直流稳压电源及数字钟电路设计(1)

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1、课程设计课程设计名称：直流稳压电源及数字钟电路专业班级：电子信息科学与技术05级02班学生姓名：学号：指导教师：课程设计时间：1任务要求1．“时”、“分”、“秒”用数码管实时显示；2．具有校表功能；3.24小时为一个周期；114.标准信号由基准振荡器产生。5．画出框图、原理图和接线图，并在面包板上进行组装、调试。2设计方案数字钟的构成图1数字钟的构成框图数字钟是一个将“时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，另外应有校时功能等附加功能。因此，一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”，校时电路和振荡器组成。干电

2、路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”11计数器、译码器及显示器、校时电路组成。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小时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态送到七段显示译码器译码，通过七位LED七段显示器显示出来。校时电路时用来对“时

3、”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的。图1所示为数字钟的一般构成框图。1）晶体振荡器电路晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Hz的方波信号。2）分频器电路分频器电路将32768Hz的高频方波信号经32768（）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。3）时间计数器电路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、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，时个位和时十位计数器为24进制计数器。4）译码驱动电路译码驱动电路将计数器输出的BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保

4、证数码管正常工作提供足够的工作电流。111）数码管数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管，本设计用LED数码管。2）直流稳压电源在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。它是由电源变压器、整流、滤波和稳压电路等四部分组成。本设计采用的直流稳压电源，输入为220V的交流电，输出为5V左右的稳定电压。3详细设计数字钟的工作原理1）晶体振荡器电路晶体振荡器是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。图2所示晶体振荡电路，这个电路中，晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路。电容C1、C2与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个180度相移，从

5、而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确晶体的频率选为32768Hz。该元件专为数字钟电路而设计，其频率较低，有利于减少分频器级数。其中C1的值取5~20pF，C2为30pF。C1作为校正电容可以对温度进行补偿，以提高频率准确度和稳定度。由于电路的输入阻抗极高，因此反馈电阻R1可选为1MΩ~10MΩ。11本设计中取10MΩ。较高的反馈电阻有利于提高振荡频率的稳定性。图2晶体振荡器电路1）分频器电路因为，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。本设计用一个14级2进制计

6、数器和一个1级2进制计数器来实现。2进制计数器我们采用CD4013B。它是由两个相同的、独立的数据型触发器组成。每个触发器有独立的数据、置位、复位、时钟输入和Q和输出。在时钟脉冲正变化沿时预置在D输入的逻辑电平转换至Q输出。时钟置位和复位是独立的，分别通过在置位或复位线上高电平完成。图3是CD4013B的管脚图。11图3CD4013B的管脚图本设计中采用CD4060来构成14级分频电路。图4是CD406的管脚图。CD4060在数字集成电路中可实现的分频次数最高。CD4060计数为14级2进制计数器，可以将32768Hz的信号分频为2Hz。12号管脚R是复位清零端，高电平有效。在CP1（CP0）

7、每个负变换计数器前进一个二进制数。从3号管脚出来的频率就是2Hz。图4是CD4060的管脚图1）时间计数单元11时间计数单元有时、分、秒计数等几个部分。时计数单元一般为24进制计数器，其输出为两位8421BCD码形式；分计数和秒计数单元为60进制计数器，其输出也为8421BCD码。一般采用10进制计数器来实现时间计数单元的计数功能。为减少器件使用数量，可选CD4518，图5为CD4518的管脚图。