CD4518簡易數(shù)字計(jì)時(shí)電路 含Proteus仿真原理圖

要求：設(shè)計(jì)一簡易的計(jì)時(shí)裝置。能顯示“小時(shí)”（0~23 時(shí)）、分（0~59 分）和秒（0~59 秒）。小時(shí)、分、 秒的十位的零均不予以現(xiàn)實(shí)。

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2023-5-21 17:53 上傳

“時(shí)、分、秒”計(jì)時(shí)器采用 CD4518 分別構(gòu)成二十四進(jìn)制（”時(shí)”計(jì)時(shí)器）和六十進(jìn)制（“分、秒” 計(jì)時(shí)器）計(jì)數(shù)器，一個(gè) 4518 芯片里有 2 個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，采用異步計(jì)數(shù)，反饋置零的方法即可達(dá)到 60 進(jìn) 制的計(jì)數(shù)器。

在剛接通電源或者時(shí)鐘走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，則需要進(jìn)行時(shí)間的校準(zhǔn)。置開關(guān)在手動位置，分別對“時(shí)、 分”單獨(dú)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)脈沖由單次脈沖或連續(xù)脈沖輸入。校時(shí)電路由與非門和兩個(gè)開關(guān)組成，實(shí)現(xiàn)“時(shí)、分” 的校準(zhǔn)。

2KHz 的脈沖，然后用 CD4518 進(jìn)行分頻，在分頻電路中先進(jìn)行三次 10 分頻，CD4518 使用 EN 使能端進(jìn)行分 頻，然后進(jìn)行 2 分頻，用 CP 脈沖端，使頻率分到1Hz。

計(jì)數(shù)原理：時(shí)間計(jì)數(shù)電路由秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器,分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器及時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器 電路構(gòu)成，其中秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器，分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器為 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，而根據(jù)設(shè)計(jì)要求，時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器為 24 進(jìn)制計(jì)數(shù)器。

CD4518 是二、十進(jìn)制（8421 編碼）同步加計(jì)數(shù)器，內(nèi)含兩個(gè)單元的加計(jì)數(shù)器。每單個(gè)單元有兩個(gè)時(shí) 鐘輸入端 CLK 和 EN，可用時(shí)鐘脈沖的上升沿或下降沿觸發(fā)。可知，若用 ENABLE 信號下降沿觸發(fā)，觸發(fā)信 號由 EN 端輸入，CLK 端置“0”；若用 CL℃K 信號上升沿觸發(fā)，觸發(fā)信號由 CL℃K 端輸入，ENABLE 端置“1”。 RESET 端是清零端，RESET 端置“1”時(shí)，計(jì)數(shù)器各端輸出端 Q1～Q4 均為“0”，只有 RESET 端置“0”時(shí)， CD4518 才開始計(jì)數(shù)。CD4518 是一個(gè)同步加計(jì)數(shù)器，在一個(gè)封裝中含有兩個(gè)可互換二/十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其功 能引腳分別為 1～7 和 9～{15}。該 CD4518 計(jì)數(shù)器是單路系列脈沖輸入（1 腳或 2 腳；9 腳或10 腳），4

路 BCD 碼信號輸出（3 腳～6 腳；{11}腳～{14}腳）。

CD4518 采用并行進(jìn)位方式，只要輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖，計(jì)數(shù)單元 Q1 翻轉(zhuǎn)一次；當(dāng) Q1 為 1，Q4 為 0 時(shí)， 每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖，計(jì)數(shù)單元 Q2 翻轉(zhuǎn)一次；當(dāng)Q1=Q2=1 時(shí)，每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖 Q3 翻轉(zhuǎn)一次；當(dāng) Q1=Q2=Q3=1 或 Q1=Q4=1 時(shí)，每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖 Q4 翻轉(zhuǎn)一次。這樣從初始狀態(tài)（“0”態(tài)）開始計(jì)數(shù)，每 輸入 10 個(gè)時(shí)鐘脈沖，計(jì)數(shù)單元便自動恢復(fù)到“0”態(tài)。若將第一個(gè)加計(jì)數(shù)器的輸出端 Q4A 作為第二個(gè)加計(jì) 數(shù)器的輸入端 ENB 的時(shí)鐘脈沖信號，便可組成兩位8421 編碼計(jì)數(shù)器，依次下去可以進(jìn)行多位串行計(jì)數(shù)。

CD4518 有兩個(gè)時(shí)鐘輸入端 CP 和 EN，若用時(shí)鐘上升沿觸發(fā),信號由 CP 輸入，此時(shí) EN 端為高電平（1），

若用時(shí)鐘下降沿觸發(fā)，信號由 EN 輸入，此時(shí) CP 端為低電平（0），同時(shí)復(fù)位端 Cr 也保持低電平（0）， 只有滿足了這些條件時(shí)，電路才會處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，否則沒辦法工作。

