多功能数字钟

1、黑龙江东方学院毕 业 论 文 （设 计）题目：多功能数字钟学生姓名王岩学 号10103221专 业电子信息工程班 级2010级2班指导教师吕志武学 部计算机科学与电气工程答辩日期2014年5月10日黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）评语（一）姓名王岩学号10103221专业班级电子信息工程10级2班总成绩毕业论文（设计）题目：多功能数字钟答辩委员会评语答辩成绩主任签字： 年 月 日答辩委员会成员签字学部毕业论文（设计）领导小组意见组长签字： 年 月 日 学部公章黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）评语（二）姓名王岩学号10103221专业班级电子信息工程10级2班毕业论文（设计）题目：多功能

2、数字钟指导教师评语指导教师成绩指导教师签字： 年 月 日黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）评语（三）姓名王岩学号10103221专业班级电子信息工程10级2班毕业论文（设计）题目：多功能数字钟评阅教师评语评阅教师成绩评阅教师签字： 年 月 日黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）任务书姓名王岩学号10103221专业班级电子信息工程10级2班毕业论文（设计）题目：多功能数字钟毕业论文（设计）的立题依据主要内容及要求进度安排12 月12日选题12 月13日12月29日接受指导老师的指导12月30 日1月17日拟定论文大纲1月18日2月26日搜集、查阅、整理相关资料2月27日3 月27日初稿形成3

3、 月28日4 月8 日初稿审定4 月9 日4 月13日第一次修改4 月14日4 月18日第一次审定4 月19日4 月24 日第二次修改4 月25日4 月30日定稿5 月1日5 月9日论文评阅小组评审论文（设计）5 月18日毕业论文（设计）答辩学生签字：指导教师签字：年 月 日多功能数字钟摘要数字钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来的极大地方便。电子钟是人们日常生活中常用的计时工具，而数字式电子钟又有其体积小、重量轻、走时准确、结构简单、耗电量少等优点而在生活中被广泛应用。多功能数字钟采用数字电路实现对

4、“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。具有时间显示、校正作用，走时准确、显示直观、精度、稳定等优点。本次设计以数字电子为主，数字钟电路主要由译码显示器、校准电路、报时电路、时计数、分计数、秒计数器，振荡电路组成。分别对1S 时钟信号源、秒计时显示、分计时显示、小时计时显示及校时电路进行设计，然后将它们组合，来完成时、分、秒的显示并且走时校准的功能。关键词：数字钟;分频器;译码器;校时电路;整点报时电路Culti-function digital clockAbstractDigital clock has become necessary in people's daily lif

5、e necessities, widely used in individual family and the station, wharf, theater, office and other public places,greatly to the people's life, study, work, entertainment brought it. Electronic clockis a common timing tool in people's daily life, and the advantages of digital electronic clock

6、and its small size, light weight, accurate, simple structure, less power consumption, and is widely used in life. Multi function digital clock digitalcircuit of "when", "sub", "seconds" the figures show that the timing device. Time display, correction, accurate, intuiti

7、ve display advantages, accuracy, stability.The design is based on digital electronics, digital clock circuit mainly by the decoding monitor, a calibration circuit, timing circuit, counting, counting, seconds counter, an oscillating circuit. The 1S clock signal source, the second timedisplay, time di

8、splay, circuit design - hour time display and the school, then combine them, to complete, minutes and seconds, displays and travel timecalibration function.Keywords：Digital clock; frequency divider; decoder; timing circuit; the whole point timekeeping circuit目录摘要IAbstractI第1章 绪论11.1 数字钟发展现状11.2 数字钟技

9、术的现状11.3 选题意义2第2章 数字钟的组成和基本工作原理32.1 数字钟的组成32.2 基本工作原理3 振荡器4 分频器电路5 计数器5 译码显示电路5 校时电路5 报时电路52.3 本章小结6第3章 数字钟的设计与制作73.1 系统方案选择与论证73.2 技术指标和要求73.3 本章小结7第4章 单元电路的设计84.1 振荡电路84.2 分频器电路104.3 计数器10 计数器六十进制的接法11 二十四进制计数器的接法124.4 译码显示电路144.5 校时电路164.6 整点报时电路18 控制门电路部分18 音响电路部分184.7 本章小结19第5章 组装与调试205.1 接通电源逐

