设计4 数字时钟电路设计课件.ppt

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1、设计4数字时钟电路设计学习目的：掌握数字电路系统的设计方法、装调技术及集成电路定时器555的使用。一、设计课题：多功能数字时钟电路功能要求：（1）基本功能（必做）①准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间②小时的计时要求“24翻1”，分和秒要求60进位③校正时间（2）扩展功能（选做）①定时控制②报整点时数二、数字时钟原理时显示器分显示器秒显示器译码器时计数器译码器分计数器译码器秒计数器校时电路振荡器分频器秒脉冲235959三、主体电路的设计与装调主体电路是由功能部件或单元电路组成的。在设计这些电路或选择部件时，尽量选用同类

2、型的器件，如所有功能部件都采用TTL集成电路或都采用CMOS集成电路。整个系统所用的器件种类应尽可能少。下面介绍各功能部件与单元电路的设计。1.振荡器的设计振荡器是数字钟的核心。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。1.振荡器的设计如图所示为晶体振荡器电路，常取晶振的频率为32768Hz，经分频电路，可得到1Hz的标准脉冲1.振荡器的设计本课题采用集成电路定时器555与RC组成多谐振荡器，一方面是为了练习555集成块的使用，同时可节

3、省器材。C2用来滤除电源电流跳变引入的高频干扰2.分频器分频器的功能主要有两个：a.产生标准秒脉冲信号b.提供功能扩展电路所需要的信号，如仿电台报时用的1kHz的高音频信号和500Hz的低音频信号等选用3片中规模集成电路计数器74LS90可以完成上述功能因每片为1/10分频，3片级联则可获得所需要的频率信号即第1片的Q0端输出频率为500Hz，第2片的Q3端输出为10Hz，第3片的Q3端输出为1Hz异步清零R01、R02异步置9端R91、R92计数时：R01或R02为低电平及R91或R92为低电平或全部低电平QA与CKB相

4、连74LS90十进制计数器3.计数器秒、分为60进制计数器，时为24进制计数器（1）60进制计数器由十进制和六进制级联而成。十进制由74LS90组成，六进制由74LS92组成，引脚图如下：异步清零R01、R02计数时：R01或R02为低电平QA与CKB相连74LS92十二进制计数器60进制计数器连线图74LS92六分频接线：Q3Q2Q1Q00101（5）1000（6）（2）二十四进制计数器当：“24”时，两集成块的R01、R02均为“1”，两计数器清零Q3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q00010（2）0100（4）4.译码器和

5、显示器采用74LS48译码，与8421编码器配合BI、LT应为高电平七段LED共阴极显示器5.校时电路的设计当数字钟接通电源或者计时出现误差时，需要校正时间（或称校时）校时是数字钟应具备的基本功能。一般电子手表都具有时、分、秒等校时功能为使电路简单，这里只进行分和小时的校时5.校时电路采用74LS00(四—二与非门）74LS04(六反相器）校时电路原理图四、功能扩展电路的设计定时控制电路的设计仿广播电台正点报时电路的设计报整点时数电路的设计触摸报整点时数电路的设计数字钟在指定的时刻发出信号，或驱动音响电路“闹时”；或对某装

6、置的电源进行接通或断开“控制”。不管是闹时还是控制，都要求时间准确，即信号的开始时刻与持续时间必须满足规定的要求。1.定时控制电路的设计例要求上午7时59分发出闹时信号，持续时间为1分钟。解7时59分对应数字钟的时个位计数器的状态为(Q3Q2Q1Q0)H1=0111，分十位计数器的状态为(Q3Q2Q1Q0)M2=0101，分个位计数器的状态为(Q3Q2Q1Q0)M1=1001。若将上述计数器输出为“1”的所有输出端经过与门电路去控制音响电路，可以使音响电路正好在7点59分响，持续1分钟后（即8点时）停响。1.定时控制电

7、路的设计1.定时控制电路的设计所以闹时控制信号Z的表达式为式中，M为上午的信号输出，要求M=1如果用与非门实现上式所表示的逻辑功能，则可以将Z进行布尔代数变换，即1.定时控制电路的设计2.仿广播电台正点报时电路的设计仿广播电台正点报时电路的功能要求是：每当数字钟计时快要到正点时发出声响;通常按照4低音1高音的顺序发出间断声响;以最后一声高音结束的时刻为正点时刻。2.仿广播电台正点报时电路的设计设4声低音（约500Hz）分别发生在59分51秒、53秒、55秒及57秒，最后一声高音（约1kHz）发生在59分59秒，它们

8、的持续时间均为1秒。由表可得秒个位计数器状态2.仿广播电台正点报时电路的设计只有当分十位的Q2M2Q0M2=11分个位的Q3M1Q0M1=11秒十位的Q2S2Q0S2=11秒个位的Q0S1=1时音响电路才能工作3.报整点时数电路的设计报整点时数电路的功能是：每当数字钟计时到整点时发出音响，且几点响几声。