簡(jiǎn)易數(shù)字時(shí)鐘 hyc

1、鄭州輕工業(yè)學(xué)院電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 題 目： 簡(jiǎn)易數(shù)字時(shí)鐘 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 院 （系）： 電氣信息工程學(xué)院 指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間： 2017年12月31日 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)題目 簡(jiǎn)易數(shù)字時(shí)鐘 專業(yè) 自動(dòng)化15-01 學(xué)號(hào) 姓名 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：主要內(nèi)容1閱讀相關(guān)科技文獻(xiàn)。2學(xué)習(xí)protel軟件的使用。3學(xué)會(huì)整理和總結(jié)設(shè)計(jì)文檔報(bào)告。4學(xué)習(xí)如何查找器件手冊(cè)及相關(guān)參數(shù)。技術(shù)要求1. 利用市場(chǎng)常見(jiàn)的晶振頻率，分頻出1HZ的頻率。2. 電路能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)鐘的功能，并可以切換12或24小時(shí)制。3. 電路能夠顯示時(shí)間。主要參考資料1何小艇，電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，浙江大學(xué)出版社，2

2、001年6月2姚福安，電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐，山東科學(xué)技術(shù)出版社，2001年10月3王澄非，電路與數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)實(shí)踐，東南大學(xué)出版社，1999年10月4李銀華，電子線路設(shè)計(jì)指導(dǎo)，北京航空航天大學(xué)出版社，2005年6月5康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)，高教出版社，2003完 成 期 限： 2017年12月31日 指導(dǎo)教師簽章： 專業(yè)負(fù)責(zé)人簽章： 2017年12月25日目 錄課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)I目 錄II摘 要IV1 概述12 設(shè)計(jì)方案22.1 555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器電路22.2 分頻電路32.3 計(jì)數(shù)電路42.4 譯碼顯示電路72.5 校時(shí)電路83 具體實(shí)際電路113.1 多諧振蕩器113.2 分頻器

3、123.3 計(jì)數(shù)器123.4 譯碼顯示143.5 校時(shí)電路143.6 總電路144 結(jié)論165 總結(jié)17參考文獻(xiàn)18附錄一 元器件清單19附錄二 總電路圖20 簡(jiǎn)易數(shù)字時(shí)鐘摘 要本設(shè)計(jì)主要是基于電子電路的電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)，通過(guò)proteus進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行編輯設(shè)計(jì)電路。本設(shè)計(jì)主要利用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器來(lái)輸出一個(gè)計(jì)時(shí)脈沖信號(hào)，然后經(jīng)由分頻器進(jìn)行使分頻脈沖信號(hào)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的秒脈沖信號(hào)，再利用增計(jì)數(shù)器，構(gòu)成60、24、12進(jìn)制計(jì)數(shù)器,在采用譯碼器進(jìn)行譯碼，并把信號(hào)傳給八位共陰極數(shù)碼管進(jìn)行顯示。本設(shè)計(jì)帶有開(kāi)關(guān)校正模式，通過(guò)組合邏輯電路對(duì)時(shí)鐘的“秒”、“分”、“時(shí)”進(jìn)行校時(shí)，為避免校時(shí)

4、中機(jī)械開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的抖動(dòng)，所以在校時(shí)電路中加入RS鎖存器，開(kāi)關(guān)每按壓一次，輸出信號(hào)改變一次。關(guān)鍵詞 555構(gòu)成的多諧振蕩器 分頻器 計(jì)數(shù)器 譯碼器 數(shù)碼管 1 概述數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無(wú)機(jī)械裝置，具有更更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)方法有許多種，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)電子鐘等等。這些方法都各有其特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)主要是利用電子器件進(jìn)行組裝設(shè)計(jì)數(shù)字電子鐘。設(shè)計(jì)中的數(shù)字電子鐘使用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器產(chǎn)生

