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哈工大-电子技术课程设计-数字显示电子钟教程
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电子技术课程设计一 评分:
数 字 显 示 电 子 钟
班级: 1308106
学号: 1130810607
姓名: 崔志鹏
日期:2015年6月9日
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设计目的
1、掌握数字钟的结构,各部分的工作原理;
2、学会将各部分(单元)电路组成系统电路的方法;
3、掌握中规模集成电路和显示器件的使用方法;?
4、了解简单数字系统的调试方法。
设计要求
1、LED数码管显示小时、分、秒;
2、可以快速校准小时、分,秒计时可以校零;
3、最大显示为23小时59分59秒;
4、绘制电气原理图;
5、给出各功能块的原理说明。
设计原理概述
数字钟实际上是一个对标准频率(1HZ)进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间(如北京时间)一致,故需要在电路上加一个校时电路,同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。
实验中的数字电子钟使用555集成芯片构成多谐振荡器产生计时脉冲信号,通过分频器(74LS90集成芯片)使脉冲信号达到标准的秒脉冲信号(即产生频率为1HZ的信号)。秒、分、时分别为60、60和24进制计数器。秒、分均为六十进制,即显示00--59,它们的个位为十进制,十位为六进制。分秒功能的实现是用两片74LS161组成60进制递增计数器。时为二十四进制计数器,显示为00--23, 当十进位计到2,而个位计到4时清零,就为二十四进制。时功能的实现也是用两片74LS161组成24进制递增计数器。对计数信号采用74LS48集成芯片实现译码,使用6个共阴极七段数码管显示时、分、秒的计数。通过组合逻辑电路对时钟的“分”、“时”进行校时,为避免校时中机械开关产生的抖动,所以在校时电路中加入RS锁存器,开关每按压一次,输出信号改变一次。 时钟电路框图如图一。
图一
单元电路设计与分析
1.振荡器
振荡器是数字电子时钟的核心部分,其作用是产生一个标准频率的脉冲信号,信号振荡频率的精度和稳定度决定了数字钟的质量。本实验中采用555集成芯片与RC构成多谐振荡器产生脉冲信号(如图2),信号从“3”脚输出,。调节Rp可以改变脉冲信号的频率。一般来说,振荡频率越高,产生信号的精确度越高,但是,同时振荡频率增大耗电量也会增加。实际操作中,微调Rp使信号的输出频率为1MHZ。
图二
2.分频器
由于振荡器产生的频率很高(=1MHZ),要得到标准的秒脉冲信号,需要分频电路。本实验由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器,产生1MHz的脉冲信号。因此,可以采用六片74LS90集成芯片(二--五--十分频器)来实现分频。计数脉冲从输入,若为输出时实现二分频;当与相连,作为输出端时,电路实现十分频。六片74LS90均采用十分频连接,从而得到需要的1HZ标准秒脉冲信号,电路如图三。
图三
3.计数器
标准秒脉冲信号经过6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”计数器为六十进制计数,“时”为二十四进制计数。
①六十进制计数器
由分频器来的脉冲信号,首先送到“秒”计数器进行累加,秒计数器应完成一分钟之内的秒数目的累加,并达到60秒时产生一个向分钟的进位信号。因此,可以选用两片74LS161集成芯片组成60进制计数器。其中,“秒”个位为十进制,“秒”十位为六进制,电路如图四。
由图可知CR(MR)接高电平,秒信号脉冲从CLK端输入进行十进制记数,满十输出进位信号,即中的=1010时计数器清零,同时输出进位信号,此信号用于控制秒十位计数器的记数。秒十位计数器为六进制计数器,Q1、Q2的输出端通过与非门输出构成清零复位信号给CR(MR)端,当中的=0110时计数器清零,从而构成六进制计数器,同时输出向“分”计数器的进位信号。
图四
分计数器的组成电路与秒计数器的组成电路完全相同。不过进入CP的脉冲信号为秒十位进位信号输入的信号。
②二十四进制计数器
数字电子钟采用24小时制计时法,因此在“时”计数上采取二十四进制计数器。由“分”十位进位的脉冲信号,首先送到“时”个位计数器,“时”个位计数器由74LS161集成芯片构成十进制计数,计数信号满10向十位进位,“时”十位也是用74LS161芯片构成3进制计数器,电路如图五。
图五
由图可知,来自“分”十位的进位信号进入“时”个位计数器,计数器满10清零,即当计数器的=1010时,同时向“时”十位计数器送入脉冲信号。当中的=0100且中的=
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