10、步调试205.2 按顺序对电路连线和调试205.3 本章小结21结论22参考文献23附录24致谢28多功能数字钟第1章 绪论1.1 数字钟发展现状数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命；因此得到了广泛的使用。数字时钟在我国是从改革开放之后即八十年代初期开始，慢慢发展起来的，和数字电路的发展同步。最初的数字集成电路就是触发器和计数器，它的最初和最简单的应用就是做时钟。后来数字时钟朝着俩个大的方向发展：数字钟字钟最开始是显示式的，即我们经常在汽车、机场、医院等场合看到的发光二级管数字显示钟；后来才做成指针式数字

11、钟，即我们常说的石英钟。由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表,而且大大地扩展了钟表原先的报时功能诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等。而且数字化时钟广泛用于个人家庭,车站,码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品，给人们的生活带来了极大的方便。数字钟的发展空间还是挺大的，虽然在现在的电子科技发展迅速的时代里。我们还是不能忽视数字钟的作用。因为他能有效的反应时间。我们的生活中是离不开时间的。有很多的地方都要用到时间。比如，洗衣机的定时系统，电

12、视机的定时关机等等。虽然他们已经不是由组合逻辑电路组成，但还是可以反映数字钟已经代替了那些机械的时间表。那些机械表的精确度没有数字钟这么的高。1.2 数字钟技术的现状数字钟的技术能够得到普及，是因为有他的优点。我想每个产品都会是这样的，只有比前面的产品更加的优秀，才会取代前一产品。数字钟的技术包括计数器、555等等。最主要的就是这两个。计数器应用在计算机系统、工业控制领域发挥出了他的作用。乃至日常生活中，都存在定时、计时和计数问题，尤其是计算机系统中的定时技术特别重要。计数器时一种重要的时序逻辑电路，它不仅可以计数，而且可以用作定时控制和数字运算等。按计数功能分类，计数器可分为加法、减法和可逆

13、计数器；按计算体制分类，计数器可分成二进制和任意进制计数器，而十进制计数器是任意进制计数器中常用的计数器；按计数脉冲引入方式分类，计数器还可以分成同步和异步计数器。 555时基电路是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙结合在同一硅片上的组合集成电路。它设计新颖，构思奇巧，用途广泛，备受电子专业设计人员和电子爱好者的青睐，人们将其戏称为伟大的小IC。1972年，美国西格尼蒂克斯公司(Signetics)研制出Tmer NE555双极型时基电路，设计原意是用来取代体积大,定时精度差的热延迟继电器等机械式延迟器。但该器件投放市场后，人们发现这种电路的应用远远超出原设计的使用范围，用途之广

14、几乎遍及电子应用的各个领域，需求量极大。美国各大公司相继仿制这种电路 1974年西格尼蒂克斯公司又在同一基片上将两个双极型555单元集成在一起，取名为NF556。1978年美国英特锡尔公司(Intelsil)研制成功CMOS型时基电路ICM555 1CM556,后来又推出将四个时基电路集成在一个芯片上的四时基电路558 由于采用CMOS型工艺和高度集成，使时基电路的应用从民用扩展到火箭、导弹,卫星,航天等高科技领域。在这期间，日本、西欧等各大公司和厂家也竞相仿制、生产。尽管世界各大半导体或器件公司、厂家都在生产各自型号的555556时基电路，但其内部电路大同小异，

15、且都具有相同的引出功能端。1.3 选题意义数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，恰好能够运用并巩固我们刚刚学过的数电知识，而且通过数字钟的制作进一步了解各种制作中用到的中小规模集成电路的作用及其使用方法。由于数字电子钟包括组合逻辑电路和时序电路，通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法，从而实现理论与实践相结合。 总的来说，此次课程设计，有助于我们对电子线路知识的整合和电子线路设计、调式能力的训练， 增强工程实践能力和综合分析问题的能力，并为后继课程的学习和毕业设计打下一定的基础。第2章 数字钟的组成和基本工作原理2.1 数字钟的组成 数字钟实际上是一个对

16、标准频率进行计数的计数电路。它的计时周期是24小时，由于计数器的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致所以采用校准功能和报时功能。数字钟电路主要由译码显示器、校准电路、报时电路、时计数、分计数、秒计数器，振荡电路和单次脉冲产生电路组成。其中电路系统由秒信号发生器、“时”、“分”、“秒”计数器、译码器及显示器、校准电路、整点报时电路组成。秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用石英晶体振荡器加分频器来实现，将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计

