2008数字系统设计选题-数字电子钟计时系统

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1、杭州电子科技大学电工电子国家级示范中心数字系统课程设计选题数字电子钟计时系统（注：实际焊接24小时计数不做，改为整分报警）一、设计任务和基本要求用中、小规模集成电路设计一台能显示时、分、秒的数字电子钟，基本要求如下：·采用LED显示累计时间“时”、“分”、“秒”；·具有校时功能；·具有整点报时功能。要求整点前鸣叫五次低音（500Hz左右），整点时再鸣叫一次高音（1000Hz左右），共鸣叫6响，两次鸣叫间隔0.5S。二、设计方案数字电子钟的原理方框图如图1。该电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译

2、码器及显示器、校时电路、整点报时电路等组成。秒信号发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”采用六十进制计数器，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”也采用六十进制计数器，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进制计数器，可实现对一天24小时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态经七段显示译码器译码，

3、通过六位LED七段显示器显示出来。整点报时电路是根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后去触发一音频发生器实现报时。校时电路是用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的。图1数字电子钟系统框图三、电路设计1．秒信号发生器秒信号发生器是数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量，通常用晶体振荡器产生的脉冲经过整形、分频获得1Hz的秒脉冲。常用的典型电路如图2所示。CD4060是14位二进制计数器。它内部有14级二分频器，有两个反相器。CP1(11脚)、CP0(10脚)分别为时钟输入、

4、输出端，即内部反相器G1的输入、输出端。图中R为反馈电阻(10MΩ～100MΩ)，目的是为CMOS反相器提供偏置，使其工作在放大状态。C15杭州电子科技大学电工电子国家级示范中心数字系统课程设计选题是频率微调电容，取5／30pF，C2是温度特性校正用电容，一般取20～50pF。内部反相器G2起整形作用，且提高带负载能力。石英晶体采用32768Hz晶振，若要得到1Hz的脉冲，则需经过15级二分频器完成。由于CD4060只能实现14级分频，故必须外加一级分频器，可采用CD4013双D触发器完成。图2秒信号发生

5、器2．秒、分、时计数器设计秒、分计数器为60进制计数器，小时计数器为24进制计数器。实现这两种模数的计数器采用中规模集成计数器CD4029。虽然CD4029没有清零端，但它有“置数”功能，当“置数”端PE-1时，接在置数输入端的数据立即被置到计数器输出端上。所以通过“反馈置数法”可实现任意进制的计数器。(1)60进制计数器由CD4029构成的60进制计数器如图3所示。首先将两片CD4029设置成十进制加法计数器，例如将“B／D”接低电平，将“U／D”接高电平。将第一片CD4029计数器的进位输出CO连到第

6、二片CD4029计数器的进位输入CI，这样两片计数器最大可实现100进制的计数器。现要设计一个60进制的计数器，可利用“反馈置零”的方法实现。由于CD4029属于异步置数，故当计数器输出“2Q3Q2Q1Q0、1Q3Q2Q1Qo=0110、0000”时，通过门电路形成一置数脉冲，使计数器归零。图3电路，可作为秒、分计数器。图360进制计数器5杭州电子科技大学电工电子国家级示范中心数字系统课程设计选题图424进制计数器（2）24进制计数器同理当个位计数状态为“Q3Q2QlQ0=0100”，十位计数器状态为“Q

7、3Q2Q1Qo=00l0”时，要求计数器归零。通过把个位Q2、十位Ql相与后的信号送到个位、十位计数器的置数端PE，使计数器复零，从而构成24进制计数器，如图4所示。3、译码显示电路译码电路的功能是将“秒”、“分”、“时”计数器的输出代码进行翻译，变成相应的数字。用于驱动LED七段数码管的译码器常用的有74LS47。74LS47是BCD-7段译码器／驱动器，其输出是OC门输出且低电平有效，专用于驱动LED七段共阳极显示数码管。由74LS47和LED七段共阳数码管组成的一位数码显示电路如图5所示。若将“秒”

8、、“分”、“时”计数器的每位输出分别接到相应七段译码器的输入端，便可进行不同数字的显示。在译码器输出与数码管之间串联的R为限流电阻。图5一位BCD码译码显示器5杭州电子科技大学电工电子国家级示范中心数字系统课程设计选题4、校时电路数字钟启动后，每当数字钟显示与实际时间不符时，需要根据标准时间进行校时。简单有效的校时电路如图6所示。图6秒、分、时的“校时”电路校“秒”时，采用等待校时。当进行校时时，将按键开关K1按下，此时门电路