構(gòu)， 在輸入高電平時蜂鳴器會發(fā)出聲音通過比較器比較定時部分與計時部分的時間，弱時間相同， 則

3、有高1 / 8電平輸出至蜂鳴器部分。在整點時輸出一個高電平信號， 連接到蜂鳴器，實現(xiàn)整點報時功能。電路原理方框圖2. 信號發(fā)生部分石英晶體振蕩器的特點是振蕩頻率準(zhǔn)確、電路結(jié)構(gòu)簡單、頻率易調(diào)整，它是電子鐘的核心，用它產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)頻率信號，再由分頻器分成秒時間脈沖。圖為用反相器與石英晶體構(gòu)成的振蕩電路石英晶體振蕩器選用32768kHz 的石英晶體，發(fā)生的信號不符合始終的要求，但通過分頻，可產(chǎn)生1Hz 的秒信號。由于 32768 1616168=1，所以用 3 個 16 分頻和 1 個 8 分頻便可解決問題用 4 個 16 進制計數(shù)器 74LS161 組成分頻電路，與晶振部分共同組成信號發(fā)生部分，如下圖

4、。2 / 83. 計數(shù)部分與顯示部分整個計數(shù)器電路由秒計數(shù)器、分計數(shù)器、時計數(shù)器串接而成。計數(shù)器互相之間采用并行接法，將進位輸出信號接到置數(shù)端實現(xiàn)清零功能。秒計數(shù)器和分計數(shù)器各自由一個十進制計數(shù)器和一個六進制計數(shù)器組成，形成兩個六十進制計數(shù)器。時計數(shù)器為兩個十進制計數(shù)器接成二十四制計數(shù)器。上圖左為分計數(shù)器，右為秒計數(shù)器。3 / 8時計數(shù)器圖4. 清零與校時部分清零功能實現(xiàn)為用一個按鈕開關(guān)， 不按下時一段接到高電平， 另一端接在所有計數(shù)器的清零端。當(dāng)電平開關(guān)按下時，所有清零端接地，將所有計數(shù)器置零。校時原理為用手按輸入電平信號代替時鐘信號。 同樣使用電平開關(guān)，不過將不按下時接地，按下時接高電平，

5、另一端接至各個計數(shù)器的時鐘輸入端。校時時，先斷開時鐘， 將所有計數(shù)器的 ET,EP 端接到高電平，接著從按鈕輸入信號， 完成后將 ET,EP 接至原來的狀態(tài)， 接回時鐘。這里， ET,EP 信號和時鐘、電平信號的選擇用或門電路 74LS04 實現(xiàn)。清零與校時部分接線圖4 / 85. 定時部分定時部分只有分信號和時信號。與計時部分原理基本相同，不過沒有時鐘信號，用電平開關(guān)輸入脈沖取代，為了防止定時部分時間調(diào)超，在分信號十位為 6，時信號十位為 3，和時信號總體為 24 時清零。6. 比較器與整點報時部分用 4 片 74LS85 比較器兩個輸入端分別接到計時信號和定時信號，如果輸入一致則輸出高電平

6、，將高電平輸出至蜂鳴器部分。整點報時部分為一個 8 輸入與非門 74LS30,在整點時（即分信號為0 時）輸出一個高電平。兩部分的輸出通過一個或門輸出到蜂鳴器部分。5 / 87. 蜂鳴器部分由于蜂鳴器需要一個高電平使之工作， 因此使用一片 555 定時器接成多諧振蕩器產(chǎn)生脈沖， 將輸入信號接至 4 端，當(dāng)輸入為高電平時 555 工作，產(chǎn)生脈沖信號，帶動蜂鳴器。根據(jù)輸出頻率的公式11f =T( R1 + 2R2 )Cln 2電容充電時間，即高電平時間T1 = (R1 + R2 )Cln 2輸出脈沖占空比為q =R1R1 + R2為使輸入的脈沖更寬，取R1 = 128k ，R2 = 1k ， C3

7、 = C4 = 10nF可計算出頻率T 1.1kHz因此，蜂鳴器頻率取1kHz6 / 88. 全電路圖000000CKCKCKCKCKCKU20U73ABCDEGABCDEGU14U72ABCDEGABCDEGU3U6X2C6A B CD EGA BC D EG1389495969091929311011112106107108109R5R6RPACK 7180 |?RPACK 7180 |?838485868788899910010110210310410532109543210954111111111111A B C D EF GA B C DE F GO O O O OO OO O O

8、OO O OU19OU22O74LS48NB74LS48NBRRTBII/TBII/A B CDLRBA B CDLRB 7126354712635498 11982971203812112243215432151111111111ABCDOABCDOQQQQCQQQQCU26ARU15RU2111774LS11NDD74LS160NPTARK74LS160NPTARKOLOLA B C DNNLCLA B CDNNLCLE E CE E C11634567091234567091211U25A0113077U41A74LS08NU28AU29A74LS08N74LS32N74LS32N130

