电子技术课程设计---多功能数字时钟

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1、电子技术课程设计数字钟的设计一、设计任务与要求1.能直接显示“时”、“分”、“秒”十进制数字的石英数字钟。2.可以24小时制或12小时制。3.具有校时功能。可以对小时和分单独校时，对分校时的时候，停止分向小时进位。校时时钟源可以手动输入或借用电路中的时钟。4.整点能自动报时，要求报时声响四低一高，最后一响为整点。5.走时精度高于普通机械时钟（误差不超过1s/d）。二、方案设计与认证1、课题分析数字时钟一般由6个部分组成，其中振荡器和分频器组成标准的秒信号发生器，由不同进制的计数器，译码器和显示器组成计时系统。秒信号送入计数器进行

2、计数，把累计的结果以“时”、“分”、“秒”的十进制数字显示出来。“时”显示由二十四进制计数器、译码器和显示器构成，“分”、“秒”显示分别由六十进制计数器、译码器构成。其原理框图如图1所示。时显示器时译码器时计数器分显示器分译码器分计数器秒显示器秒译码器秒计数器校时电路分频器振荡器整点报时电路图12、方案认证（1）振荡器振荡器是计时器的核心，主要用来产生时间标准信号，也叫时基信号。数字钟的精度，主要取决于时间标准信号的频率及稳定度。振荡器的频率越高，计时的精度就越高，但耗电量将增大。一般采用石英晶体振荡器经过分频后得到这一信号，也

3、可采用由555定时器构成的多谐振荡器作为时间标准信号。（2）分频器振荡器产生的时基信号通常频率都很高，要使它变成能用来计时的“秒”信号，需由分频器来完成。分频器的级数和每级的分频次数要根据时基频率来定。例如，目前石英电子钟多采用32768Hz的标准信号，将此信号经过15级二分频即可得到周期为1s的“秒”信号。也可选用其他频率的时基信号，确定好分频次数后再选择合适的集成电路。（3）计数器数字钟的“秒”、“分”信号产生电路都由六十进制计数器构成，“时”信号产生电路由二十四进制计数器构成。“秒”和“分”计数器用两块十进制计数器来实现是

4、很容易的，它们的个位为十进制，十位为六进制，这样，符合人们通常计数习惯。“时”计数也可以用两块十进制计数器实现，只是做成二十四进制。上述计数器均可用反馈清零法来实现。（4）译码显示电路因本设计选用的计数器全部采用二－十进制集成块，因而计数器的译码显示均采用BCD－七段显示译码器，显示器采用共阴极或共阳极的七段显示数码管。（5）校时电路在刚开机接通电源或计时出现误差时，都需要对时间进行校正。校“时”电路的基本原理是将周期为0.5s的脉冲信号直接引进“时”计数器，同时将“分”计数器置零，让“时”计数器快速计数，在“时”的指示达到需要

5、的数字后，切断0.5s的脉冲信号。（6）整点报时电路数字钟整点报时是最基本的功能之一。此电路要求每当“分”和“秒”计数器计到59分50秒时，便自动驱动音响电路，在10s内自动发出5次鸣叫声。要求每隔1s叫一次，每次持续时间为1s，共响5次，并且前四次为低音，最后一响为高音，此时计数器正好为整点（“0”分“0”秒）。三、单元电路设计与参数计算 （1）振荡器及分频器方案一：石英晶体的振荡频率为4MHz，不能用来作为数字时钟的输入信号，必须将它变为1s的脉冲信号。所以，还要对时钟进行分频。由图2可知，4MHz晶振的输出送到U1芯片分频

6、。U1芯片选用MCI406414级二分频器，由输出端Q14得到214分频的脉冲信号，fQ14＝4MHz/214=4MHz/16384≈244.141Hz。再经U2（仍选用MCI4060）芯片进行28分频，由输出端Q8可得到周期为1s的脉冲信号，fQ8＝244.141Hz/256≈0.594Hz，其周期为1/fQ8=1/0.594Hz≈1.048s。可以用U1芯片的Q12、Q13端为整点报时提供频率分别为1000Hz和500Hz的信号，因为fQ12=4/212MHz=4/4096MHz=976.56Hz,fQ13=4/213MHz

7、=4/8192MHz=488.281。（2）时、分、秒计数电路有了秒脉冲信号，则可按照60s为1min，60min为1h，24h为一天来设定时、分、秒计数电路。分和秒计数器都是模为60的计数器，采用中规模集成电路十进制计数器至少需要两片。“秒”个位计数器的时钟CP信号是由分频器提供的周期为1s的脉冲信号，“分”个位计数器的CP信号是由秒计数器提供的进位信号，“分”计数器的进位信号送至“时”个位计数器的CP端。它们的个位是十进制计数器，而十位是六进制计数器，其计数规律为00—01—…—58—59—00…，当计满60时产生一个进位信

8、号。因此，可选用一片双重BCD加法计数器CC4518。采用反馈清零的方法实现六十进制计数器，其电路如图4所示。“时”计数器是二十四进制计数电路，也可选用一片CC4518采用反馈清零的方法实现二十四进制。其电路如图5所示。（3）译码显示电路译码显示电路的功能是将“