5、計(jì)時(shí)脈沖信號(hào)，通過(guò)分頻器（74LS90集成芯片）使脈沖信號(hào)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的秒脈沖信號(hào)即產(chǎn)生頻率為1HZ的信號(hào)。秒、分、時(shí)分別為60、60和24、12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。秒、分均為六十進(jìn)制，即顯示0059，它們的個(gè)位為十進(jìn)制，十位為六進(jìn)制。分秒功能的實(shí)現(xiàn)是用兩片74LS161組成60進(jìn)制遞增計(jì)數(shù)器。時(shí)為二十四進(jìn)制和十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，二十四進(jìn)制顯示為0023， 當(dāng)十進(jìn)位計(jì)到2，而個(gè)位計(jì)到4時(shí)清零，就為二十四進(jìn)制。十二進(jìn)制顯示為0011， 當(dāng)十進(jìn)位計(jì)到1，而個(gè)位計(jì)到2時(shí)清零，就為十二進(jìn)制。時(shí)功能的實(shí)現(xiàn)也是用兩片74LS161組成24進(jìn)制和12進(jìn)制遞增計(jì)數(shù)器。對(duì)計(jì)數(shù)信號(hào)采用74LS48集成芯片實(shí)現(xiàn)譯碼，使用8個(gè)共陰極

6、八段數(shù)碼管顯示時(shí)，分，秒的計(jì)數(shù)。通過(guò)組合邏輯電路對(duì)時(shí)鐘的“分”，“時(shí)”進(jìn)行校時(shí)，為避免校時(shí)中機(jī)械開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的抖動(dòng)，所以在校時(shí)電路中加入延遲消抖電路，開(kāi)關(guān)每按壓一次，輸出信號(hào)改變一次。2 設(shè)計(jì)方案 1、利用中小規(guī)模集成電路進(jìn)行設(shè)計(jì)電子鐘；2、利用單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)是利用中小規(guī)模電子器件進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要分為以下幾部分電路（如圖1）。圖1 設(shè)計(jì)框圖2.1 555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器電路 電路組成圖2 555多諧振蕩器用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器電路如圖2所示：圖中電容C、電阻R1和R2作為振蕩器的定時(shí)元件，決定著輸出矩形波正、負(fù)脈沖的寬度。定時(shí)器的觸發(fā)輸入端（2腳）和閥值輸入端（6腳）與電容相連

7、；集電極開(kāi)路輸出端（7腳）接R1、R2相連處，用以控制電容C的充、放電；外界控制輸入端（5腳）通過(guò)0.01uF電容接地。2.1.2 工作原理圖3 555多諧振蕩器原理圖電路接通電源的瞬間，由于電容C來(lái)不及充電，Vc=0v，所以555定時(shí)器狀態(tài)為1，輸出Vo為高電平。同時(shí)，集電極輸出端（7腳）對(duì)地?cái)嚅_(kāi)，電源Vcc對(duì)電容C充電，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)I，此后，電路周而復(fù)始地產(chǎn)生周期性的輸出脈沖。多諧振蕩器兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間取決于RC充、放電回路的參數(shù)。暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間，即輸出Vo的正向脈沖寬度T1T10.7*(R1+R2)C （2-1）暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間，即輸出Vo的負(fù)向脈沖寬度T2T20.7*R2*C

8、（2-2）電路如此周而復(fù)始，所以在電路的輸出端就得到一個(gè)周期性的矩形波。其波形如圖3所示，其振蕩頻率ff=1/(T1+T2)1.43/(R1+2*R2)C (2-3) 所以，可以利用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器來(lái)輸出一個(gè)一定頻率的波，為之后的計(jì)數(shù)部分做準(zhǔn)備。2.2 分頻電路由于振蕩器產(chǎn)生的頻率很高，要得到標(biāo)準(zhǔn)的秒脈沖信號(hào)，需要分頻電路。本設(shè)計(jì)由集成電路555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)。所以本設(shè)計(jì)采用了74LS90集成芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)分頻。74LS90 為中規(guī)模 TTL 集成計(jì)數(shù)器 ，可實(shí)現(xiàn)二分頻、五分頻和十分頻等功能，它由一個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)五進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成。計(jì)數(shù)脈沖從輸入，若為輸出時(shí)實(shí)

