1、1長(zhǎng)春理工大學(xué)長(zhǎng)春理工大學(xué) 電信學(xué)院電信學(xué)院 電工電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心2 數(shù)字鬧鐘電路設(shè)計(jì)數(shù)字鬧鐘電路設(shè)計(jì)34u課程設(shè)計(jì)過程課程設(shè)計(jì)過程p理論設(shè)計(jì)階段理論設(shè)計(jì)階段p硬件電路實(shí)驗(yàn)階段硬件電路實(shí)驗(yàn)階段p實(shí)驗(yàn)報(bào)告及答辯階段實(shí)驗(yàn)報(bào)告及答辯階段u應(yīng)達(dá)到的基本要求應(yīng)達(dá)到的基本要求p獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的理論設(shè)計(jì)；獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的理論設(shè)計(jì)；p學(xué)會(huì)查閱技術(shù)手冊(cè)和文獻(xiàn)資料；學(xué)會(huì)查閱技術(shù)手冊(cè)和文獻(xiàn)資料；p進(jìn)一步熟悉常用集成電路的設(shè)計(jì)方法；進(jìn)一步熟悉常用集成電路的設(shè)計(jì)方法；p初步掌握電路的調(diào)試技能和故障排除方法；初步掌握電路的調(diào)試技能和故障排除方法；p撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告；撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告；5u設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)任務(wù)與要

2、求u設(shè)計(jì)方案比較設(shè)計(jì)方案比較u單元電路工作原理和實(shí)現(xiàn)電路（芯片功能等）單元電路工作原理和實(shí)現(xiàn)電路（芯片功能等）u電路中用到的元件要求查出具體型號(hào)，并且按照電路中用到的元件要求查出具體型號(hào)，并且按照引腳畫圖引腳畫圖u完整的整機(jī)電路完整的整機(jī)電路u正本報(bào)告只能用一種顏色的筆（不能用鉛筆）完正本報(bào)告只能用一種顏色的筆（不能用鉛筆）完成，包括電路圖成，包括電路圖6u能進(jìn)行正常的時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)功能能進(jìn)行正常的時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)功能p準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間；準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間；p小時(shí)的計(jì)時(shí)要求為小時(shí)的計(jì)時(shí)要求為24進(jìn)制進(jìn)制 23:59:590:00:00可擴(kuò)展為：可擴(kuò)展

3、為：小時(shí)的計(jì)時(shí)要求為小時(shí)的計(jì)時(shí)要求為“12翻翻1” 12:59:591:00:00p分和秒的計(jì)時(shí)要求為分和秒的計(jì)時(shí)要求為60進(jìn)位；進(jìn)位；7u能進(jìn)行手動(dòng)校時(shí)能進(jìn)行手動(dòng)校時(shí) 利用兩個(gè)單刀雙擲開關(guān)分別對(duì)時(shí)位和分位進(jìn)行校正。利用兩個(gè)單刀雙擲開關(guān)分別對(duì)時(shí)位和分位進(jìn)行校正。p校時(shí)位時(shí)，要求時(shí)位以每秒計(jì)校時(shí)位時(shí)，要求時(shí)位以每秒計(jì)1的速度循環(huán)計(jì)數(shù)；的速度循環(huán)計(jì)數(shù)；p校分位時(shí)，要求分位以每秒計(jì)校分位時(shí)，要求分位以每秒計(jì)1的速度循環(huán)計(jì)數(shù)，的速度循環(huán)計(jì)數(shù)， 此時(shí)秒位計(jì)數(shù)應(yīng)置此時(shí)秒位計(jì)數(shù)應(yīng)置0，并且分位向時(shí)位的進(jìn)位必須，并且分位向時(shí)位的進(jìn)位必須斷開。斷開。可擴(kuò)展為：快調(diào)和慢調(diào)兩種可擴(kuò)展為：快調(diào)和慢調(diào)兩種8u能進(jìn)行整點(diǎn)