17、数器，每累计60分钟，发出一个时脉冲信号，该信号将被送到时计数器。时计数器采用24进制计时器，可实现对一天24小时的计时。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态通过显示驱动电路，七段显示译码器译码，在经过六位LED七段显示器显示出来。整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一个脉冲信号，然后去触发一音频发生器实现低、高音报时。校准电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的。如图2-1所示多功能数字钟的组成框图。2.2 基本工作原理一个具有计时、显示灯基本功能的数字钟主要由振荡器、计数器、译码器、显示器等四部分组成。多谐振荡器产生的信号输入到秒脉冲，秒脉冲送入计数器计

18、数，技术结果通过“时”、“分”、“秒”译码器译码，并通过显示器显示时间。数字钟原理图如图2-2所示。译码驱动译码驱动时十位计数分频器电路分频器电路振荡器电路译码驱动译码驱动译码驱动译码驱动时个位计数分十位计数分十位计数秒十位计数秒十位计数校时电路校分电路图2-1 数字钟组成框图图2-2 数字钟原理图2.2.1 振荡器振荡器是数字钟的核心,其的作用是产生一个频率标准时间频率信号,然后再由分频器分秒脉冲,因此,振荡器频率的精度与稳定度基本决定了数字电子钟的质量。振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，通常选用石英晶体构成振荡器电路。一般来说，振荡器的频率越高，计时精度越高。采用石英

19、晶体振荡器经过分频得到这一个频率稳定准确的32768Hz的方波信号。保证数字钟的走时准确及稳定。2.2.2 分频器电路分频器电路将32768z的高频方波信号经32768（215）次分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器。本次设计是运用了CD4060分频器进行分频，分频电路可提供512HZ和1024HZ的频率，在经CD4040分频器进行一分频，为此电路输送一秒脉冲。2.2.3 计数器时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，通常用2个十进位计数器的集成片组

20、成,其中”秒”个位是十进制,秒十位为六进制。可采用反馈归零变”秒”十位为六进制,实现秒的六十进制。”分”计数器原理也一样。而根据设计要求。2.2.4 译码显示电路是将数字钟的计时状态直观清晰地反映出来，被人们的视觉器官所接受。显示器件选用LED七段数码管。在译码显示电路输出信号的驱动下，显示出清晰、直观的数字符号.并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。2.2.5 校时电路实际的数字钟电路由于秒信号的精确性和稳定性不可能做到完全(绝对)准确无误，加之电路中其它原因，数字钟总会产生走时误差的现象。因此，电路中就应该有校准时间功能的电路。2.2.6 报时电路当数字钟显示整点时，应能报时。要求当

21、数字钟的“分”和“秒”计数器计到59分50秒时，驱动音响电路，要求每隔一秒音响电路呜叫一次，每次叫声的时间持续1秒，10秒钟内自动发出五声呜叫，且前四声低，最后一声高，正好报整点。2.3 本章小结本章讲述了数字钟的组成和工作原理，并且对各个单元器件进行了单独的阐述，有了大概的了解使得以后更加得心应手。第3章 数字钟的设计与制作3.1 系统方案选择与论证（1） 脉冲电路选择与论证方案一：采用RC振荡电路，在通过整形电路产生所需的秒脉冲信号；方案二：使用计时IC芯片NE55，搭建多谐振荡器产生所需的秒脉冲信号。由于RC振荡电路不稳定，且不能精确产生所需秒脉冲，而NE55只需简单的电阻器、电容器就可

22、以搭建出所需电路，而且它的计时精确度高，温度稳定度佳，且价格便宜，所以我们采用方案二。（2） 计数器电路选择与论证方案一：采用74LS290十进制异步清零、异步置位芯片；方案二：采用CC4518十进制异步清零芯片。由于CC4518是双集成BCD计数，使用它既节约成本又使线路简单，所以我采用CC4518设计计数电路。（3） 译码显示电路选择与论证方案一：采用74LS48四线七段译码器/驱动器；方案二：采用CC4511四线七段锁存译码器/驱动器。由于CC4511是COMS芯片具有低功耗，电压范围宽等优点，所以采用方案二。3.2 技术指标和要求（1） 能直接显示“时”、“分”、“秒”，24小时为一个