9、現(xiàn)二分頻；當(dāng)與相連，作為輸出端時(shí)，電路實(shí)現(xiàn)十分頻。本設(shè)計(jì)利用的是其十分頻。如圖4。圖4 分頻器2.3 計(jì)數(shù)電路秒信號(hào)經(jīng)秒計(jì)數(shù)器、分計(jì)數(shù)器、時(shí)計(jì)數(shù)器之后。分別得到顯示電路，以便實(shí)現(xiàn)用數(shù)字顯示時(shí)、分、秒的要求?！懊搿焙汀胺帧庇?jì)數(shù)器應(yīng)為六十進(jìn)制，而“時(shí)”計(jì)數(shù)器應(yīng)為二十四進(jìn)制和十二進(jìn)制兩種模式。要實(shí)現(xiàn)這一要求，可選用的中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器較多，本設(shè)計(jì)利用的是74ls161計(jì)數(shù)器，如圖5。圖5 計(jì)數(shù)器其各引腳功能如下表1。表1 功能圖2.3.1 六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器由分頻器來(lái)的脈沖信號(hào)，首先送到“秒”計(jì)數(shù)器進(jìn)行累加，秒計(jì)數(shù)器應(yīng)完成一分鐘之內(nèi)的秒數(shù)目的累加，并達(dá)到60秒時(shí)產(chǎn)生一個(gè)向分鐘的進(jìn)位信號(hào)。因此，可以選用兩片

10、74LS161集成芯片組成60進(jìn)制計(jì)數(shù)器。其中，“秒”個(gè)位為十進(jìn)制，“秒”十位為六進(jìn)制，電路如圖6。圖6 60進(jìn)制CR（MR）接高電平，秒信號(hào)脈沖從CLK端輸入進(jìn)行十進(jìn)制記數(shù)，滿十輸出進(jìn)位信號(hào)，即U9中的=1010時(shí)計(jì)數(shù)器清零，同時(shí)輸出進(jìn)位信號(hào)，此信號(hào)用于控制秒十位計(jì)數(shù)器的記數(shù)。秒十位計(jì)數(shù)器為六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，Q1、Q2的輸出端通過(guò)與非門(mén)輸出構(gòu)成清零復(fù)位信號(hào)給CR（MR）端，當(dāng)U10中的=0110時(shí)計(jì)數(shù)器清零，從而構(gòu)成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，同時(shí)輸出向“分”計(jì)數(shù)器的進(jìn)位信號(hào)。分計(jì)數(shù)器的組成電路與秒計(jì)數(shù)器的組成電路完全相同。不過(guò)進(jìn)入CP的脈沖信號(hào)為秒十位進(jìn)位信號(hào)輸入的信號(hào)。2.3.2 24進(jìn)制計(jì)數(shù)器當(dāng)數(shù)字電子

11、鐘采用24小時(shí)制計(jì)時(shí)模式時(shí)，在“時(shí)”計(jì)數(shù)上采取二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。由“分”十位進(jìn)位的脈沖信號(hào)，首先送到“時(shí)”個(gè)位計(jì)數(shù)器，“時(shí)”個(gè)位計(jì)數(shù)器由74LS161集成芯片構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)信號(hào)滿10向十位進(jìn)位，“時(shí)”十位也是用74LS161芯片構(gòu)成3進(jìn)制計(jì)數(shù)器，當(dāng)且僅當(dāng)十位為2且各位為4時(shí)，歸零，電路如圖7。由圖可知，來(lái)自“分”十位的進(jìn)位信號(hào)進(jìn)入“時(shí)”個(gè)位計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器滿10清零，即當(dāng)計(jì)數(shù)器U19的=1010時(shí)，同時(shí)向“時(shí)”十位計(jì)數(shù)器送入脈沖信號(hào)。當(dāng)U20中的=0100且U19中的=0010時(shí)，計(jì)數(shù)器U19，U20同時(shí)清零，即完成24進(jìn)制計(jì)數(shù)。圖7 24進(jìn)制2.3.3 12進(jìn)制計(jì)數(shù)器當(dāng)數(shù)字電子鐘采用12