4、報(bào)時(shí)能進(jìn)行整點(diǎn)報(bào)時(shí)要求發(fā)出仿中央人民廣播電臺(tái)的整點(diǎn)報(bào)時(shí)信號(hào)要求發(fā)出仿中央人民廣播電臺(tái)的整點(diǎn)報(bào)時(shí)信號(hào)p即在即在59分分50秒起隔秒起隔2秒鐘發(fā)出一次低音的秒鐘發(fā)出一次低音的“嘟嘟”信信號(hào)（信號(hào)鳴叫持續(xù)時(shí)間號(hào)（信號(hào)鳴叫持續(xù)時(shí)間1s，間隙，間隙1s），連續(xù)發(fā)出），連續(xù)發(fā)出4次；次；p到達(dá)整點(diǎn)時(shí)（即到達(dá)整點(diǎn)時(shí)（即00分分00秒）再鳴叫一次高音的秒）再鳴叫一次高音的“噠噠”信號(hào)（信號(hào)持續(xù)時(shí)間仍為信號(hào)（信號(hào)持續(xù)時(shí)間仍為1s）。）。 可擴(kuò)展：可擴(kuò)展：報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)（幾點(diǎn)響幾聲）；報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)（幾點(diǎn)響幾聲）； 觸摸報(bào)時(shí)；觸摸報(bào)時(shí)；9u具有具有定時(shí)鬧定時(shí)鬧功能功能 計(jì)時(shí)過程中的任意計(jì)時(shí)過程中的任意“時(shí)時(shí)”、“分分”均

5、能按時(shí)起鬧。均能按時(shí)起鬧。可擴(kuò)展：可擴(kuò)展：鬧鐘響聲時(shí)間可調(diào)鬧鐘響聲時(shí)間可調(diào)10 該系統(tǒng)的工作原理是：該系統(tǒng)的工作原理是：u振蕩器產(chǎn)生高穩(wěn)定的高頻脈沖信號(hào)，作為數(shù)字振蕩器產(chǎn)生高穩(wěn)定的高頻脈沖信號(hào)，作為數(shù)字鐘的時(shí)間基準(zhǔn)，再經(jīng)分頻器輸出標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信鐘的時(shí)間基準(zhǔn)，再經(jīng)分頻器輸出標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)。號(hào)。u秒計(jì)數(shù)器計(jì)滿秒計(jì)數(shù)器計(jì)滿60后向分計(jì)數(shù)器進(jìn)位，分計(jì)數(shù)器后向分計(jì)數(shù)器進(jìn)位，分計(jì)數(shù)器計(jì)滿計(jì)滿60后向小時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)位，小時(shí)計(jì)數(shù)器按照后向小時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)位，小時(shí)計(jì)數(shù)器按照24或者或者“12翻翻1”規(guī)律計(jì)數(shù)。規(guī)律計(jì)數(shù)。u計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)可以用校時(shí)電路進(jìn)行校時(shí)計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)可以用校時(shí)電路進(jìn)行校時(shí)和校和校分分。11主體電路擴(kuò)

6、展電路時(shí)顯示器時(shí)譯碼器時(shí)計(jì)數(shù)器分顯示器分譯碼器分計(jì)數(shù)器校時(shí)電路振蕩器分頻器秒顯示器秒譯碼器秒計(jì)數(shù)器定時(shí)控制仿電臺(tái)報(bào)時(shí)報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)觸摸整點(diǎn)報(bào)時(shí)1s數(shù)字鐘電路系統(tǒng)由主體電路和擴(kuò)展電路兩大部分所組成 振蕩器產(chǎn)生的穩(wěn)定的高頻脈沖信號(hào)，作為數(shù)字鐘的時(shí)間基準(zhǔn)，再經(jīng)分頻器輸出標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖 秒計(jì)數(shù)器計(jì)滿60后向分計(jì)數(shù)器進(jìn)位 分計(jì)數(shù)器計(jì)滿60后向小時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)位 小時(shí)計(jì)數(shù)器按照24或“12翻1”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)可以用校時(shí)電路進(jìn)行校時(shí)和校分 12振蕩器的設(shè)計(jì)振蕩器的設(shè)計(jì)131 1振蕩器的設(shè)計(jì)振蕩器的設(shè)計(jì) 振蕩器是數(shù)字鐘的核心。振蕩器是數(shù)字鐘的核心。 振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精確度決定

