|
數(shù)字電子鐘是一種用數(shù)字顯示秒、分、時、日的計時裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相比，它具有走時準(zhǔn)確，顯示直觀、無機(jī)械傳動裝置等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。小到人們?nèi)粘Ｉ钪械碾娮邮直恚蟮杰囌�、碼頭、機(jī)場等公共場所的大型數(shù)顯電子鐘。 數(shù)字電子鐘由以下幾部分組成：石英晶體振蕩器和分頻器組成的秒脈沖發(fā)生器；校時電路；六十進(jìn)制秒、分計數(shù)器，二十四進(jìn)制（或十二進(jìn)制）計時計數(shù)器；秒、分、時的譯碼顯示部分等。
![2PZ@NUDO~GERD9P)3T~]}G6.png](http://c.51hei.com/d/forum/202005/18/084729c9t0gwwhz9tkvkd9.png "2PZ@NUDO~GERD9P)3T~]}G6.png")
用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計一臺能顯示時、分、秒的數(shù)字電子鐘，要求如下： - 由晶振電路產(chǎn)生1Hz標(biāo)準(zhǔn)秒信號。
- 秒、分為00～59六十進(jìn)制計數(shù)器。
3. 時為00～23二十四進(jìn)制計數(shù)器。 4. 可手動校時：能分別進(jìn)行秒、分、時的校時。只要將開關(guān)置于手動位置，可分別對秒、分、時進(jìn)行手動脈沖輸入調(diào)整或連續(xù)脈沖輸入的校正。 5. 整點(diǎn)報時。整點(diǎn)報時電路要求在每個整點(diǎn)前鳴叫五次低音（500Hz），整點(diǎn)時再嗚叫一次高音（1000Hz）。 1.方案一 - 數(shù)字時鐘由秒信號發(fā)生器、計數(shù)器、譯碼器、顯示器、報時器等組成.
- 數(shù)字時鐘秒信號發(fā)生器由555振蕩器與分頻器構(gòu)成。
- 計數(shù)器采用CD4518，CD4518是十進(jìn)制同步計數(shù)器。而秒計數(shù)器采用的是60進(jìn)制技術(shù)器。所以需要用兩片CD4518，將低位片的RCO端接在高位片的CLK端，且低位片為6進(jìn)制計數(shù)器，高位片為10進(jìn)制計數(shù)器。
- 分計數(shù)器也為60進(jìn)制計數(shù)器，所以也采用60進(jìn)制計數(shù)器來構(gòu)成。也需要用2片CD4518。
- 時為00--23二十四進(jìn)制計數(shù)器。
- 可手動校時：能分別進(jìn)行秒、時、分校時。只要將開關(guān)置于手動位置。可分別對秒、分、時進(jìn)行手動脈沖輸入調(diào)整或連續(xù)脈沖的矯正。
- 整點(diǎn)報時，整點(diǎn)報時電路要求在每個整點(diǎn)鳴叫低音（500HZ),整點(diǎn)在鳴叫一次高音（1000HZ).
- 譯碼器用CD4511構(gòu)成，且管腳與顯示器的對應(yīng)管教對應(yīng)相連接。
2.方案二 1.數(shù)字時鐘由秒信號發(fā)生器、計數(shù)器、譯碼器、顯示器、報時器等組成. 2.數(shù)字時鐘秒信號發(fā)生器由石英晶體振蕩器產(chǎn)生。 3.計數(shù)器采用74Ls161，74LS161是二進(jìn)制同步加法計數(shù)器，一片74ls161可以組成16進(jìn)制以下的任意進(jìn)制分頻器。而秒計數(shù)器采用的是60進(jìn)制技術(shù)器。所以需要用兩片74ls161，將低位片的CO端接在高位片的CLK端，且低位片為6進(jìn)制計數(shù)器，高位片為10進(jìn)制計數(shù)器。 4.分計數(shù)器也為60進(jìn)制計數(shù)器，所以也采用60進(jìn)制計數(shù)器來構(gòu)成。也需要用2片74LS161。 5. 時為00--23二十四進(jìn)制計數(shù)器。 6.可手動校時：能分別進(jìn)行秒、時、分校時。只要將開關(guān)置于手動位置。可分別對秒、分、時進(jìn)行手動脈沖輸入調(diào)整或連續(xù)脈沖的矯正。且在開關(guān)處加上2k歐的上拉電阻，可以減少脈沖抖動。 7.整點(diǎn)報時，整點(diǎn)報時電路要求在每個整點(diǎn)鳴叫低音（500HZ),整點(diǎn)在鳴叫一次高音（1000HZ). 8.譯碼器用CD4511構(gòu)成，且管腳與顯示器的對應(yīng)管教對應(yīng)相連接。（CD4511的5腳接地） 3.方案選則 由于元件清單所限制，選擇方案一 1.