1、數(shù)數(shù) 字字 鐘鐘 電電 路路第2頁(yè)中文摘要：加入世貿(mào)組織以后，中國(guó)會(huì)面臨激烈的競(jìng)爭(zhēng)。這種競(jìng)爭(zhēng)將是一場(chǎng)科技實(shí)力、管理水平和人才素質(zhì)的較量，風(fēng)險(xiǎn)和機(jī)遇共存，同時(shí)電子產(chǎn)品的研發(fā)日新月異，不僅是在通信技術(shù)方面數(shù)字化取代于模擬信號(hào)，就連我們的日常生活也進(jìn)于讓數(shù)字化取締。 說明數(shù)字時(shí)代已經(jīng)到來，而且滲透于我們生活的方方面面。就拿我們生活的實(shí)例來說明一下“數(shù)字”給我們帶來的便捷。下面我們就以數(shù)字鐘為例簡(jiǎn)單介紹一下。數(shù)字鐘我們聽到這幾個(gè)字，第一反應(yīng)就是我們所說的數(shù)字，不錯(cuò)數(shù)字鐘就是以數(shù)字顯示取代模擬表盤的鐘表，在顯示上它用數(shù)字反應(yīng)出此時(shí)的時(shí)間，相比模擬鐘能給人一種一目了然的感覺，不僅如此它還能同時(shí)顯示時(shí)、分、

2、秒。而且能對(duì)時(shí)、分、秒準(zhǔn)確校時(shí)，這是普通鐘所不及的。與此同時(shí)數(shù)字鐘還能準(zhǔn)確定時(shí)，在你所規(guī)定的時(shí)間里準(zhǔn)確無誤的想你發(fā)出報(bào)時(shí)聲音，提醒你在此時(shí)所需要去做的事。與舊式鐘表相比它更適用于現(xiàn)代人的生活。在畢業(yè)之際恰好遇上學(xué)校的畢業(yè)課題電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)畢業(yè)論文。因而在所學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)上做了以下畢業(yè)設(shè)計(jì)。希望給大家?guī)矸奖愕耐瑫r(shí)，使自己對(duì)所學(xué)專業(yè)有進(jìn)一步的了解！關(guān)鍵字關(guān)鍵字：數(shù)字鐘 校時(shí) 時(shí)間顯示 定時(shí) 目錄前言： .41.設(shè)計(jì)目的 .62.設(shè)計(jì)功能要求 .63.電路設(shè)計(jì).63.1 設(shè)計(jì)方案.63.2 單元電路的設(shè)計(jì) .73.2.1 主體電路部分 .73.2.1.1 振蕩電路 .83.2.1.2 計(jì)數(shù)電路 .12

3、3.2.1.3 校時(shí)電路 .173.2.1.4 譯碼與顯示電路 .193.2.2 擴(kuò)展功功能電路的設(shè)計(jì) .21第3頁(yè)3.2.2.1 定時(shí)控制電路 .213.2.2.2 仿廣播電臺(tái)正點(diǎn)報(bào)時(shí)電路 .233.2.2.3 自動(dòng)報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)電路 .243.2.2.4 觸摸報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)電路 .264.調(diào)試 .274.1 主體電路部分 .274.2 擴(kuò)展電路部分 .295.總結(jié) .31致 謝.32參考文獻(xiàn).33附錄.34前言：中國(guó)是世界上最早發(fā)明計(jì)時(shí)儀器的國(guó)家。有史料記載，漢武帝太初年間（紀(jì)元前104-101年）由落下閎創(chuàng)造了我國(guó)最早的表示天體運(yùn)行的儀器渾天儀。東漢時(shí)期（公元130年）張衡創(chuàng)造了水運(yùn)渾天儀，為世

4、界上最早的以水為動(dòng)力的觀測(cè)天象的機(jī)械計(jì)時(shí)器，是世界機(jī)械天文鐘的先驅(qū)。盛唐時(shí)代，公元725年張遂（又稱一行）和梁令瓚等人創(chuàng)制了水運(yùn)渾天銅儀，它不但能演示天球和日、月的運(yùn)動(dòng)，而且立了兩個(gè)木人，按時(shí)擊鼓，按時(shí)打鐘。第一個(gè)機(jī)械鐘的靈魂擒縱器用于計(jì)時(shí)器，這是中國(guó)科學(xué)家對(duì)人類計(jì)時(shí)科學(xué)的偉大貢獻(xiàn)。它比十四世紀(jì)歐洲出現(xiàn)的機(jī)械鐘先行了六個(gè)世紀(jì)。第一只石英鐘出現(xiàn)在二十世紀(jì)二十年代，從三十年代開始得到了推廣，從六十年代開始，由于應(yīng)用半導(dǎo)體技術(shù)，成功地解決了制造日用石英鐘問題，石英電子技術(shù)在計(jì)時(shí)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。并取代機(jī)械鐘做了更精確的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。早在1880年，法國(guó)人皮埃爾居里和保羅雅克居里就發(fā)現(xiàn)了石英晶體有壓電

5、的特性，這是制造鐘表“心臟”的良好材料。科學(xué)家以石英晶體制成的振蕩計(jì)時(shí)器和電子鐘組合制成了石英鐘。經(jīng)過測(cè)試，一只高精度的石英鐘表，每年的誤差僅為3-5秒。1942年，著名的英國(guó)格林尼治天文臺(tái)也開始采用了石英鐘作為計(jì)時(shí)工具。在許多場(chǎng)合，它還經(jīng)常被列為頻率的基本標(biāo)準(zhǔn)，用于日常測(cè)量與檢測(cè)。大約在 1970 年前后，石英鐘表開始進(jìn)入市場(chǎng)，風(fēng)靡全球。第4頁(yè)隨著科學(xué)的進(jìn)步，精密的電子元件不斷涌現(xiàn)，石英鐘表也開始變得小巧精致，它既是實(shí)用品，也是裝飾品。它為人們的生活提供方便，更為人們的生活增添了新的色彩。 在現(xiàn)行情況下根據(jù)簡(jiǎn)單實(shí)用強(qiáng)的、走時(shí)準(zhǔn)確進(jìn)行設(shè)計(jì)。而實(shí)驗(yàn)證明，鐘表的振蕩部分采用石英晶體作為時(shí)基信號(hào)源時(shí)

6、，走時(shí)更精確、調(diào)整更方便。鐘是一種計(jì)時(shí)的器具，它的出現(xiàn)開拓了時(shí)間計(jì)量的新里程。提起時(shí)鐘大家都很熟悉，它是給我們指明時(shí)間的一種計(jì)時(shí)器，并且我們每天都要用到它。二十世紀(jì)八十年代中國(guó)的鐘表業(yè)經(jīng)歷了一場(chǎng)翻天覆地的大轉(zhuǎn)折。其表現(xiàn)在三個(gè)方面：（1）從生產(chǎn)機(jī)械表轉(zhuǎn)為石英電子表； （2）曾占據(jù)中國(guó)消費(fèi)市場(chǎng)四十多年的大型國(guó)有企業(yè)突然被剛剛冒起的“組業(yè)”所取代，鐘表生產(chǎn)中心轉(zhuǎn)向中國(guó)南方沿海一帶；（3）中國(guó)鐘表業(yè)發(fā)展從以機(jī)芯為龍頭改為以手表外觀件為龍頭。這場(chǎng)轉(zhuǎn)折以迅雷不及掩耳的速度，沖擊著傳統(tǒng)的中國(guó)鐘表工業(yè)。中國(guó)的鐘表業(yè)從技術(shù)簡(jiǎn)單、零件少的石英鐘機(jī)芯制造入手。最初石英鐘機(jī)芯全靠從日本、德國(guó)進(jìn)口，1989 年開始完全