23、计时周期。（2） 当电路发生走时误差时，具有校时功能。（3） 要求电路具有整点报时功能，报时声响为四低一高，最后一响正好为整点。（4） 电源电压为6V电池供电。3.3 本章小结本章讲述了本设计的元器件选择与论证以及数字钟的技术指标和要求。第4章 单元电路的设计4.1 振荡电路振荡器是数字钟的心脏，它是产生时间标准“秒”信号的电路。为了制作简便，在精度要求不高的条件下本系统的振荡电路选用555定时器构成的多谐振荡器。图4-1 555芯片引脚图表4-1 引出端功能符号说明符号 功能 符号 功能 TR 低触发端 TH 阀值端 OUT 输出 D 放电端 R 复位 CO 控制电压多谐振荡器工作原理：VC

24、C通过R1、R2向C充电，在电容充电VC：0V-VCC/3之间，Vo输出1；VCC通过R1、R2继续向C充电，在电容充电VC：VCC/3-2VCC/3之间，Vo保持1不变；当VC=2VCC/3时，Vo由1翻转为0。T导通，电容C经R2、T放电；电容通过R2和三极管T继续放电，在电容放电VC：VCC2/3-VCC/3之间，Vo保持0不变；当Vc降至VCC/3时，使得Vo回到1，截止电容，C再充电；如此循环。下图4-2为多谐振荡器的工作原理图。图4-2 多谐振荡器电路1多振荡器电路中各参数计算： 电容充电时间tw1=0.7× (R1+R2) × C 电容放电时间tw1=0.7

25、× R2 × C 脉冲周期T=tw1+tw2=0.7 ×(R1+2R2) × C 频率f=1/T=1.43/(R1+2R2) × C 占空比q=tw1/T=(R1+R2)/(R1+2R2)波形记录从图4-3多谐振荡器波形图中可以看出，多谐振荡器的特点是：不需外触发的自激振荡器；无稳定状态，均为暂稳态；矩形波中含有丰富的高次谐波，习惯称多谐振荡器。图4-3多谐振荡器波形4.2 分频器电路由数字钟的晶体振荡器输出频率较高，为了得到1Hz的秒信号输入，需要对振荡器的输出信号进行分频。实现分频器的电路是计数器电路，一般采用多级2进制计数器来实现。例如，

26、将32767Hz的振荡信号分频为1Hz的分频倍数为32767（2），即实现该分频功能的计数器相当于15极2进制计数器。本实验中采用CD4060来构成分频电路。CD4060在数字集成电路中可实现的分频次数最高，而且CD4060还包含振荡电路所需的非门，使用更为方便。CD4060计数为最高为14级2进制计数器，首先由U1(CD4060)的Q14(第3脚)产生2Hz的振荡信号,然后由二进制计数器CD4040和两个U3A(74LS20),U3B(74LS20)组成120计数器分频,从U3B的输出端输出一个的分脉冲,作为分钟计数器的分钟信号,按键开关S作为分钟调时有手动脉冲开关,每按动一次,从U3B的输

27、出端输出一个脉冲,同时U2的Q1管脚输出秒脉冲信号驱动发光二极管LED1,LED2,作为秒指示(因为2Hz的信号经1位二进制计数器分频后为1Hz)。如图4-4所示。图4-4 分频电路4.3 计数器用CC4518计数器实现60进制和24进制，然后进行级联组成秒、分、时计数。（1） 芯片介绍 （国外同类型号： CD4518、MC4518）图4-5 CC4518管脚图（2） 功能介绍CC4518为双BCD同步加法计数器，该器件由两个相同的同步4级计数器组成。计数器为D触发器。具有内部可交换CP和EN线，用于在始终上升沿或下降沿加法计数。在单个单元运算中，EN输入保持高电平，且在CP上升沿进位。CR为

28、高电平时，计数清零。计数器在脉动模式可级联，通过将Q3链接至下一个计数器的EN输入端实现级联。同时后者的CP输入保持低电平。秒脉冲信号经过级计数器，分别得到“秒”个位、十位，“分”个位、十位以及“时”个位、十位的计时。“秒”、“分”计数器为60秒为1分、60分为1小时、24小时为1天的计数周期，分别组成两个六十进制（秒、分）、一个二十四进制（时）的计数器。将这些计数器适当地连接，就可以构成秒、分、时的计数，实现计时的功能进制计数器。它们都可以用两个“二- 十进制”计数器来实现。六十进制计数器和二十四进制计数器均可由双BCD加法计数器CC4518组成。因为一片CC4518内含有两个十进制计数器，