7、了數(shù)字鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確程振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精確度決定了數(shù)字鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確程度，通常選用石英晶體構(gòu)成振蕩器電路。一般來說，振蕩器度，通常選用石英晶體構(gòu)成振蕩器電路。一般來說，振蕩器的頻率越高，計(jì)時(shí)精度越高。的頻率越高，計(jì)時(shí)精度越高。 p采用采用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器：定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器：缺點(diǎn)：頻率不準(zhǔn)確。缺點(diǎn)：頻率不準(zhǔn)確。p采用石英晶體振蕩器：采用石英晶體振蕩器：優(yōu)點(diǎn)：振蕩頻率準(zhǔn)確，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。優(yōu)點(diǎn)：振蕩頻率準(zhǔn)確，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 1411voRF22MJT32768HzR150kC220pFC13/22pF如圖所示為電子手表集成電路（如5C702）中的晶體振蕩器電路；常取晶振的頻率為327

8、68Hz，因其內(nèi)部有15級(jí)2分頻集成電路，所以輸出端正好可得到1Hz的標(biāo)準(zhǔn)脈沖 晶體振蕩器電路晶體振蕩器電路15555555定時(shí)器實(shí)現(xiàn)電路定時(shí)器實(shí)現(xiàn)電路C20.01FC10.1FR25.1kRP10kR12k5V84157625553vo1ms 如果精度要求不高也可以采用由集成邏輯門與RC組成的時(shí)鐘源振蕩器或由集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器。這里設(shè)振蕩頻率fo =103Hz 55516555555多諧振蕩器原理電路多諧振蕩器原理電路555多諧振蕩器原理電路及工作波形多諧振蕩器原理電路及工作波形17振蕩器的設(shè)計(jì)振蕩器的設(shè)計(jì)18分頻器的功能主要有兩個(gè)：分頻器的功能主要有兩個(gè)：u一是產(chǎn)生

9、標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)；一是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)；u 二是提供功能擴(kuò)展電路所需要的信號(hào)二是提供功能擴(kuò)展電路所需要的信號(hào)，如仿電臺(tái)報(bào)時(shí)用的1kHz的高音頻信號(hào)和500Hz的低音頻信號(hào)等 。可可選用選用芯片很多，例如：芯片很多，例如：3片中規(guī)模集成電路計(jì)數(shù)器片中規(guī)模集成電路計(jì)數(shù)器19秒脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)秒脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)（電路形式一）（電路形式一）輸出方波輸出方波u uO O的頻率的頻率 = =石英晶體的固有諧振頻率石英晶體的固有諧振頻率R1=R2=0.7-2k C1=0.01 F 耦合電容耦合電容C2=10pF 防止寄生振蕩產(chǎn)生。防止寄生振蕩產(chǎn)生。 實(shí)際應(yīng)用中，為了改善實(shí)際應(yīng)用中，為了改善輸出波形和增強(qiáng)

10、帶負(fù)載能力，輸出波形和增強(qiáng)帶負(fù)載能力，通常還在通常還在Uo輸出端再加一級(jí)輸出端再加一級(jí)反相器。反相器。 石英晶體石英晶體 4MHz11R1R2C1uoAC2分頻電路秒脈沖秒脈沖20秒脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)秒脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)（電路形式二）（電路形式二）晶體振蕩器晶體振蕩器32768Hz共共32768分頻分頻2分頻電路（共分頻電路（共15個(gè)）個(gè)）CP1秒秒 2 2 221晶體振蕩器晶體振蕩器32768Hz1R110M 1uo32768分頻電路秒脈沖秒脈沖C15-50P 石英晶體石英晶體 32768Hz 振蕩器中的非門和分頻電路非門和分頻電路通常由一塊集成電路CD4060（14位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器）實(shí)現(xiàn)

11、。2211C2C1 石英晶體石英晶體 32768Hz14級(jí)計(jì)數(shù)器 振蕩器中的非門和分頻電路通常由一塊集成電路CD4060（14位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器）實(shí)現(xiàn)。3腳Q14：輸出2Hz111012腳應(yīng)接地CD40601 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9VDD Q10 Q8 Q9 CLR CP1 CP0 CP0CD40602315分頻電路構(gòu)成的秒脈沖電路24123456ABCD654321DCBAT itleN um berR evisionSizeBD ate:10-D ec-2003Sheet of File:D :文 件 夾 M yD esign3.ddbD r