12、小時(shí)制計(jì)時(shí)模式時(shí)，在“時(shí)”計(jì)數(shù)上采取十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。由“分”十位進(jìn)位的脈沖信號(hào)，首先送到“時(shí)”個(gè)位計(jì)數(shù)器，“時(shí)”個(gè)位計(jì)數(shù)器由74LS161集成芯片構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)信號(hào)滿10向十位進(jìn)位，“時(shí)”十位也是用74LS161芯片構(gòu)成2進(jìn)制計(jì)數(shù)器，當(dāng)且僅當(dāng)十位為1且各位為2時(shí)，歸零，電路如圖8。由圖可知，來(lái)自“分”十位的進(jìn)位信號(hào)進(jìn)入“時(shí)”個(gè)位計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器滿10清零，即當(dāng)計(jì)數(shù)器U25的=1010時(shí)，同時(shí)向“時(shí)”十位計(jì)數(shù)器送入脈沖信號(hào)。當(dāng)U25中的=0100且U26中的=0010時(shí)，計(jì)數(shù)器，同時(shí)清零，即完成24進(jìn)制計(jì)數(shù)。圖8 12進(jìn)制2.4 譯碼顯示電路譯碼是把給定的代碼進(jìn)行翻譯, 將時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器輸

13、出的四位二進(jìn)制代碼翻譯為相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù), 并通過(guò)LED 顯示器顯示, 通常LED 顯示器與譯碼器是配套使用的。選用器件時(shí)應(yīng)當(dāng)注意譯碼器和顯示器件相互配合。一是驅(qū)動(dòng)功率要足夠大，二是邏輯電平要匹配。秒計(jì)數(shù)器、分計(jì)數(shù)器、和時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)分別輸送給各自的顯示譯碼器74LS48，在數(shù)送給各自的數(shù)碼管，顯示出時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)。輸入A3 、A2 、 A1和 A0接收四位二進(jìn)制碼，輸出ag為高電平有效，可直接驅(qū)動(dòng)共陰極顯示器，三個(gè)輔助控制端，以增強(qiáng)器件的功能，擴(kuò)大器件應(yīng)用。74LS48具有的邏輯功能有（1）7 段譯碼功能（LT=1，RBI=1）在燈測(cè)試輸入端（LT）和動(dòng)態(tài)滅零輸入端（RBI）都接無(wú)效電平時(shí)，

14、輸入 DCBA 經(jīng) 7448譯碼，輸出高電平有效的 7 段字符顯示器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，顯示相應(yīng)字符。除 DCBA = 0000外，RBI 也可以接低電平，見(jiàn)表 1 中 116 行。（2）消隱功能（BI=0）此時(shí) BI/RBO 端作為輸入端，該端輸入低電平信號(hào)時(shí)，表 1 倒數(shù)第 3 行，無(wú)論 LT 和 RBI輸入什么電平信號(hào)，不管輸入 DCBA 為什么狀態(tài)，輸出全為“0”，7 段顯示器熄滅。該功能主要用于多顯示器的動(dòng)態(tài)顯示。（3）燈測(cè)試功能（LT = 0）此時(shí) BI/RBO 端作為輸出端， 端輸入低電平信號(hào)時(shí)，表 1 最后一行，與 及 DCBA 輸入無(wú)關(guān)，輸出全為“1”，顯示器 7 個(gè)字段都點(diǎn)亮。該功