29、因此用一片CC4518就可以构成六十进制或二十四进制计数器了。选取CC4518和与非门CC4511、采用反馈复位法构成的六十进制和二十四进制加法计数器电路分别见图a)和图b)所示。4.3.1 计数器六十进制的接法图4-6个位为十进制.故EN=1,Cr=0,计数到9以后自动清零,向高位进位信号采用Q4Q3Q2Q1=1001,将Q4,Q1送入与非门, 与非门的输出可以做进位信号。因为:当Q4,Q1不同时为1,Y为1当Q4,Q1同时为1时,Y为0,同时计数器到9后自动清零,这时Y又变为1,即出现了一个上升沿。十位接成六进制,利用Q4Q3Q2Q1=0110的信号清零,同时结合高位进位。图 4-6计数器

30、六十进制图 4-7 二十四进制计数器4.3.2 二十四进制计数器的接法个位为进制计数器,当计数器计数到24时,即十位为0010,个位为0100时,同时清零,达到了二十四进制计数器的目的,即高位的Q2,底位的Q3送入与非门做清零信号,如图4-7二十四进制计数器。 在这两个电路中，计数器的控制脉冲由CP端输入，1EN接高电平；计数器的控制脉冲由EN端输入，状态如图5看出：当“计数器的状态由1001向0000转换时，1Q4(2EN)正好是一个下降沿，高位的计数器开始计数。在图4-6中，将2Q3和2Q2相与后接至CR端，构成了六十进制计数器，在图 4-7中，将2Q2和1Q3相与后接至CR端构成了二十四

31、进制计数器。为了保证电路能可靠地工作，在“秒”、“分”、“时”计数器反馈复位支路中，加了一个RS触发器，如图4-9所示。 各功能模块中用到的门电路可以采用4011(四2输入与非门)来实现,其外部引线排列见4-9所示。将与非门组成的RS触发器的输出接至计数器的复位端，展宽了复位和进位信号的脉冲宽度，使其在本位可靠地复位的同时向高位提供了进位触发。图 4-8计数器状态图 4-9“秒”进位电路图 4-10 CC4011引线排列4.4 译码显示电路用CC4511实现译码：用LG5011AH共阴数码管实现显示电路。 芯片介绍（国外同类型号：CD4511、MC4511）图4-11 CC4511管脚图功能如

32、下：（1）LT可检查七段显示器各字段是否能正常发光。当LT = 0时，不论Q0Q3状态如何，七段全部显示，以检查各字段的好坏。（2）消隐功能： 当BI=0时，输出ab都为低电平，各字段熄灭。（3）数码显示： 当BI=1 LT=1 LE=0，译码器工作，当3210端输入8421BCD码时，译码器对应的输出端输出高电平1，数码显示相应的数字。（4）锁存：在LE从“0”转换到“1”时，输出显示由输入的BCD码决定。表4-2 CC4511引脚功能表显示输 入输 出LEBILTDCBAabcdefg00110000111111010110001011000020110010110110130110011

33、1111011401101000110011501101011011011601101100011111701101111110000801110001111111901110011110011消隐011101000000001111消隐´01´´´´0000000锁存111´´´´锁存灯测试´´0´´´´1111111数码管是数码显示器的俗称。常用的数码显示器有半导体数码管，荧光数码管，辉光数码管和液晶显示器等。译码和数码显示电路是将数字钟和计

34、时状态直观清晰地反映出来，被人们的视觉器官所接受。显示器件选用LED七段数码管。在译码显示电路输出的驱动下，显示出清晰、直观的数字符号。本设计所选用的是半导体数码管，是用发光二极管（简称LED）组成的字形来显示数字，七个条形发光二极管排列成七段组合字形，便构成了半导体数码管。半导体数码管有共阳极和共阴极两种类型。共阳极数码管的七个发光二极管的阳极接在一起，而七个阴极则是独立的。共阴极数码管与共阳极数码管相反，七个发光二极管的阴极接在一起，而阳极是独立的。当共阳极数码管的某一阴极接低电平时，相应的二极管发光，可根据字形使某几段二极管发光，所以共阳极数码管需要输出低电平有效的译码器去驱动。共阴极数

