數(shù)字時(shí)鐘

1、標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖發(fā)生器

標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖發(fā)生器由有源晶振和分頻器組成，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號，送至秒計(jì)數(shù)器的輸入端。標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖發(fā)生器電路如圖1所示。

圖1

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圖2

在標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖發(fā)生器中使用了214分頻器，分頻器工作過程如下。

參見圖2十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的時(shí)序圖。由圖2可見，輸入CP脈沖的周期與輸出Q3的周期有如下關(guān)系：T出=10T入，根據(jù)頻率與周期之間的關(guān)系可知

  F=1/T    F出=1/10F入

即輸出頻率是輸入頻率的十分之一，稱為十分頻，因此，十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器也叫做十分頻器。同理，對于14位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，如果輸入脈沖的頻率為F，那么，Q1、Q2...Q14輸出頻率就是F的1/2、1/4、1/8....1/214，稱為2分頻、4分頻、8分頻、....214分頻。因此，如果計(jì)數(shù)器為N進(jìn)制，即可作為N分頻器來使用。

由圖1可見，14位二進(jìn)制（模214）計(jì)數(shù)器CD4060的10和11腳外接元件構(gòu)成振蕩器，振蕩頻率為石英晶體的中心頻率32768Hz，經(jīng)過214分頻得32768Hz/214=2Hz，在3腳輸出2Hz的矩形波信號，雙D觸發(fā)器CD4013接成T’觸發(fā)器（D=Q(_)），做二分頻器使用，最后在D觸發(fā)器的1腳輸出頻率穩(wěn)定而精確的1秒脈沖。

2、秒、分和小時(shí)計(jì)數(shù)器

有3塊CD4518分別做為秒、分和小時(shí)計(jì)數(shù)器，構(gòu)成原理同前。工作過程如下：

對于秒計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)滿59個(gè)脈沖時(shí)，在來一個(gè)脈沖時(shí)，向分進(jìn)一位，同時(shí)秒計(jì)數(shù)器清零。分計(jì)數(shù)器同秒。對于小時(shí)計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)滿24小時(shí)時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)清零脈沖，將時(shí)計(jì)數(shù)清零，同時(shí)分、秒也清零。上述計(jì)數(shù)器的進(jìn)制關(guān)系為60進(jìn)制（秒和分）和24進(jìn)制（小時(shí)）。

3、譯碼和顯示

計(jì)數(shù)器產(chǎn)生的8421BCD碼，送給七段譯碼器CD4511，有七段譯碼器驅(qū)動顯示器顯示出來。本項(xiàng)目中使用了6個(gè)數(shù)碼管，每個(gè)數(shù)碼管需要7個(gè)限流電阻器，為了減少限流電阻器的數(shù)量，每個(gè)數(shù)碼管使用一個(gè)3.3V穩(wěn)壓二極管接至公共端，以使數(shù)碼管每個(gè)字段的降壓約為1.7V左右，滿足發(fā)光二極管的降壓要求。

4、元件清單