15、能用于 7 段顯示器測(cè)試，判別是否有損壞的字段。（4）動(dòng)態(tài)滅零功能（LT=1，RBI=1）此時(shí) BI/RBO 端也作為輸出端，LT 端輸入高電平信號(hào)，RBI 端輸入低電平信號(hào)，若此時(shí)DCBA = 0000，表 1 倒數(shù)第 2 行，輸出全為“0”，顯示器熄滅，不顯示這個(gè)零。DCBA0，則對(duì)顯示無(wú)影響。該功能主要用于多個(gè) 7 段顯示器同時(shí)顯示時(shí)熄滅高位的零。圖9 譯碼顯示電路本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路如圖9所示為計(jì)數(shù)、譯碼顯示電路。2.5 校時(shí)電路2.5.1 “時(shí)”、“分”校正通常情況下，時(shí)鐘開(kāi)始計(jì)時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間不同，時(shí)鐘采用輸入脈沖信號(hào)給“時(shí)”，“分”校正，電路如圖10。由圖2-11可知，當(dāng)開(kāi)關(guān)S向上閉合時(shí)，

16、時(shí)鐘正常計(jì)數(shù)，當(dāng)開(kāi)關(guān)向下閉合（手動(dòng)閉合）時(shí)，每按壓一次輸出一個(gè)脈沖，即計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)增加1。在按壓按開(kāi)關(guān)鍵時(shí)，由于機(jī)械開(kāi)關(guān)的接觸抖動(dòng)，往往在幾十毫秒內(nèi)電壓會(huì)出現(xiàn)多次抖動(dòng)，相當(dāng)于連續(xù)出現(xiàn)了幾個(gè)脈沖信號(hào)。顯然，用這樣的開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的信號(hào)直接作為電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)可能導(dǎo)致電路產(chǎn)生錯(cuò)誤動(dòng)作，這些情況下是不允許的。為了消除開(kāi)關(guān)的接觸抖動(dòng)，因此在機(jī)械開(kāi)關(guān)與被驅(qū)動(dòng)電路間接接入一個(gè)基本RS觸發(fā)器。當(dāng)S為 0， R1（即開(kāi)關(guān)向下閉合時(shí)），可得出CPl， 0。當(dāng)按壓按鍵時(shí)，開(kāi)關(guān)向上閉合，S1，R0，可得出 CP0，1，改變了輸出信號(hào)的狀態(tài)。若由于機(jī)械開(kāi)關(guān)的接觸抖動(dòng)，則R的狀態(tài)會(huì)在0和1之間變化多次，若 Rl，由于A0，因此G

17、2（A）門(mén)仍然是“有低出高”，不會(huì)影響輸出的狀態(tài)。同理，當(dāng)松開(kāi)按鍵時(shí)， S端出現(xiàn)的接觸抖動(dòng)亦不會(huì)影響輸出的狀態(tài)。因此，圖7所示的電路，開(kāi)關(guān)每按壓一次，輸出信號(hào)CP僅發(fā)生一次變化。這樣就可以對(duì)時(shí)鐘的“時(shí)”，“分”進(jìn)行手動(dòng)校正。圖10 校時(shí)電路2.5.2 “秒”校正為使時(shí)鐘具有更加準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)，可采用等待校時(shí)對(duì)”秒“進(jìn)行校正。如圖11。圖11 秒控制當(dāng)開(kāi)關(guān)SW1閉合時(shí)，時(shí)鐘正常計(jì)數(shù)；當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，時(shí)鐘可以進(jìn)行對(duì)“秒”的校正，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間與時(shí)鐘顯示的時(shí)間相同時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)SW1，這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)“秒”的校正。3 具體實(shí)際電路3.1 多諧振蕩器振蕩器是數(shù)字電子鐘各位計(jì)數(shù)的基本時(shí)鐘信號(hào)，要求產(chǎn)生

18、的時(shí)鐘信號(hào)必須頻率穩(wěn)定和精確。所以本設(shè)計(jì)采用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器來(lái)實(shí)現(xiàn)。555定時(shí)器是一個(gè)典型的模數(shù)混合電路，具有模擬器件（運(yùn)算放大器），又有數(shù)字器件（觸發(fā)器），還有非門(mén)等組成，555定時(shí)器集成塊有8個(gè)引腳，1腳、G N D 地端，2腳、低電平觸發(fā)端，3腳、輸出端，4腳、復(fù)位端，6腳、高電平觸發(fā)端，7腳、放電端，8腳、正電源端（518V），5腳一般不用，外接0.01uF的電容器，起到一個(gè)濾波的作用和防止干擾信號(hào)的竄入。6腳是運(yùn)算放大器C 1 的反相輸入端，C 1 開(kāi)環(huán)運(yùn)行，它的特性如果5腳電壓高于6腳運(yùn)算放大器C 1 輸出的是高電平，5腳電壓低于6腳C 1 比較器輸出的是低電平，所以運(yùn)