35、码管则需输出高电平有效的译码器去驱动。 当数字钟的计数器在CP脉冲韵作用下，按60秒为1分、60分为1小时，24小时为1天的计数规律计数时，就应将其状态显示成清晰的数字符号。这就需要将计数器的状态进行译码并将其显示出来。我们选用的计数器全部是二-十进制集成片，“秒”、“分”、“时”的个位和十位的状态分别由集成片中的四个触发器的输出状态来反映的。每组(四个)输出的计数状态都按 BCD代码以高低电平来表现。因此,译码显示电路选用BCD-7段锁存译码驱动器CC4511。七段显示数码管的外部引线排列见图a)、(b)。现以60进制“秒”计时电路为例，将计数器、译码显示器和显示数码管连在一起，其电路示意图

36、见图4-12图a) 译码器外引线排列 图b) 二极管示意图图4-12译码器和二极管4.5 校时电路实际的数字钟表电路由于秒信号的精确性不可能做到完全（绝对）准确无误，加之电路中其它原因，数字钟总会产生走时误差的现象。因此，电路中就应该有校准时间功能的电路。校准的方法很多，常用的有“快速校时法”。现在以“分计时器”的校时电路为例，简要说明它的校时原理，见图4-14，与非门1，2构成的双稳态触发器，可以将1Hz的“秒”信号和“秒计数器的进位信号”送至“分计数器的CP端”。两个信号中究竟选哪个送入由开关K控制，它的工作过程是这样的：当开关K置“B”端时，与非门1输出低电平，门2输出高电平。“秒计数器

37、进位信号”通过门4和门5送至“分计数器的CP端”，使“分计数器”正常工作；需要校正“分计时器”时，将开关K置“A”端，与非门1输出高电平，门2输出低电平，门4封锁“秒计数器进位信号”，而门3将1Hz的CP信号通过门3和门5送至“分计时器”的CP控制端，使“分计数器”在“秒”信号的控制下“快速”计数，直至正确的时间，再将开关置于“B”端，以达到校准时间的目的。图4-13译码显示器和显示数码管图4-14校时电路4.6 整点报时电路数字钟整点报时是最基本的功能之一。现在设计的电路要求在离电路应在整点前10秒钟内开始整点报时，即当时间在59分51秒到59分59秒期间时，报时电路报时控制信号每隔1秒钟鸣

38、叫一次，每次持续时间为1秒，共响5次，前四次为低音500Hz，最后一声为高音1000Hz。4.6.1 控制门电路部分图4-15中与非门1，3，5的输入信号Q4，Q3，Q2，Q1分别表示“分十位”“分个位”“秒十位”和“秒个位”的状态，下标中D，C，B，A分别表示组成计数器的四个触发器的状态。Y1=QC4.QA4.QD3.QA3, Y2=Y1.QC2.QA2. Y3=Y2.QD1.F1(1KHz), Y4=Y2.QD1.QA.F2(500Hz).每当分和秒计数到59分50秒时,QD4.QC4.QB4.QD4.=0101, QD3,QC3,QB3,QD3=1001,QD2,QC2,QB2,QA2=

39、0101, QD1,QC1,QB1,QA1=0000可见,从59分50秒到59分59秒之间,只有秒个位计数,而分有十位,分的个位,秒的十位中QC4=QA4=QD3=QA3=QC2=QA2=1不变.将它们相”与”,即图11中Y2=QC4.QA4.QD3.QA3.QC2.QA2作为控制信号,去控制Y3和Y4.在每小最最后10秒Y2=1,Y3输入端加有频率为2048Hz的信号B(可取自分频器CD的Q4端),同时又受QD1,QA1的控制,即C就是在59S时,QD1QA1C=1,将Y4关闭,Y3打开,B信号通过Y3.Y4的输入端加有频率为1024Hz的信号A,同时又受QD1,QA1的控制,即在51,53