9、7912911581U24A11474LS04NU37AU36A74LS32N74LS32N137136131J6J5535455495051 527172736768 6970R3R4RPACK 7180 |?RPACK 7180 |?424344454647 486061626364 656632105432105411119 111111 911A B CD E FGA B CD E FGO O OO O OOO O OO O OOU10OU13O74LS48NB74LS48NBRRTBII/TBII/A B CDLRBA B CDLRB 712635471263548043215432

10、151111111111U7AABCDOABCDOQQQQRCU9QQQQRCU1274LS21N74LS160ND74LS160NDPTARKTARK145OLPOLABCDNNLCLABCDNNLCLEECEEC34567091234567091211U17A074012374LS08NU30AU31A74LS32N74LS32N128118127U16A7874LS04NU35A74LS32N134J4135U40A74LS08N144U34A74LS32NJ3161718 121314153435 363031323330pFR1R2R26-32.768kHzVCC180 |?180

11、|?RPACK 7RPACK 75VU68AC7U69A5 6 78 9 10112324 252627282924424724613121110915141312111091514VCC30pFAB CDEFGA BCDEFG5V74LS04N74LS04NOO OOOOOO OOOOOO21 9076543245U2U51OO74LS48NB74LS48NBKRDTPDCBAIRIRR13R14LANN/LCOEEAB CDLTRBBIA BCDLTRBBICLU387 1 2 63 5 47 1 263 5 41k| ?1k| ?74LS161NOD C B ACRQQQQ5123411

12、11111393192420 212221 91076543KRDTPDCBALANNLCOEECLU3974LS161NODCBACRQQQQ4321543215111111111151234U18AAB CDOA BCDO11111QQ QQCU1Q QQQCU414174LS21NRRVCC74LS160ND74LS160NDP TARKP TARK21 9076543OLOL1A B CDNNLCLA B CDNNLCLE E CE E CRDTPDCBA12400LKCLOAENENU70345679123456912CL17 1037074LS161NOU32ACDCBARQQQQ

13、J774LS32NVCC1511121314U8S04N3914621 91076543140Key = RKLRADNTNPDCBACLCLOEEU71J874LS161NODCBACRQQQQU33AU27A51234Key = K1111174LS32N74LS32NJ9143Key 0= L133J2J1132VCC5VKey = XKey = C15715816000155161CKCK162U23U54A B C D EGA B C D EGKey = VKey = B15A3OAGTB5169U60A16B3OAEQB13A2OALTB714B2U557

14、4LS08N12A111B110A09B0474LS85N1703AGTB2AEQBALTB15A3OAGTB516B3OAEQB137A2OALTB14B212A1U5611B110 A09B04 74LS85NAGTB3AEQB2ALTB00CKCKU64U65ABCDEGABCDEGKey = NKey = MVCCU6774LS30D174J1641155243591A3OAGTB658 7513B3OAEQB7Key = TVCCA2OALTB2425714B25V40U57U59A5612A1U62AJ147611B124110A01721751769B0VCC474LS85NKe

15、y = G74LS32N3AGTB74LS08NR23AEQB2173128k|?ALTB8U52U61A184VCCU6318115A3OAGTB5171R84RSTOUT31B3OAEQB61377DIS14A2OALTB74LS08N1k| ?180B2U586THRBUZZER12A111B12TRI1kHz10A0183 59B0CON4 74LS85N3AGTBC3C4GNDAEQB2LM555CNALTB10nF10nF10016314915016416516616716821621721818213214215223224225219220221222VCCR11R125VRP

16、ACK 7180 |?RPACK 7180 |?2272282292302312323323423523623723823924032105432105411119 111111 911A B CD E FGA B CD EF GO O OO O OOO O OO OO OU46BOU50BO74LS48NIR74LS48NIR/TBITBIA B CDLRBA B CDLRB 71263547126354VCC15915643215432151111111111ABCDOABCDOU11AU53AQQQQCQQQQCU47ARRU48U4974LS00N74LS00N74LS00N74LS1

17、60N PD74LS160N PDTOALRLKTOALRLKA B CDNNLCCA B CDNNLCCEE E E 1783456709123456709121100179177U51A15415374LS266N018919019185186187188196197198192193194195R9R10RPACK 7180 |?RPACK 7180 |?1992002012020320420520620720820921021121232109543210954111111111111A B C D EFGA B CD EFGO O O O OOOO O OO OOOU42BOU45BO74LS48NIR74LS48NIR/TBITBIA B C DLRBA B CDLRB 7126354712635 443215432151111111111ABCDOAB CDOQQQQCQQ