19、算放大器C 2 也是一個(gè)比較器。本設(shè)計(jì)電路中，有電容2個(gè)，555定時(shí)器構(gòu)成的振蕩器1個(gè)，電阻2個(gè)，如下圖12所示。圖12 555多諧振蕩器（仿真圖）3.2 分頻器555振蕩器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)頻率10HZ,要得到的秒脈沖信號(hào),則需要分頻,圖中采用1個(gè)計(jì)數(shù)器組成分頻器。每塊的輸出脈沖信號(hào)為輸人信號(hào)的十分頻,則的輸人脈沖信號(hào)通過(guò)分頻正好獲得 1秒脈沖信號(hào),秒信號(hào)送到計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖端進(jìn)行計(jì)數(shù)。74LS90是異步二五十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，它既可以作二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，又可以作五進(jìn)制和十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。通過(guò)不同的連接方式，74LS90可以實(shí)現(xiàn)四種不同的邏輯功能；而且還可借助R0(1)、R0(2)對(duì)計(jì)

20、數(shù)器清零，借助S9(1)、S9(2)將計(jì)數(shù)器置9。其具體功能詳述如下：(1)計(jì)數(shù)脈沖從CP1輸入，QA作為輸出端，為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。(2)計(jì)數(shù)脈沖從CP2輸入，QDQCQB作為輸出端，為異步五進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。(3)若將CP2和QA相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP1輸入，QD、QC、QB、QA作為輸出端，則構(gòu)成異步8421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。(4)若將CP1與QD相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP2輸入，QA、QD、QC、QB作為輸出端， 則構(gòu)成異步5421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。(5)清零、置9功能。本設(shè)計(jì)使用方法如圖13所示。圖13 分頻器（仿真圖）3.3 計(jì)數(shù)器3.3.1 秒計(jì)數(shù)器555多諧振蕩電路所得的信號(hào)經(jīng)過(guò)分頻電路

21、后得到頻率為1Hz的時(shí)鐘信號(hào)，可以把此1Hz的時(shí)鐘信號(hào)作為秒位的時(shí)鐘信號(hào)。利用74LS161芯片采用同步置數(shù)方法，設(shè)計(jì)成一個(gè)60進(jìn)制計(jì)數(shù)器。電路如圖14。60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，由兩部分組成，一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，一個(gè)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。這樣，個(gè)位與十位組合而成的就是一個(gè)60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，CLK為時(shí)鐘信號(hào)。圖14 60進(jìn)制（仿真圖）3.3.2 分計(jì)數(shù)器分位是以秒位的進(jìn)位信號(hào)作為時(shí)鐘信號(hào)，也是組成一個(gè)60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，也由2片74LS161構(gòu)成。個(gè)位C十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，十位一個(gè)60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，與秒位不同的只是分位的時(shí)鐘信號(hào)是秒位的進(jìn)位信號(hào)。電路如圖14。3.3.3 時(shí)24進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí)位的時(shí)鐘信號(hào)是分位的進(jìn)位信號(hào)，利用74