7、自己生產(chǎn)，包括模具的制造加工。近十余年，逐漸提高機(jī)芯質(zhì)量的穩(wěn)定性，同時(shí)轉(zhuǎn)向?qū)κ直頇C(jī)芯研制與開發(fā)。目前石英鐘表機(jī)芯生產(chǎn)主要在福建省福州、廣東東莞、番禺；機(jī)械鐘表機(jī)芯在上海、山東等地。現(xiàn)在我國(guó)的電子業(yè)發(fā)展非常快速，電子業(yè)的發(fā)展有利于鐘表業(yè)的發(fā)展。在中國(guó)鐘表發(fā)展史上，國(guó)產(chǎn)機(jī)芯研制的失敗已經(jīng)成為過去， “組裝業(yè)”作為新興鐘表工業(yè)的起步階段也已成為過去。一支新的充滿智慧的鐘表精英在成長(zhǎng)。我們相信在科技高速發(fā)展的今天，鐘表業(yè)運(yùn)用當(dāng)今材料工業(yè)、電子工業(yè)和其他領(lǐng)域的最新技術(shù)，一定會(huì)生產(chǎn)出代表中國(guó)科學(xué)水平的產(chǎn)品。我們希望鐘表業(yè)的精英們?cè)谔岣咧圃旒夹g(shù)水平中不斷創(chuàng)新，培育出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的品牌。這正是中國(guó)鐘表業(yè)發(fā)

8、展的希望。數(shù)字鐘被廣泛用于個(gè)人家庭,車站, 碼頭、辦公室等公共場(chǎng)所,成為人們?nèi)粘Ｉ钪械谋匦杵贰Ｓ捎跀?shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用,使得數(shù)字鐘的精度,運(yùn)用超過老式鐘表, 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非常現(xiàn)實(shí)的意義。第5頁(yè)1.設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)一種多功能數(shù)字鐘，該數(shù)字鐘具有基本功能和擴(kuò)展功能兩部分。其中，基本功能部分的有準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以數(shù)字形

9、式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間和校時(shí)功能。擴(kuò)展功能部分則具有：定時(shí)控制、仿廣播電臺(tái)正點(diǎn)報(bào)時(shí)、自動(dòng)報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)和觸摸報(bào)正點(diǎn)的功能。數(shù)字鐘的電路也是由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分構(gòu)成，在電路中，基本功能部分由主體電路實(shí)現(xiàn)，而擴(kuò)展功能部電路實(shí)現(xiàn)。這兩部分都有一個(gè)共同特點(diǎn)就是它們都要用到振蕩電路提供的 1Hz 脈沖信號(hào)。在計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)電路還可以進(jìn)行校時(shí)和校分，為了使電路簡(jiǎn)單所設(shè)計(jì)的電路不具備校秒的功能。并且要用數(shù)碼管顯示時(shí)、分、秒，各位均為兩位顯示，擴(kuò)展部分要有相應(yīng)的響應(yīng)電路。分則由擴(kuò)展2.設(shè)計(jì)功能要求基本功能 ：（1）時(shí)的計(jì)時(shí)要求為“12 翻 1” ，分和秒的計(jì)時(shí)要求為 60 進(jìn)制（2）準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以數(shù)字形式顯示

10、時(shí)，分，秒的時(shí)間（3）校正時(shí)間擴(kuò)展功能 ：（1）定時(shí)控制；（2）仿廣播電臺(tái)報(bào)時(shí)功能；（3）自動(dòng)報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)；（4）觸摸報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)；3.電路設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)方案根據(jù)設(shè)計(jì)要求首先建立了一個(gè)多功能 數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的組成框圖，框圖如圖 1 所示。第6頁(yè)時(shí)顯示器分顯示器秒顯示器時(shí)譯碼器分譯碼器秒譯碼器時(shí)計(jì)數(shù)器分計(jì)數(shù)器秒計(jì)數(shù)器校時(shí)電路振蕩器分頻器整點(diǎn)報(bào)時(shí)觸摸報(bào)時(shí)仿電臺(tái)報(bào)定時(shí)控制主體電路擴(kuò)展電路圖 1由圖 1 可知，電路的工作原理是：多功能數(shù)字鐘電路由主體電路和擴(kuò)展電路兩大部分組成。其中主體電路完成數(shù)字鐘的基本功能，擴(kuò)展電路完成數(shù)字鐘的擴(kuò)展功能。振蕩器產(chǎn)生的高脈沖信號(hào)作為數(shù)字鐘的振源，再經(jīng)分頻器輸出標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖

11、。秒計(jì)數(shù)器計(jì)滿 60 后向分計(jì)數(shù)器個(gè)位進(jìn)位，分計(jì)數(shù)器計(jì)滿 60 后向小時(shí)計(jì)數(shù)器個(gè)位進(jìn)位并且小時(shí)計(jì)數(shù)器按照“12 翻 1”的規(guī)律計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器的輸出經(jīng)譯碼器送顯示器。計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)電路進(jìn)行校時(shí)、校分、校秒。擴(kuò)展電路必須在主體電路正常運(yùn)行的情況下才能進(jìn)行擴(kuò)展功能。3.2 單元電路的設(shè)計(jì)數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)方法很多種，例如，可用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘；也可以利用專用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路組成電子鐘；還可以利用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)電子鐘等。在本次設(shè)計(jì)，電路是由許多單元電路組成的，因此首先必須對(duì)各個(gè)單元電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.2.1 主體電路部分主體電路部分的電路主要由振蕩電路、計(jì)數(shù)電路、顯示電路

12、以及校時(shí)電路四大部分組成。下面將對(duì)各部分電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.2.1.1 振蕩電路振蕩電路由振蕩器和分頻器產(chǎn)生 1Hz 時(shí)鐘脈沖和擴(kuò)展部分所需的頻率，下面對(duì)振蕩器和分頻器兩部分進(jìn)行介紹。（1）振蕩器第7頁(yè)數(shù)字電路中的時(shí)鐘是由振蕩器產(chǎn)生的，振蕩器是數(shù)字鐘的核心。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精度決定了數(shù)字鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確程度，一般來說，振蕩器的頻率越高，計(jì)時(shí)精度越高。它利用某種反饋方式產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。對(duì)數(shù)字電路來說，振蕩器的輸出的幅度范圍為 0v5v 的方波信號(hào)而不是鋸齒波、三角波或其他形式。典型的振蕩器是弛豫振蕩器，它通過一個(gè) RC 網(wǎng)絡(luò)將反相器的輸出反饋回來并存在一定的工作延遲時(shí)間。基本的電路如圖 2 所示。

13、12A740412A7404R2R1C圖 2在上述電路中，RI-C 網(wǎng)絡(luò)由第一個(gè)反相器驅(qū)動(dòng)，具有 RC 特性曲線的響應(yīng)信號(hào)被反饋給反相器的輸入。當(dāng)電容上的電壓達(dá)到施密特觸發(fā)器輸入反相器的門限電壓的時(shí)候，反相器的狀態(tài)發(fā)生改變，并輸出一個(gè)新的電壓值。這個(gè)輸出電壓經(jīng)過一定的延遲時(shí)間再次通過 RIC 反饋回來，直到電容電壓再次達(dá)到門限電壓為止。用施密特觸發(fā)器輸入器件（如 74HC04） ，但是由于電容的參考電壓在每個(gè)臨界點(diǎn)都要發(fā)生變化，所以施密特觸發(fā)器不是必需的。由于電容與輸出相連，每次狀態(tài)改變時(shí)，電容的充電電壓會(huì)超過5V。從這一點(diǎn)來說，輸出電壓會(huì)改變電容的充電電壓，直到電容兩端的電壓變?yōu)?74HC0