40、,55,57s时,C.QD1.QA1=1,将Y3关闭Y4打开,A信号通过Y4,则Z=CQD1 QA1B+C.QD1,QA1A,即可实现前四响为1024Hz的底音,后一响为2048Hz的高音,最后一响完毕正好整点。4.6.2 音响电路部分音响电路中采用射极输出器，推动8的喇叭，三极管基极串接lk限流电阻，是为了防止电流过大损坏喇叭，集电极串接51限流电阻，三极管选用高频小功率管即可。当Y5端为高电平时，三极管T导通，有电流流经喇叭，使之发出鸣叫声。通过以上分析可知，当计时至59分51、53、55、57秒时，频率为500Hz的信号通过喇叭，当计时至59分59秒时，频率为1000Hz的信号通过喇叭，

41、因而发出四低一高的声音，音响结束正好为59分60秒。表5-3QD1QC2QB3QA1D1QA10000000011001000011101000010110110001111图4-15整点报时电路图4.7 本章小结本章主要对数字钟的6个元器件进行了详细的说明，使本次设计简洁明了。第5章 组装与调试在实验板上组装组装电子时钟时,应严格按图连接引脚,注意走线整齐,布局合理,器件的悬空端,清0端,置1端要正确处理。插拔集成芯片时要用力均匀,避勉芯片管脚在插拔过程中变弯,折断。5.1 接通电源逐步调试如果出现错误,可先检查各芯片的电源线是否接上,并保证有正常的工作电压。按图9电路在数字电路实验箱上连线

42、。它是由十进制加法计数器CC4518、BCD-7段锁存译码驱动器CC4511和LED七段数码管组成。观察在CP作用下数码管的显示情况。需要注意的是，CC4511正常工作时，为高电平，LE应为低电平。按图4电路在实验箱上连线。因为CC 4518内含有两个同步十进制计数器，CC 4011内含有四个2输入与非门，因此分别用一片CC4518和CC4011就够了。按图4(a)电路连线，输出可接发光二极管。观察在CP作用下(CP为1Hz可直接由实验箱连续脉冲输出端提供)输出端发光二极管的状态变化情况，验证是否为六十进制计数器。按图4(b)电路连线验证该电路是否为二十四进制计数器。其次安装的是晶体振荡电路电

43、路。按图2电路连线，输出接发光二极管，观察发光二极管的显示情况。5.2 按顺序对电路连线和调试按图10所示在数字电路实验箱上对校时电路连线。将电路输出(门5)接发光二极管。拨动开关，观察在CP(1Hz)作用下，输出端发光二极管的显示情况。根据开关的不同状态，输出端输出频率之比约为1：60，“开关可以取自实验箱上的逻辑电平开关。参照图11,对整点报时电路的安装因为报时电路发出声响的时间是59分51秒至59分60秒之间，59分的状态是不变的。图12中的Y2=1不变。测试时，lkHz的CP信号可由实验箱上获得，500Hz的CP信号可将lkHz的信号经D触发器二分频得到。QAlQDl端可接至十进制计数

44、器的相应输出端。观察计数器在CP信号的作用下，喇叭发出声响的情况。将时间调整到59分50秒,观察报时电路能否准确报时。如果不正常,则需检查相应的CC4518芯片。5.3 本章小结结论数字钟的设计涉及到模拟电子与数字电子技术。其中绝大部分是数字部分、逻辑门电路、数字逻辑表达式、计算真值表与逻辑函数间的关系、编码器、译码器显示等基本原理。数字钟是典型的时序逻辑电路，包含了计数器，二进制数，六进制数，六十进制，二十四进制，十进制数的概念。数字钟的设计与制作可以进一步加深对数字电路的了解，通过本次电子电路的设计，为数字电路的制作提供思路。我学到了很多东西，最重要的是去做好一个事情的心态，也许在你拿到题目时会觉得困难，但是只要你充满信心，一步一个脚印去实现它，就肯定会完成的。有时候画的线和其它线重要合时会看不到，有时又会明明连的是这个端点，一移动时却连到任外一个端点了，再加上电路有这么大了，显示器的界面宽度又有限，所以做起来有点麻烦，一但搞不好就要重新来，这个时候就要你有足够的耐心了。从这次设计中我觉得我学到了以下东西：对于数字逻辑一些基本知识有了更深的了解,了解很多集成门电路芯片的使用,增强了面对困难勇于面对，勇于解决的信心。以往每做一次课程设计，感觉自己的收获总会不少，这次也不例外。做毕业设计