圖 2.1.2-1 74LS00 引腳圖                                  圖 2.1.2-2 74LS00 符號

部為高電平時(shí)，輸出端才是低電平（即有“0”得“1”，全“1”得“0”）。其邏輯表達(dá)式為Y = AB 。

圖 2.3-1(a)是共陰式 LED 數(shù)碼管的原理圖，圖 2.3-1(b)是其表示符號。使用時(shí)，公共陰極接地，7 個(gè) 陽極 a~g 由相應(yīng)的 BCD 七段譯碼器來驅(qū)動(控制)，如圖 2.3-1(c)所示。圖中，電阻是上拉電阻，也稱限流 電阻，當(dāng)譯碼器內(nèi)部帶有上拉電阻時(shí)，則可省去。數(shù)字顯示譯碼器的種類很多，現(xiàn)已有將計(jì)數(shù)器、鎖存器、 譯碼驅(qū)動電路集于一體的集成器件，還有連同數(shù)碼顯示器也集成在一起的電路可供選用。

示)，也稱 4—7 譯碼器。若用它驅(qū)動共陰 LED 數(shù)碼管，則輸出應(yīng)為高有效，即輸出為高(1)時(shí)，相應(yīng)顯示 段發(fā)光。例如，當(dāng)輸入 8421 碼 DCBA=O100 時(shí)，應(yīng)顯示，即要求同時(shí)點(diǎn)亮 b、c、f、g 段，熄滅 a、d、e 段， 故譯碼器的輸出應(yīng) Fa~Fg=0110011，這也是一組代碼，常稱為段碼。同理，根據(jù)組成 0~9 這 10 個(gè)字形的要 求可以列出 8421BCD 七段譯碼器的真值表。

工作原理：

在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時(shí)，則電壓比較器 C1 的同相輸入端的電壓為 2VCC/3，C2 的反 相輸入端的電壓為 VCC/3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于 VCC/3，則比較器 C2 的輸出為 0，可使 RS 觸發(fā)器 置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時(shí) TR 端的電壓大于 VCC/3，則 C1 的輸 出為 0，C2 的輸出為 1，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為低電平。

端，只需分別連到 BCD-SEG 的四邊即可；7 是置位端，連到地線或者懸掛，因?yàn)槊氲膫�(gè)位是十進(jìn)制,不需要 使用置位；4518 輸出端的最后一個(gè)（也就是每片計(jì)數(shù)器的 Q3 端）可以用作級聯(lián)，用來給下一芯片使能， 所以將 6 連到 10，此時(shí)十位計(jì)數(shù)器是依據(jù)個(gè)位計(jì)數(shù)器是否進(jìn)位來判斷是否計(jì)時(shí)，所以十位的時(shí)鐘輸入不需 要。要達(dá)到 60 進(jìn)制，則十位就是 6 進(jìn)制，只需要把十進(jìn)制的”6”這個(gè)輸出結(jié)果引出即可，8421 編碼可知

0110 為 6，所以只需要把十位的 Q2 和 Q1 引出即可，將這兩個(gè)引出端連接到一個(gè)與門再反饋到十位的置位 端 MR 即可。

“分”計(jì)數(shù)器與“秒”的相同，但要注意“秒”和“分”之間的聯(lián)接，當(dāng)“秒”記滿 60 過后，“秒” 的十位產(chǎn)生進(jìn)位信號，只需把這個(gè)進(jìn)位信號引入到“分”計(jì)數(shù)器的個(gè)位的 CLK 端即可。

“時(shí)”計(jì)數(shù)器在實(shí)現(xiàn)上和前兩個(gè)計(jì)數(shù)器無非大同小異，只是需要把進(jìn)制設(shè)計(jì)為 24，把十位的“2”和 個(gè)位的“4”形成與門送入各位和十位的重置端 MR即可。

在剛接通電源或者時(shí)鐘走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，則需要進(jìn)行時(shí)間的校準(zhǔn)。置開關(guān)在手動位置，分別對“時(shí)、 分”單獨(dú)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)脈沖由單次脈沖或連續(xù)脈沖輸入。有與非門和兩個(gè)開關(guān)組成，實(shí)現(xiàn)“時(shí)、分”的校準(zhǔn)。 當(dāng)校時(shí)開關(guān)扳倒右端時(shí)，前一個(gè)的計(jì)時(shí)器進(jìn)位信號送到“分”或“時(shí)”計(jì)數(shù)器的個(gè)位 CP 端，進(jìn)行“時(shí)” 計(jì)數(shù)器和“分”計(jì)數(shù)器的正常計(jì)時(shí)。

安裝過程初始階段，秒的個(gè)位及十位在調(diào)試過程中出現(xiàn)了數(shù)字顯示不全的現(xiàn)象。在連接六進(jìn)制的過程 中，發(fā)現(xiàn)電路只能 4、5 的跳動，后經(jīng)發(fā)現(xiàn)是由于接到與非門的引腳接錯(cuò)一根所至，經(jīng)糾正后能正常顯示。 在連接六進(jìn)制、十進(jìn)制、六十進(jìn)制的進(jìn)位及十二進(jìn)制的接法中，要熟悉邏輯電路及其芯片各引腳的功能， 那么在電路出錯(cuò)時(shí)便能準(zhǔn)確地找出錯(cuò)誤所在并及時(shí)糾正了。通過安裝以及調(diào)試過程，最后連接出了可正常 顯示“秒"、“分"、“時(shí)”的電子鐘。

“秒”計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)時(shí)，要注意 Q0-Q3 和 BCD-SEG 的連接引腳，容易顛倒連線導(dǎo)致顯數(shù)不正確。同時(shí)注 意要將十位的 CLK 接地，不能懸掛。

數(shù)字時(shí)鐘.zip (832.71 KB, 下載次數(shù): 22)

2023-5-17 10:49 上傳

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