14、4 的門限電壓（2.5V）為止。振蕩器輸出狀態(tài)的改變發(fā)生在電容上的電壓達(dá)到 2.5V 時(shí)。弛豫振蕩器對(duì)許多低成本而精度要求又不高的場(chǎng)所非常適合，但是并不推薦在任何有精度要求的實(shí)際應(yīng)用電路采用它。如果想要獲得高的精度，就應(yīng)該在振蕩電路中使用石英晶體作振源。在數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作中應(yīng)采用石英晶體振蕩器，因?yàn)槭⒕w具有壓電效應(yīng)，是一個(gè)壓電器件。當(dāng)交流電壓加在晶體兩端，晶體先隨電壓變化產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的變化，然后機(jī)械振動(dòng)又使晶體表面產(chǎn)生交變電荷。當(dāng)晶體幾何尺寸和結(jié)構(gòu)一定時(shí)，它本生有一個(gè)固定的機(jī)械頻率。當(dāng)外加交流電壓的頻率等于晶體的固有頻率時(shí)，晶體片的機(jī)械振動(dòng)最大，晶體表面電荷量最多，外電路的交流電流最強(qiáng)，于是

15、產(chǎn)生振蕩，因此將石英晶體按一定方位切割成片，兩邊傅以電極，焊上引線，再用金屬或玻璃外殼封裝即構(gòu)成石英晶體。石英晶體的固有頻率十分穩(wěn)定。另外石英晶體的振動(dòng)具有多諧性，除了基頻振動(dòng)外，還有奇次諧次泛音振動(dòng)，對(duì)于石英晶體，既可利用基頻振動(dòng)，也可利用泛音振動(dòng)。前者稱為基頻晶體，后者稱為泛音晶體，晶片厚度與振動(dòng)頻率成反比，工作頻率越高，要求晶片厚度越薄。將石英晶體作為高 Q 值諧振回路元件接入反饋電路中，就組成了晶體振蕩器。在設(shè)計(jì)中所用的振蕩器的電路圖如圖 3 所示。第8頁(yè)該電路能產(chǎn)生 1MHz 的方波脈沖振蕩信號(hào)。12A740412A740412A74041K0.01uF5-25pF1MHZ圖 3（2

16、）分頻器分頻器的作用是將由石英晶體產(chǎn)生的高頻信號(hào)分頻成基時(shí)鐘脈沖信號(hào)和擴(kuò)展部分所需的頻率。在此電路中，分頻器的功能主要有兩個(gè)：一是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)；二是功能擴(kuò)展電路所需的信號(hào)，如仿電臺(tái)用的 1KHz 的高頻信號(hào)和 500Hz 的低頻信號(hào)等.在此電路中作為分頻器的元件是:CD4518。CD4518 可以組成二分頻電路和十分頻電路。用 CD4518 組成二分頻的電路如圖 4；用 CD4518 組成十分頻的電路如圖 5；在本次設(shè)計(jì)中所用的分頻器的電路圖如圖 6。電路經(jīng)過十分頻后將晶振來的1MHz 的振蕩脈沖變?yōu)?1Hz 的脈沖信號(hào)，該信號(hào)作為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖使用。輸入 輸 出 輸入 輸入 輸 出清零

17、圖 4 圖 5 4Q1QCr CPEN 4QCr CP第9頁(yè)CK1EN2CLR7Q03Q14Q25Q36A4518CK1EN2CLR7Q03Q14Q25Q36A4518CK1EN2CLR7Q03Q14Q25Q36A4518CK1EN2CLR7Q03Q14Q25Q36A4518CK1EN2CLR7Q03Q14Q25Q36A4518CK1EN2CLR7Q03Q14Q25Q36A4518100KHZ10KHZ1KHZ100HZ10HZ1HZ1MHZ圖 6上表:CD4518 的功能表振蕩器和分頻器兩部分構(gòu)成振蕩電路，它的電路圖如圖 7 所示。根據(jù)圖 7 可知電路的工作原理是：石英晶體振蕩器提供的頻率為

18、 1MHz，CD4518 組成十分頻電路。輸入輸出CKCREN上升沿LH加計(jì)數(shù)LL上升沿加計(jì)數(shù)下降沿LXXL上升沿上升沿LLHL下降沿保 持XLX全為 L第10頁(yè)并且一個(gè) CD4518 可以組成兩個(gè)十分頻電路即：CD4518 的引腳 2 與引腳 6 組成一個(gè)十分頻電路而引腳 10 與引腳 14 組成另一個(gè)十分頻電路。晶振的輸出接入第一塊 CD4518 的輸入引腳 2，經(jīng)過一次十分頻，頻率變?yōu)?100KHz。輸出引腳 6 接入同一塊 CD4518 的引腳 10 經(jīng)第二次分頻，頻率變?yōu)?0KHz。輸出引腳接人第二塊 CD4518 的輸入引腳 2 再經(jīng)一次分頻，頻率變?yōu)?1KHz。這樣經(jīng)過六次分頻最

19、后可以得到 1Hz 的頻率。12A740412A740412A74041K0.01uF5-25pF1MHZCK1EN2CLR7Q03Q14Q25Q36A4518CK1EN2CLR7Q03Q14Q25Q36A4518CK1EN2CLR7Q03Q14Q25Q36A4518CK1EN2CLR7Q03Q14Q25Q36A4518CK1EN2CLR7Q03Q14Q25Q36A4518CK1EN2CLR7Q03Q14Q25Q36A4518100KHZ10KHZ1KHZ100HZ10HZ1HZ圖 73.2.1.2 計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)器是一種計(jì)算輸入脈沖的時(shí)序邏輯網(wǎng)絡(luò)，被計(jì)數(shù)的輸入信號(hào)就是時(shí)序網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘脈沖，它不僅

20、可以計(jì)數(shù)而且還可以用來完成其他特定的邏輯功能，如測(cè)量、定時(shí)控制、數(shù)字運(yùn)算等等。數(shù)字鐘的計(jì)數(shù)電路是用兩個(gè)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路和“12 翻 1”計(jì)數(shù)電路實(shí)現(xiàn)的。數(shù)字鐘的計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)可以用反饋清零法。當(dāng)計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù)時(shí)，反饋門不起作用，只有當(dāng)進(jìn)位脈沖到來時(shí)，反饋信號(hào)將計(jì)數(shù)電路清零，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)模的循環(huán)計(jì)數(shù)。以六十進(jìn)制為例，當(dāng)計(jì)數(shù)器從00，01，02，59 計(jì)數(shù)時(shí)，反饋門不起作用，只有當(dāng)?shù)?60 個(gè)秒脈沖到來時(shí)，反饋信號(hào)隨即將計(jì)數(shù)電路清零，實(shí)現(xiàn)模為 60 的循環(huán)計(jì)數(shù)。下面將分別介紹 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器和“12 翻 1”小時(shí)計(jì)數(shù)器。 （一）60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路如圖 8 所示第11頁(yè)R0(1)6R0(2)7CKA