22、LS161組成24進(jìn)制計(jì)數(shù)器個(gè)位是一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用Q3端作為十位的時(shí)鐘信號(hào)。用十位的0010狀態(tài)和個(gè)位的0100狀態(tài)共同來(lái)對(duì)十位與個(gè)位清零。電路如圖7。3.3.4 時(shí)12進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí)位的時(shí)鐘信號(hào)是分位的進(jìn)位信號(hào)，利用74LS161組成12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。個(gè)位是一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用Q3端作為十位的時(shí)鐘信號(hào)。用十位的0001狀態(tài)和個(gè)位的0010狀態(tài)共同來(lái)對(duì)十位與個(gè)位清零。電路如圖8。3.4 譯碼顯示譯碼顯示電路是將各計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)情況直觀地顯示出來(lái)。由于用74LS161設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)器輸出是8421BCD碼，所以可以用74LS48與2位共陰極數(shù)碼管這個(gè)組合來(lái)實(shí)現(xiàn)譯碼顯示功能。顯示譯碼器，該譯碼器是一個(gè)對(duì)8

23、421BCD碼譯碼輸出高電平有效的譯碼器。以秒位為例的譯碼顯示電路如圖9，分位，時(shí)位原理一樣。3.5 校時(shí)電路校時(shí)電路用于調(diào)節(jié)時(shí)間。3個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)時(shí)、分、秒的功能，由于機(jī)械開(kāi)關(guān)在接通時(shí)會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)現(xiàn)象，所以需要加一個(gè)去抖動(dòng)電路，可以用RS觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)。電路如圖15。圖中，去機(jī)械開(kāi)關(guān)抖動(dòng)電路輸出信號(hào)與秒位進(jìn)位信號(hào)加一個(gè)非門(mén)，作為分位的時(shí)鐘信號(hào)。圖15 校時(shí)電路（仿真圖）3.6 總電路將555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩電路，分頻電路，秒位，分位，時(shí)位計(jì)數(shù)器電路，顯示譯碼電路，校時(shí)電路，這些模塊相連接，組成總的設(shè)計(jì)電路，即數(shù)字電子鐘電路。如附錄二所示。本設(shè)計(jì)利用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器和分頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)秒

24、脈沖的產(chǎn)生，所以可以實(shí)現(xiàn)電子鐘正常的顯示時(shí)間，并可以轉(zhuǎn)換12時(shí)進(jìn)制與24時(shí)進(jìn)制，另外，還可以實(shí)現(xiàn)調(diào)時(shí)校正時(shí)間，可以精確到秒位。4 結(jié)論此電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)是利用Proteus仿真軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，基本上實(shí)現(xiàn)了課程設(shè)計(jì)上要求實(shí)現(xiàn)的功能。 硬件部分有4個(gè)按鍵，當(dāng)按鍵1按下時(shí)，555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生的脈沖經(jīng)分頻器分頻進(jìn)入秒計(jì)數(shù)器，秒表開(kāi)始計(jì)時(shí)；同時(shí)此按鍵也是調(diào)節(jié)秒時(shí)間的按鍵，當(dāng)電子時(shí)鐘運(yùn)行中秒位誤差較大時(shí)，可以打開(kāi)按鍵1，待到電子鐘的秒表與實(shí)際時(shí)間一致時(shí)在閉合按鍵1，這樣電子時(shí)鐘秒位的誤差就消除了。按鍵2是電子鐘分位的調(diào)節(jié)按鍵，當(dāng)電子時(shí)鐘分位誤差較大時(shí)，調(diào)節(jié)按鍵2，每按下按鍵一下，電子時(shí)鐘分位加

25、一，以此來(lái)消除電子時(shí)鐘分位的誤差。按鍵3是電子鐘時(shí)位的調(diào)節(jié)按鍵，當(dāng)電子時(shí)鐘時(shí)位誤差較大時(shí)，調(diào)節(jié)按鍵3，每按下按鍵一下，電子時(shí)鐘時(shí)位加一，以此來(lái)消除電子時(shí)鐘分位的誤差。按鍵4是用來(lái)轉(zhuǎn)換時(shí)位24時(shí)制與12時(shí)制。對(duì)于此次設(shè)計(jì)，并不是一帆風(fēng)順的。在調(diào)試階段出現(xiàn)了一些些的小問(wèn)題。1.在想好如何設(shè)計(jì)電路后準(zhǔn)備進(jìn)行Proteus仿真軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，但是發(fā)現(xiàn)自己電腦上Proteus軟件竟然安裝不上，然后開(kāi)始百度相關(guān)問(wèn)題，然后找不同版本的安裝包進(jìn)行試驗(yàn)，在經(jīng)過(guò)一個(gè)上午的查找終于解決了這個(gè)問(wèn)題，安裝上了Proteus8.6版本。2.開(kāi)始剛啟動(dòng)時(shí)，電子鐘不可以自己進(jìn)行計(jì)時(shí)，只有按下秒、分、時(shí)的按鍵時(shí)，電子鐘才能開(kāi)