邏輯芯片選擇 本實(shí)驗(yàn)的核心時60進(jìn)制計數(shù)器、24進(jìn)制計數(shù)器�？梢圆捎肅D4518級聯(lián)使用。CD4518具有計數(shù)，置數(shù)，清零等功能。一片CD4518可以組成16進(jìn)制以下的任意進(jìn)制分頻器。 譯碼器芯片如下圖  譯碼器真值表  譯碼器芯片如下圖：  譯碼器功能表如下圖：  2．模塊介紹 1.秒60進(jìn)制計數(shù)器 低位片QA、QD構(gòu)成十進(jìn)制計數(shù)器，高位片接在QB、QC構(gòu)成6進(jìn)制計數(shù)器。兩個芯片級聯(lián)構(gòu)成60進(jìn)制計數(shù)器。  低位片QA、QD構(gòu)成十進(jìn)制計數(shù)器，高位片接在QB、QC構(gòu)成6進(jìn)制計數(shù)器。兩個芯片級聯(lián)構(gòu)成60進(jìn)制計數(shù)器。  低位片QA、QD構(gòu)成十進(jìn)制計數(shù)器，高位片接在QB、低位片接QC構(gòu)成3進(jìn)制計數(shù)器。兩個芯片級聯(lián)構(gòu)成23清零計數(shù)器。  采用555振蕩器，調(diào)節(jié)R、C的大小，使其頻率為1HZ，用555組成的電路如下圖所示。接通電源后，電容C被充電，當(dāng)Vc上升到2Vcc/3時，使V0為低電平，同時放電。此時電容C通過R2放電，VC下降，當(dāng)VC下降到1/3時。V0變?yōu)楦唠娖健?/font> 所以振蕩周期為 T=T1+T2=0.7（R1+2R2)C  譯碼器與顯示器對應(yīng)管腳相連接即可。  用蜂鳴器構(gòu)成，整點(diǎn)報時電路要求在每個整點(diǎn)鳴叫低音（500HZ),整點(diǎn)在鳴叫一次高音（1000HZ).因軟件原因，將蜂鳴器換成led燈，其中l(wèi)ed1代表低音，led2代表高音。其中l(wèi)ed1在59分51s,52s,55s,57s,59s會閃爍，led2在0，分0s時會閃爍。  通過對時鐘頻率的改變來實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)功能 下圖：s2接上一級進(jìn)位端，s5接555的信號輸出端，以分鐘為例：因?yàn)樯弦患壍倪M(jìn)位時間為60s，所以當(dāng)s5斷開，s2連接時，分鐘部分要1min才加一，但是將s2斷開，s5連接時，cd4518的信號由60s，加速為1s，這樣極大的加快了cd4518 cp端脈沖的速度，從而實(shí)現(xiàn)自動校準(zhǔn)功能。 
3.仿真總結(jié) 電路圖總仿真見附錄1。 仿真電路能夠完美的完成實(shí)驗(yàn)的問題。當(dāng)通電時，電路啟動，電路初始化11:11:11，通過對每個模塊下的開關(guān)進(jìn)行操作，可以改變數(shù)碼管的數(shù)字，從而達(dá)到自動控制的狀態(tài)，這樣能夠設(shè)置任意時間，當(dāng)分鐘數(shù)為59時，秒針為51s時，時鐘開始led燈開始閃爍（代表蜂鳴器鳴叫），在此之后led燈每隔1s閃爍一次。到整點(diǎn)時，led燈閃爍最后一次，代表整點(diǎn)開始。若想加快時鐘的進(jìn)度，可將555震蕩電路跟換電阻R1，R2，電容Cf即可，將頻率提高就可以更快的完成數(shù)碼管的顯示。 四、硬件搭建及調(diào)試 1.安裝圖 電腦繪制：附錄2 手繪：附錄3 五、設(shè)計總結(jié) 再前期設(shè)計電路圖的時候，我們出現(xiàn)了很多問題，不了解芯片，錯誤的連接管腳，導(dǎo)致仿真錯誤，用CD4518的時候，我們錯誤的理解管腳意思，連錯了線。通過查閱，理解了該芯片，并且應(yīng)用到了該電路圖中來。在555振蕩器的電路中，我們通過一步一步的查閱以及驗(yàn)證最終讓RC的值使其頻率為1HZ.數(shù)碼管我們最開始用的四角的，因?yàn)樘峁┎牧显�，所以我們選用了CD4511譯碼管作為媒介，實(shí)現(xiàn)數(shù)字的轉(zhuǎn)化。在多次修改仿真之后，最終將仿真圖搭建完成。 在畫安裝圖時，先采用手繪得方法來繪制電路圖，結(jié)果效果不佳，因?yàn)殡娐穲D跳線太多，不能很好的用手繪得方法展示出來，于是，便用軟件來繪制，繪制過程雖然枯燥，但是軟件繪出來的圖就是好，人眼能夠清晰分辨出來?xiàng)l線的地方，對焊接有哦巨大的幫助，但是，由于時間原因，沒能把實(shí)物進(jìn)行焊接，這也留下了些許遺憾。
全部資料51hei下載地址 Multisim仿真文件：
數(shù)字時鐘.zip
(1.2 MB, 下載次數(shù): 237)
2020-5-18 08:47 上傳
點(diǎn)擊文件名下載附件
| 