21、14QA12CKB1QB11QC9QD874LS92_2R0(1)2R0(2)3R9(1)6R9(2)7CKA14QA12CKB1QB9QC8QD1174LS90_5GNDGND+5V+5V圖 8電路中，74LS92 作為十位計(jì)數(shù)器，在電路中采用六進(jìn)制計(jì)數(shù)；74LS90 作為個(gè)位計(jì)數(shù)器在電路中采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)。當(dāng) 74LS90 的 14 腳接振蕩電路的輸出脈沖 1Hz 時(shí) 74LS90 開始工作，它計(jì)時(shí)到 10時(shí)向十位計(jì)數(shù)器 74LS92 進(jìn)位。下面對(duì)電路中所用的主要元件及功能介紹。 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74LS90 74LS90 是二五十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，它有兩個(gè)時(shí)鐘輸入端 CKA 和 CKB。其中，CK

22、A 和組成一位0Q二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；CKB 和組成五進(jìn)制計(jì)數(shù)器；若將與 CKB 相連接，時(shí)鐘脈沖從輸入，則321Q Q Q0QACP構(gòu)成了 8421BCD 碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。74LS90 有兩個(gè)清零端 R0（1） 、R0（2） ，兩個(gè)置 9 端 R9（1）和R9（2） ，其 BCD 碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)時(shí)序如表 1，二五混合進(jìn)制計(jì)數(shù)時(shí)序如表 2，74LS90 的管腳圖如圖9。R0(1)2R0(2)3R9(1)6R9(2)7CKA14QA12CKB1QB9QC8QD1174LS90圖 9表 1 BCD 碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)時(shí)序 表 2 二五混合進(jìn)制計(jì)數(shù)時(shí)序第12頁(yè) 異步計(jì)數(shù)器74LS92所謂異步計(jì)數(shù)器是指計(jì)數(shù)器內(nèi)各觸

23、發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)不是來自于同一外接輸入時(shí)鐘信號(hào)，因而觸發(fā)器不是同時(shí)翻轉(zhuǎn)。這種計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)速度慢。一異步計(jì)數(shù)器 74LS92 是 二六十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，即CKA 和組成二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，CKB 和在 74LS92 中為六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。當(dāng) CKB 和相連，時(shí)鐘0Q321Q Q Q0Q脈沖從 CKA 輸入，74LS92 構(gòu)成十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。74LS92 的管腳圖如圖 10。R0(1)6R0(2)7CKA14QA12CKB1QB11QC9QD874LS92圖 10（二） “12 翻 1”小時(shí)計(jì)數(shù)器電路 （1） 電路如圖 11 所 示CKDQCQBQAQ000001000120010300114010050101

24、60110701118100091001CKAQBQCQDQ00000100012001030011401005100061001710108101191100第13頁(yè)CLK3D2SD4CD1Q5Q674LS74AP015P11P210P39Q03Q12Q26Q37RC13TC12CLK14CE4U/D5PL1174LS191456U9B74LS00123U9A74LS00111213U10D 74LS00GNDR13.3K+5V89U8D74LS04+5vCP圖 11“12 翻 1”小時(shí) 計(jì)數(shù)器是按照“01020304050607080910111201”規(guī)律計(jì)數(shù)的，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如

25、表 3 所示。表 3“12 翻 1”小時(shí)計(jì)時(shí)時(shí)序十位 個(gè)位十位 個(gè)位CKQ10Q03 Q02 Q01 Q00CK Q10Q03 Q02 Q01 Q0001234567 000000000 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 1891011121300011101 0 0 01 0 0 11 0 1 00 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 0 1（二）電路的工作原理由表可知：個(gè)位計(jì)數(shù)器由 4 位二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器 74LS191 構(gòu)成，十位計(jì)數(shù)器由雙 D 觸發(fā)器第14頁(yè)74LS74 構(gòu)成 ，將它們組成 “12 翻

26、 1”小時(shí)計(jì)數(shù)器。由表可知：計(jì)數(shù)器的狀態(tài)要發(fā)生 兩次跳躍：一是：計(jì)數(shù)器計(jì)到 9，即個(gè)位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為 =1001 后，在下一計(jì)數(shù)脈沖的作用下計(jì)數(shù)器進(jìn)入暫態(tài) 1010，利用暫態(tài)的兩個(gè) 1 即03020100Q Q Q Q使個(gè)位異步置 0，同時(shí)向十位計(jì)數(shù)器進(jìn)位使 =1；二是計(jì)數(shù)到 12 后，在第 13 個(gè)計(jì)數(shù)脈沖0301Q Q10Q作用下個(gè)位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)應(yīng)為 =0001，十位計(jì)數(shù)器的 =0。第二次跳躍的十位清03020100Q Q Q Q10Q“0”和個(gè)位置“1”的輸出端、來產(chǎn)生。對(duì)電路中所用的主要元件及功能介紹。10Q01Q00Q D 觸發(fā)器 74LS74在電路中用到了 D 觸發(fā)器 74LS74

27、，74LS74 的管腳圖如圖 12。D2Q5Q6CLK341PRECLRA74LS74圖 12下面將介紹一些有關(guān)觸發(fā)器的內(nèi)容：觸發(fā)器，它是由門電路構(gòu)成的邏輯電路，它的輸出具有兩個(gè)穩(wěn)定的物理狀態(tài)（高電平和低電平） ，所以它能記憶一位二進(jìn)制代碼。觸發(fā)器是存放在二進(jìn)制信息的最基本的單元。按其功能可為基本 RS觸發(fā)器觸、JK 觸發(fā)器、D 觸發(fā)器和 T 觸發(fā)器。這幾種觸發(fā)器都有集成電路產(chǎn)品。其中應(yīng)用最廣泛的當(dāng)數(shù) JK 觸發(fā)器和 D 觸發(fā)器。不過，深刻理解 RS 觸發(fā)器對(duì)全面掌握觸發(fā)器的工作方式或動(dòng)作特點(diǎn)是至關(guān)重要的。事實(shí)上，JK 觸發(fā)器和 D 觸發(fā)器是 RS 觸發(fā)器的改進(jìn)型，其中 JK 觸發(fā)器保留了兩個(gè)

28、數(shù)據(jù)輸入端，而 D 觸發(fā)器只保留了一個(gè)數(shù)據(jù)輸入端。D 觸發(fā)器有邊沿 D 觸發(fā)器和高電平 D 觸發(fā)器。74LS74 為一個(gè)電平 D 觸發(fā)器。 計(jì)數(shù)器 74LS191 74LS191 的管腳圖如圖 13 第15頁(yè)CTEN4D/U5CLK14LD11MAX/MIN12RCO13A15QA3B1QB2C10QC6D9QD774LS191圖 133.2.1.3 校時(shí)電路（一）電路如圖 14 所示8910U10C74LS00123U11A74LS00111213U10D74LS00R33.3kC10.01uFS1GND1011U8E74LS041HZS2/M2 Q2+5V圖 14（二）電路的工作原理校時(shí)電