26、始及時(shí)。然后我就開(kāi)始嘗試排查一些元器件有沒(méi)有接錯(cuò)的問(wèn)題，后來(lái)發(fā)現(xiàn)因?yàn)榘存I可以手動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)機(jī)，說(shuō)明計(jì)數(shù)器、譯碼顯示、校正電路部分等沒(méi)有問(wèn)題，所以問(wèn)題只能是處在秒脈沖的輸出部分，然后開(kāi)始排查555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器與分頻器，最后發(fā)現(xiàn)問(wèn)題是出在了555定時(shí)器上，因?yàn)?55定時(shí)器上的電阻與電容的數(shù)值不合適，導(dǎo)致輸出不了秒脈沖，以至于電子鐘不能自動(dòng)工作。 3.在電子鐘電路剛開(kāi)始啟動(dòng)仿真軟件進(jìn)行仿真時(shí)，秒、分、時(shí)的十位顯示的都是1而不是0，當(dāng)對(duì)于電路來(lái)說(shuō)，初始狀態(tài)下數(shù)碼管應(yīng)該都顯示的是0而不是1，所以此時(shí)電路還是存在一些小問(wèn)題的。然后我開(kāi)始排查電子鐘電路的各個(gè)部分，但是卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何一個(gè)地方有問(wèn)題，我就

27、繼續(xù)開(kāi)始想這個(gè)問(wèn)題出在了那里。直到一次我偶然的找元器件時(shí)發(fā)現(xiàn)了同樣是與非門(mén)但其型號(hào)卻不相同，接著我就開(kāi)始嘗試用4011的與非門(mén)替換掉了原來(lái)用到74LS00，然后電路就神奇的回復(fù)了正常，所以這個(gè)問(wèn)題的出現(xiàn)是因?yàn)樵骷倪x擇沒(méi)做好。5 總結(jié) 對(duì)于課程設(shè)計(jì)的要求基本完成：電子鐘的顯示、調(diào)時(shí)、轉(zhuǎn)換24時(shí)制與12時(shí)制。電子鐘的顯示功能，精確度完全可以滿足日常生活顯示時(shí)間的需要；調(diào)時(shí)功能，方便快捷；12與24時(shí)制轉(zhuǎn)換功能，簡(jiǎn)單好用。但是由于此次設(shè)計(jì)時(shí)間較短，來(lái)不及購(gòu)買(mǎi)并組裝實(shí)物，不過(guò)，我相信，如果時(shí)間充足，我完全可以把實(shí)物做出來(lái)，并正常的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)需要滿足的要求，并進(jìn)一步改進(jìn)。 另外，在本次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)了很多問(wèn)題，雖然以前沒(méi)做過(guò)這樣的設(shè)計(jì)，但通過(guò)這次設(shè)計(jì)我學(xué)會(huì)了很多東西。首先是在設(shè)計(jì)某些模塊的時(shí)候無(wú)法把握住整體時(shí)，可以先進(jìn)行小部分功能的實(shí)現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，雖然可能會(huì)多花一些時(shí)間，但這比空想要有效的多；然后是電路盡可能的連線有序，模塊之間關(guān)系清楚，既利于自己修改，也利于與別人交流。如果電路亂的連自己都看不懂，那還如何改進(jìn)和擴(kuò)展；接下來(lái)是很多難點(diǎn)的突破都來(lái)自于與同學(xué)的交流，交流使自己獲得更