29、路的作用是：當(dāng)數(shù)字鐘接通電源或者出現(xiàn)誤差時(shí)，校正時(shí)間。校時(shí)是數(shù)字鐘應(yīng)具有的基本功能。一般電子表都具有時(shí)、分、秒等校時(shí)功能。為了使電路簡(jiǎn)單，在此設(shè)計(jì)中只進(jìn)行分和小時(shí)的校時(shí)。校時(shí)有“快校時(shí)”和“慢校時(shí)”兩種， “快校時(shí)”是通過開關(guān)控制，使計(jì)數(shù)器對(duì) 1Hz 校時(shí)脈沖計(jì)數(shù)。 “慢校時(shí)”是用手動(dòng)產(chǎn)生單脈沖作校時(shí)脈沖。圖中 S1 校分用的控制開關(guān)，S2（總圖）為校時(shí)用的控制開關(guān)，它們的控制功能如表 4 所示，校時(shí)脈沖采用分頻器輸出的 1Hz 脈沖，當(dāng) S1 或 S2分別為“0”時(shí)可以進(jìn)行“快校時(shí)” 。如果校時(shí)脈沖由單次脈沖產(chǎn)生器提供，則可以進(jìn)行“慢校時(shí)” 。 表 4 校時(shí)開關(guān)的功能第16頁(yè)S1S2功能11

30、計(jì)數(shù)10校分00校時(shí)表 4（三）對(duì)電路中所用的主要元件及功能介紹在此電路中，用到的元器件有兩塊四 2 輸入與非門 74LS00 、一塊六反相器 74 LS04、兩個(gè)電容、兩個(gè)電阻以及兩個(gè)開關(guān)。（1）四-2 輸入與非門 74LS00集成邏輯門是數(shù)字電路中應(yīng)用十分廣泛最基本的一種器件，為了合理的使用和充分利用其性能，必須對(duì)它的主要參數(shù)和邏輯功能進(jìn)行測(cè)試。74LS00 與非門的主要參數(shù)為：輸出高電平：指與非門有一個(gè)以上輸入端接地或接低電平時(shí)的輸出電平值。輸出低電平：指與非門的所有輸入端均接高電平時(shí)的輸出電平值。開門電平：指與非門輸出處于額定低電平時(shí)允許輸入高電平的最小值。關(guān)門電平：指與非門輸出處于高

31、電平狀態(tài)時(shí)允許輸入低電平的最大值。電壓傳輸特性：是指門的輸出電壓隨輸入電壓而變化的曲線，由它可以得到門電路的輸出高電平、輸出低電平、關(guān)門電平和開門電平等。低電平的輸出電源電流；是指輸入所有端都懸空，輸出端空載時(shí)，電源提供器件的電流。高電平輸出電源電流：是指輸出端空載，每個(gè)門各有一個(gè)以上的輸入端接地，電源提供給器件的電流。低電平輸入電流：是指被測(cè)輸入端接地，其余輸入端懸空時(shí)，由被測(cè)輸入端流出的電流值。高電平輸入電流：指被測(cè)輸入端接高電平，其余輸入端接地，流入被測(cè)輸入端的電流值。扇出系數(shù)：門電路能驅(qū)動(dòng)同類門的個(gè)數(shù)，它是衡量門電路負(fù)載能力的一個(gè)參數(shù)，TTL 與非門有兩種不同性質(zhì)的負(fù)載，即灌電流負(fù)載和

32、拉電流負(fù)載，因此有兩種扇出系數(shù)。即低電平扇出系數(shù)和高電平扇出系數(shù)。3.2.1.4 譯碼與顯示電路（一）電路如圖 15 所示第17頁(yè)BI/RBO4RBI5LT3A7B1C2D6a13b12c11d10e9f15g1474LS48abfcgdeDPYLEDgn1234567abcdefgDPY_7-SEG圖 15（二）電路的工作原理譯碼是編碼的相反過程，譯碼器是將輸入的二進(jìn)制代碼翻譯成相應(yīng)的輸出信號(hào)以表示編碼時(shí)所賦予原意的電路。常用的集成譯碼器有二進(jìn)制譯碼器、二十制譯碼器和 BCD7 段譯碼器、顯示模塊用來顯示計(jì)時(shí)模塊輸出的結(jié)果。（三）對(duì)電路中的主要元件及功能介紹（1）譯碼器 74LS48譯碼器是

33、一個(gè)多輸入、多輸出的組合邏輯電路。它的工作是把給定的代碼進(jìn)行“翻譯” ，變成相應(yīng)的狀態(tài)，使輸出通道中相應(yīng)的一路有信號(hào)輸出。譯碼器在數(shù)字系統(tǒng)中有廣泛的用途，不僅用于代碼的轉(zhuǎn)換、終端的數(shù)字顯示，還用于數(shù)字分配，存儲(chǔ)器尋址和組合控制信號(hào)等。譯碼器可以分為通用譯碼器和顯示譯碼器兩大類。在電路中用的譯碼器是共陰極譯碼器 74LS48，用 74LS48 把輸入的8421BCD 碼 ABCD 譯成七段輸出 a-g，再由七段數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)。 74LS48 的管腳圖如圖 16。在管腳圖中，管腳 LT、RBI、BI/RBO 都是低電平是起作用，作用分別為：LT 為燈測(cè)檢查，用 LT 可檢查七段顯示器個(gè)字段是否

34、能正常被點(diǎn)燃。BI 是滅燈輸入，可以使顯示燈熄滅。RBI 是滅零輸入，可以按照需要將顯示的零予以熄滅。BI/RBO 是共用輸出端，RBO 稱為滅零輸出端，可以配合滅零輸出端 RBI，在多位十進(jìn)制數(shù)表示時(shí)，把多余零位熄滅掉，以提高視圖的清晰度。也可用共陰譯碼器 74LS248，CD4511。第18頁(yè)圖圖 1616BI/RBO4RBI5LT3A7B1C2D6a13b12c11d10e9f15g1474LS48（2）顯示器 SM421050N在此電路圖中所用的顯示器是共陰極形式，陰極必須接地。SM421050N 的管腳功能圖如圖 17abfcgdeDPYLEDgn1234567abcdefgDPY_

35、7-SEG圖 17主體電路部分是由上面的以上的各個(gè)單元電路組成的。3.2.2 擴(kuò)展功功能電路的設(shè)計(jì)3.2.2.1 定時(shí)控制電路數(shù)字鐘在指定的時(shí)刻發(fā)出信號(hào)，或驅(qū)動(dòng)音響電路“鬧時(shí)” ；或?qū)δ逞b置的電源進(jìn)行接通或斷開“控制” 。不管是鬧時(shí)還是控制，都要求時(shí)間準(zhǔn)確，即信號(hào)的開始時(shí)刻與持續(xù)時(shí)間必須滿足規(guī)定的要求。（一）設(shè)計(jì)電路如圖 18 所示第19頁(yè)12456UZ1A74LS2013121098UZ1B74LS20456UZ4B74LS03123UZ4A74LS03123UZ9A74LS00456UZ9B74LS00RZ41KRZ322LS1SPEAKERQ13DG130+5VSZ3SW +5V1KHZ

36、RL3.3K+5V圖 18（二）電路的工作原理在這里將舉例來說明它的工作原理。要求上午 7 時(shí) 59 分發(fā)出鬧時(shí)信號(hào)，持續(xù) 1 分鐘。設(shè)計(jì)如下：7 時(shí) 59 分對(duì)應(yīng)數(shù)字鐘的時(shí)時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為，分十位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為32101()0111HQ Q Q Q，分個(gè)位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為，若將上述計(jì)數(shù)器輸出為“1”的32102()0101MQ Q Q Q32101()1001MQ Q Q Q所有輸出端經(jīng)過與門電路去控制音響電路，就可以使音響電路正好在 7 點(diǎn) 59 分響，持續(xù) 1 分鐘后（即 8 點(diǎn)）停響。所以鬧時(shí)控制信號(hào) Z 的表達(dá)式為0 11SQ2101202301()()()HMMZQ Q QQ Q

37、Q QM式中，M 為上午的信號(hào)輸出，要求 M=1。如果用與非門實(shí)現(xiàn)的邏輯表達(dá)式為：210122301()(0)()HMMZQ Q QMQ QQ Q在該電路圖中用到了 4 輸入二與非門 74LS20，集電極開路的 2 輸入四與非門 74LS03，因 OC 門的輸出端可以進(jìn)行“線與” ，使用時(shí)在它們的輸出端與電源+5V 端之間應(yīng)接一電阻 RL。RL 的值由下式?jīng)Q定： minmaxCCOHLOHIHVVRnImImaxminCCOLLOLILVVRImI=0.4V,=0.4mA,=2.4V,=50uA,=8mA,=100Ua;m 為負(fù)載門輸入端總個(gè)數(shù)。maxOLVILIminOLVIHIOLIOHI

38、取 RL=3.3K。如果控制 1KHz 高音和驅(qū)動(dòng)音響電路的兩極與非門也采用 OC 門，則 RL 的值應(yīng)該重新計(jì)算。第20頁(yè)由電路圖可以看見，上午 7 點(diǎn) 59 分，音響電路的晶體管導(dǎo)通，則揚(yáng)聲器發(fā)出 1KHz 的聲音。持續(xù) 1 分鐘到 8 點(diǎn)整晶體管因?yàn)檩斎攵藶椤?”而截止，電路停鬧。（三）對(duì)電路中所用的主要元件及功能介紹在電路中所用到的元件有 74LS03，74LS20 等。（1）四 2 輸入與非門 74LS03，只要輸入變量有一個(gè)為 0 則輸出為 1，只有輸入全為 1，輸出才為 0.74LS03 的管腳圖如圖 19 圖 19123&74LS03（2）二 4 輸入與非門 74LS2

39、0，四個(gè)輸入端有一個(gè)為 0，則輸出為 1，只有全部輸入為 1，輸出才為0.74LS20 的管腳圖如圖 20 所示。12456&A74LS20圖 203.2.2.2 仿廣播電臺(tái)正點(diǎn)報(bào)時(shí)電路（一）功能要求仿廣播電臺(tái)正點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能要求是：每當(dāng)數(shù)字鐘計(jì)時(shí)快要到正點(diǎn)時(shí)，通常按照 4 低音 1 高音的順序發(fā)出間斷聲響，以最后一聲高音結(jié)束的時(shí)刻為正點(diǎn)時(shí)刻。（二）該電路的工作原理電路圖的工作原理舉例來說明；例如設(shè) 4 聲低音（約 500Hz）分別 在 59 分 51 秒、53 秒、55秒及 57 秒，最后一聲高音（約 1000Hz）發(fā)生在 59 秒，它們的持續(xù)時(shí)間為 1 秒。只有當(dāng)分十進(jìn)位的，分個(gè)位的

40、，秒十位的及秒個(gè)位的時(shí)，音響電路才220211MMQQ310111MMQQ2 20 211SSQQ0 11SQ能工作。A第21頁(yè)（三）對(duì)該電路中使用的元件的介紹因?yàn)樵谠撾娐分兴玫脑饕?74LS00、74LS04 及 74LS20 這些元件在前面的電路中已經(jīng)介紹.這里就不再介紹它了3.2.2.3 自動(dòng)報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)電路（一）電路的工作原理報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)電路的功能是：每當(dāng)數(shù)字鐘計(jì)時(shí)到整點(diǎn)時(shí)發(fā)出音響，并且?guī)c(diǎn)響幾聲。實(shí)現(xiàn)這一功能的電路主要有以下幾個(gè)部分。減法計(jì)數(shù)器：完成幾點(diǎn)響幾聲的功能。即從小時(shí)計(jì)數(shù)器的整點(diǎn)開始進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，直到零為止。編碼器：將小時(shí)計(jì)數(shù)器的 5 個(gè)輸出端、按照“12 翻 1”的編碼

41、要求轉(zhuǎn)換為4Q3Q2Q1Q0Q減法計(jì)數(shù)器的 4 個(gè)輸入端、所需要的 BCD 碼。在電路圖中編碼器是由與非門實(shí)現(xiàn)的3D2D1D0D組合邏輯電路。其中編碼器是由與非門實(shí)現(xiàn)的組合邏輯電路，其輸出端的邏輯表達(dá)式由 5 變量的卡若圖可得。 00DQ14114DQ QQQ2241DQQ Q334DQQ分進(jìn)位脈沖 小時(shí)計(jì)數(shù)器輸出 減法計(jì)數(shù)器輸入CK 4Q3Q2Q1Q0Q3D2D1D0D1 0 0 0 0 1 0 0 0 12 0 0 0 1 0 0 0 1 03 0 0 0 1 1 0 0 1 14 0 0 1 0 0 0 1 0 05 0 0 1 0 1 0 1 0 16 0 0 1 1 0 0 1 1

42、07 0 0 1 1 1 0 1 1 18 0 1 0 0 0 1 0 0 09 0 1 0 0 1 1 0 0 110 1 0 0 0 0 1 0 1 011 1 0 0 0 1 1 0 1 112 1 0 0 1 0 1 1 0 0編碼器的真值表邏輯控制電路 控制減法計(jì)數(shù)器的清“0”與置數(shù)，控制音響電路的輸入信號(hào)。0123D D D D減法計(jì)數(shù)器選用 74LS191，74LS191 各控制端的作用如下。第22頁(yè)LD 為置數(shù)端。當(dāng) LD=0 時(shí)將小時(shí)計(jì)數(shù)器的輸出經(jīng)數(shù)據(jù)輸入端的數(shù)據(jù)置入，RC 為溢出0123D D D D負(fù)脈沖輸出端.當(dāng)減法計(jì)數(shù)到“0”時(shí)，RC 輸出一個(gè)負(fù)脈沖。U/D 為加/減

43、控制器。U/D=1 時(shí)減法計(jì)數(shù)。CKA為減法計(jì)數(shù)脈沖,兼作音響電路的控制脈沖。邏輯控制電路由 D 觸發(fā)器 74LS74 與多級(jí)與非門組成。其工作原理是：接通電源后按觸發(fā)開關(guān) S，使 D 觸發(fā)器 74LS74 清0 ，即 1Q=0。該清“0”脈沖有兩個(gè)作用：一是，使 74LS191 的置數(shù)端LD=0，即將此對(duì)應(yīng)的小時(shí)計(jì)數(shù)器輸出的整點(diǎn)時(shí)數(shù)置入 74LS191；二是，封鎖 1KHz 的音頻信號(hào)，使音響電路無脈沖輸入。當(dāng)分十位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位脈沖下降沿到來時(shí)，經(jīng)過 G1 反相，小時(shí)計(jì)數(shù)器加 1。新的小時(shí)數(shù)置于 74LS191，分十位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位脈沖的下降沿到來時(shí)又使 74LS74 的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，1Q經(jīng) G3

44、、G4 延時(shí)后，74LS191 進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)脈沖由 CK0 提供。CK0=1 時(shí)音響電路發(fā)出 1KHz聲音，當(dāng) CK0=0 時(shí)停響。當(dāng)減法計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，使 D 觸發(fā)器的 1CK=0，但是觸發(fā)器的狀態(tài)不改變。因?yàn)榉质挥?jì)數(shù)器的進(jìn)位脈沖仍為 0，CK=1，使 D 觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)復(fù)“0” ，74LS191 又回到置數(shù)狀態(tài)，直到下一個(gè)分十位計(jì)數(shù)器進(jìn)位脈沖的下降沿來到。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警的功能。如果出現(xiàn)某些整點(diǎn)數(shù)不準(zhǔn)確，其主要原因是邏輯控制電路的與非門延時(shí)時(shí)間不夠,產(chǎn)生了競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)的現(xiàn)象，可以適當(dāng)增加與非門的級(jí)數(shù)或接如小電容進(jìn)行濾波。3.2.2.4 觸摸報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)電路設(shè)計(jì)本功能基于在有些場(chǎng)合(如夜間),不便

45、于直接看顯示時(shí)間,希望數(shù)字鐘有觸摸報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)的功能.即觸摸數(shù)字鐘的某端,就能報(bào)時(shí).在功能三的基礎(chǔ)上,增加一觸發(fā)脈沖控制電路,或者將功能三的電路的自動(dòng)報(bào)時(shí)改為觸摸報(bào)時(shí)電路即可.產(chǎn)生觸摸脈沖的電路有單次脈沖產(chǎn)生器,555 集成電路定時(shí)器,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等 .我采用的是555 集成電路產(chǎn)生的觸摸脈沖.觸摸控制電路如圖 23CZ110uFCZ30.01uFCZ20.01uFRZ2333RZ1100KTRIG2Q3R4CVolt5THR6DIS7VCC8GND1UZ14555SZ2SW+5VDZ1LED圖 23第23頁(yè)SZ2 為一金屬片，它還要和 74LS74 的 RD（1）端連接，當(dāng)用手觸摸金屬片時(shí)，即

46、加入一負(fù)脈沖，其有兩個(gè)作用：一、經(jīng)過 555 產(chǎn)生一正脈沖；二、使 D 觸發(fā)器輸出為 0，從而使小時(shí)計(jì)數(shù)器的輸出的整數(shù)點(diǎn)置入 74LS191。555 輸出經(jīng)過偶數(shù)次反向器延時(shí)后家到小時(shí)計(jì)數(shù)器的 CK 端，從而使 74LS191開始減數(shù)。4.調(diào)試在本設(shè)計(jì)中，為了設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行，我在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行了部分調(diào)試，因?yàn)殡娐诽珡?fù)雜，在實(shí)驗(yàn)箱上不可能整體電路進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試后，我就自己焊接了一個(gè)試驗(yàn)板進(jìn)行調(diào)試。以確保最后能很好的完成其各部分功能。調(diào)試后，我就畫 PCB 圖，用來制印制板。因?yàn)?PCB 圖先畫，后經(jīng)過反復(fù)考慮振蕩電路部分改進(jìn)了，最后用的是 1MHZ 的晶振經(jīng)過三片 CD4518 六次分頻就能得到

47、1HZ 的頻率。所以在印制板外加了一個(gè)振蕩部分電路。4.1 主體電路部分 振蕩電路部分我先用的是 32768HZ 的晶振和反向器 74LS00 接兩個(gè)電阻和兩個(gè)電容組成的振蕩電路，產(chǎn)生32768HZ 的方波信號(hào)，經(jīng)過 15 級(jí)二分頻后得到 1HZ 的基準(zhǔn)脈沖。擴(kuò)展部分所需的頻率可以從 5 級(jí)二分頻得到 1024HZ 六級(jí)二分頻得到 512HZ 但是這樣用的集成塊較多，時(shí)間延遲較長(zhǎng)。用 555 產(chǎn)生多諧振蕩方波也可，就是精確度和穩(wěn)定度不高。后來我就用的 1MHZ 的晶振產(chǎn)生 1MHZ 的頻率經(jīng)過 74LS90組成的二-五-十的分頻器，可很好的擴(kuò)展部分所需的頻率。只是要用六塊 74LS90，后來我

48、查了手冊(cè)，發(fā)現(xiàn) 4518 有兩片十進(jìn)制分頻器，功能與 74LS90 又基本上相同，這樣就可少用集成塊，減少時(shí)間延時(shí)。在現(xiàn)用電路調(diào)試中，晶振的輸出頻率為 1MHz，用三片 CD4518 組成了六級(jí)十分頻電路，在調(diào)試中我對(duì)每級(jí)分路進(jìn)行了測(cè)試。在第一級(jí)分頻后出現(xiàn)的脈沖信號(hào)為 100KHz，經(jīng)過第二級(jí)得到了10KHz 的標(biāo)準(zhǔn)脈沖，這樣一級(jí)級(jí)的分頻，經(jīng)過六次分頻后得到了標(biāo)準(zhǔn)的 1Hz 脈沖信號(hào)。計(jì)數(shù)電路部分（1）小時(shí)計(jì)數(shù)部分這部分電路較復(fù)雜，在第一次焊接完成后的調(diào)試顯示中，發(fā)現(xiàn)小時(shí)的十位沒有變化，經(jīng)過分析、檢查發(fā)現(xiàn) 74LS74 的 3 腳沒有接上。（2）秒計(jì)數(shù)電路部分這部分的調(diào)試中順利得到了結(jié)果即：秒

49、計(jì)數(shù)器的個(gè)位能準(zhǔn)確以十進(jìn)制形式計(jì)數(shù)；秒計(jì)數(shù)器的十位也能準(zhǔn)確以六進(jìn)制的形式計(jì)數(shù)。當(dāng)秒計(jì)數(shù)器的個(gè)位計(jì)數(shù)到 9 后自動(dòng)向秒計(jì)數(shù)器的十位計(jì)數(shù)。（3）分計(jì)數(shù)電路部分第24頁(yè)這部分的調(diào)試電路與秒計(jì)數(shù)器的電路一樣，在調(diào)試中不同的是秒計(jì)數(shù)電路的個(gè)位計(jì)數(shù)器 74LS90的 14 腳接入振蕩電路部分的輸出端，而分計(jì)數(shù)電路的個(gè)位計(jì)數(shù)器 74LS90 的 14 腳本該接校時(shí)電路，但是由于校時(shí)電路作為最后調(diào)試的電路， 所以在調(diào)試中 74LS90 的 14 腳與單次脈沖連接。調(diào)試的結(jié)果是：這部分的結(jié)果與秒計(jì)數(shù)電路部分的結(jié)果一樣。校時(shí)電路部分在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)中，需要用到兩個(gè)校時(shí)電路，兩個(gè)校時(shí)電路的功能相同，它們不同的是在電

50、路的設(shè)計(jì)時(shí)，校分電路比校時(shí)電路少一個(gè)反相器，這是因?yàn)?74LS191 為高電平有效而 74LS90 為低電平有效。調(diào)試的結(jié)果是：當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，分計(jì)數(shù)電路，小時(shí)計(jì)數(shù)電路正常計(jì)數(shù)，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，校時(shí)電路進(jìn)行校時(shí)。只是有時(shí)松開按鍵時(shí)，較時(shí)數(shù)會(huì)有點(diǎn)誤變化，經(jīng)過仔細(xì)分析，確定是由于在松按鍵時(shí)產(chǎn)生了抖動(dòng)，如果接上 R-S 觸發(fā)器就能夠消抖。4.2 擴(kuò)展電路部分 擴(kuò)展部分的調(diào)試是在主體部分正確的情況下，才能完成的。有些也可模擬調(diào)試。（1）定時(shí)控制：擴(kuò)展部分的調(diào)試是在主體部分正確的情況下，才能完成的。單獨(dú)在實(shí)驗(yàn)箱上可以調(diào)試其電路的輸入就用模擬開關(guān)輸入高低電平。只要在輸入的變化下能夠控制風(fēng)鳴器工作就行。因?yàn)檫@部

51、分的電路比較簡(jiǎn)單、原理也不難。所以這部分調(diào)試很快，一切很順利。（2）仿廣播電臺(tái)正點(diǎn)報(bào)時(shí)：這部分也比較簡(jiǎn)單，只是有兩個(gè)音頻信號(hào)（1KHZ、500HZ）要發(fā)出高、底聲音。其余的就是來自主體部分的控制信號(hào)，這也用模擬開關(guān)輸入高低電平，能夠使其音響電路發(fā)聲，就沒有問題。在調(diào)試時(shí)這部分也比較順利。自動(dòng)報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)這部分電路就較復(fù)雜了，用模擬開關(guān)的電平輸入來代替小時(shí)計(jì)數(shù)器的輸入，用一單次正脈沖來代替分的十位進(jìn)位的反相脈沖。第一次調(diào)試時(shí)，音響電路沒有發(fā)是聲，經(jīng)過仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn) 74LS74的電源和地之間被擊穿，換了一個(gè) 74LS74 后，音響電路發(fā)出了聲。（3）觸摸報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)這部分電路是在自動(dòng)報(bào)時(shí)的功能上，增

52、加一觸發(fā)脈沖控制電路，在這里用的是 555 集成電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，產(chǎn)生單穩(wěn)態(tài)脈沖。其經(jīng)過偶數(shù) 4 次反向器延時(shí)后，用其來代替分十的進(jìn)位脈沖，而觸發(fā)器的觸發(fā)端接 D 觸發(fā)器的 RD 端。第一次調(diào)試時(shí)，音響電路不受觸摸脈沖的影響，它是一直都響，經(jīng)過分析后，確定是觸發(fā)器 D 沒有輸出控制信號(hào)。檢查發(fā)現(xiàn)觸發(fā)器的 2（D）腳和 6（/Q）腳沒第25頁(yè)有連接好，接上后，音響就受觸摸信號(hào)的控制了，說明其正常。為了整體能調(diào)試成功，我焊接了個(gè)整體電路來調(diào)試，基本上也沒有什么問題。就是布線太困難了，并且很容易出錯(cuò)。我在焊接的時(shí)候，由于線太多了，布線是三層，第一層，我先焊的是電源和地；第二層，焊的是主體部分的

53、連線；第三層，焊的是擴(kuò)展部分的連線。由于線多，我用的是排線，但是排線容易斷。這給完成整體焊接電路帶來了很多困難，先焊上的線，很可能在稍后就被折斷了，所以布線也不是很規(guī)范了。有了以上在數(shù)字實(shí)驗(yàn)箱的調(diào)試，在焊接電路的調(diào)試就很容易了，主體電路的功能接上電源后就能實(shí)現(xiàn)：能顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間；小時(shí)的計(jì)數(shù)為“12 翻 1” ，分和秒的計(jì)時(shí)為 60 進(jìn)位；能夠校時(shí)、分。擴(kuò)展部分：定時(shí)控制；仿廣播電臺(tái)正點(diǎn)報(bào)時(shí)；自動(dòng)報(bào)正點(diǎn)時(shí)數(shù)，都能實(shí)現(xiàn)。但是觸摸報(bào)正點(diǎn)時(shí)數(shù)不能很好的實(shí)現(xiàn)，一觸摸它就不停止的響，不是在報(bào)正點(diǎn)時(shí)數(shù)。后經(jīng)過是 D 觸發(fā)器沒有輸出，用萬(wàn)用表測(cè)試 D 觸發(fā)器的 5 腳一直都為高電平，后發(fā)現(xiàn) D 的 1

54、腳的觸發(fā)開關(guān)與地之間沒有接上，接上后調(diào)試，能實(shí)現(xiàn)。因?yàn)槲抑频挠≈瓢迨乔叭墚嫵龅模蠼?jīng)過在實(shí)驗(yàn)箱的具體調(diào)試和自己焊接電路的調(diào)試，所以，電路有所調(diào)整，原設(shè)計(jì)的振源用的是 32768HZ 的晶振，它要得到基準(zhǔn)脈沖要經(jīng)過 15 級(jí)二分頻，才能得到 1HZ 的脈沖。而我后采用 1MHZ 的晶振只需用 CD4518 經(jīng)過六次十分頻就能得到 1HZ 的基準(zhǔn)脈沖。這樣所需的集成塊還少些，帶來的時(shí)間延時(shí)也就少些。所以最后我還在印制板的外面加一小板這樣作為整個(gè)電路的振源。最后在我制的印制板上調(diào)試，發(fā)現(xiàn)其沒有反應(yīng)。用萬(wàn)用表的二極管檔測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其電源沒有接通，逐級(jí)測(cè)試，查出是 VCC 與+5V 的電源沒有接通。當(dāng)接

55、上時(shí)調(diào)試，一切都能夠?qū)崿F(xiàn)。下圖為制的印制板圖：電源原理圖為：1234+2200uF+220uFVin1GND2Vout378055V6V本電源的紋波電流很小，為很小，為 0.001V,有時(shí)甚至為 0V。滿足需要。能向總體電路提供電源。總體功能實(shí)現(xiàn)圖：能顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間；小時(shí)的計(jì)數(shù)為“12 翻 1” ，分和秒的計(jì)時(shí)為 60 進(jìn)位；能夠校時(shí)、分。220V第26頁(yè)擴(kuò)展部分：定時(shí)控制；仿廣播電臺(tái)正點(diǎn)報(bào)時(shí)；自動(dòng)報(bào)正點(diǎn)時(shí)數(shù)；觸摸報(bào)正點(diǎn)時(shí)數(shù)。這些能滿足設(shè)計(jì)要求。5.總結(jié)通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì),我明白了一個(gè)道理:無論做什么事情,都必需養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn),認(rèn)真,善思的工作作風(fēng).我這畢業(yè)設(shè)計(jì)由于我采用的是數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)的,所

56、以電路較復(fù)雜,但是容易理解.每一部分我都能理解并且能有多種設(shè)計(jì)方法.通過這次設(shè)計(jì),我還掌握了制 PCB 的一系列步驟,在幾個(gè)月時(shí)間里,我把本設(shè)計(jì)的整個(gè)電路圖畫好了,并且畫好了 PCB 板圖,并交孫老師檢查,還在實(shí)驗(yàn)箱上調(diào)試了部分電路.由于制板時(shí)間較長(zhǎng),所以我在這期間自己焊接了一個(gè)整體電路,并進(jìn)行調(diào)試,由于萬(wàn)能板的面積有限,電路復(fù)雜,所以布線不是很美觀,但是它的功能基本上都能實(shí)現(xiàn)。最后在我在制的印制板上都能很好的實(shí)現(xiàn)多功能數(shù)字鐘的各相功能，都達(dá)到了預(yù)期的結(jié)果，并且很美觀。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我又掌握了些元器件的用途以及它們的參數(shù)、性能。這次設(shè)計(jì)提高了我理論和實(shí)踐相結(jié)合的能力，增加了把理論用于實(shí)踐的興趣，同時(shí)也提高了我分析問題和解決問題的能力。沒有最好，只有更好。我相信通過這一次的畢業(yè)設(shè)計(jì)之后，我以后會(huì)更加努力，用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度去面對(duì)一切。克服困難，戰(zhàn)勝自我，超越自我。致 謝畢業(yè)設(shè)計(jì)完成了，在