12、aw n B y:Q 012Q 19Q 28Q 311M S16M S27M R 12M R 23C L K 014C L K 11IC 174L S9074LS90 NEXTNEXTBACKBACK74LS9074LS90結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)25BACKBACK1234ABCD4321DCBATitleNum berR evisionSizeA4Date:7-Dec-2003 Sheet of File:E:lwhaiproject未 來 科 技 電 路 圖 未 來 科 技 .DdbDrawn B y:Q012Q19Q28Q311MS16MS27MR12MR23CLK014CLK11IC 174LS90

13、Q012Q19Q28Q311MS16MS27MR12MR23CLK014CLK11IC 274LS901C PQ0Q1Q2Q3Q0Q1Q2Q326振蕩器的設(shè)計(jì)振蕩器的設(shè)計(jì)27分和秒計(jì)數(shù)器都是模分和秒計(jì)數(shù)器都是模M=60的計(jì)數(shù)器，其計(jì)數(shù)規(guī)律為：的計(jì)數(shù)器，其計(jì)數(shù)規(guī)律為：00-01-58-59-00時(shí)計(jì)數(shù)器是一個(gè)時(shí)計(jì)數(shù)器是一個(gè)“24進(jìn)制進(jìn)制”的特殊進(jìn)制計(jì)數(shù)器的特殊進(jìn)制計(jì)數(shù)器或者是或者是一個(gè)“12翻1”的特殊進(jìn)制計(jì)數(shù)器。可采用的芯片：可采用的芯片：4位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器芯片位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器芯片74X161、74X163；4位二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器芯片位二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器芯片74X191、74X

14、193；8421BCD碼同步加法計(jì)數(shù)器芯片碼同步加法計(jì)數(shù)器芯片74X160；二二-五五-十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器芯片十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器芯片74X290等等。等等。28123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:20-Oct-2004Sheet of File:E:lwhaiproject數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)kcsh.ddbDrawn By:Q012Q111Q29Q38MR16MR27CLK014CLK11IC174LS92Q012Q19Q28Q311MS16MS27MR12MR23CLK014CLK11IC274LS90CLCKBACKBACK7

15、4LS9274LS92結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)29六進(jìn)制二進(jìn)制Q3Q1Q2Q0CLK1CLK0R02 R0174LS92結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖BACKBACK30五進(jìn)制二進(jìn)制Q3Q1Q2Q0CLK1CLK0R02 R01R90 R9174LS90結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖BACKBACK31用用2片片74LS90組成組成24進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器QD QC QB QAS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPB CPA74LS90QD QC QB QAS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPB CPA74LS90CP計(jì)數(shù)范圍為計(jì)數(shù)范圍為 0023R0（1）、）、R0（2）同時(shí)為）同時(shí)為1，輸出輸出 清清03212翻1計(jì)數(shù)電路p“

16、12翻1”小時(shí) 計(jì)數(shù)器是按照“01020304050607080910111201”規(guī)律計(jì)數(shù)的，如下表：十位十位 個(gè)位個(gè)位十位十位 個(gè)位個(gè)位CKCKQ Q1010Q Q0303 Q Q0202 Q Q0101 Q Q0000CKCKQ Q1010Q Q03 03 Q Q0202 Q Q0101 Q Q00001 12 23 34 45 56 67 70 00 00 00 00 00 00 00 0 0 10 0 0 10 0 1 00 0 1 00 0 1 10 0 1 10 1 0 00 1 0 00 1 0 10 1 0 10 1 1 00 1 1 00 1 1 10 1 1 18 89

17、910101111121213130 00 00 01 11 11 10 01 1 0 0 0 0 0 01 1 0 0 1 0 0 11 1 0 1 0 0 1 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 1 0 0 10 0 0 1 0 0 1 00 0 0 0 1 0 0 13312翻1計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì)思路 計(jì)數(shù)器的狀態(tài)要發(fā)生兩次跳躍：p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即使個(gè)位異步置0，同時(shí)向十位計(jì)數(shù)器進(jìn)位使十位計(jì)數(shù)器為1；p計(jì)數(shù)到12后，在第13個(gè)計(jì)數(shù)脈沖作用下個(gè)位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)應(yīng)為0001，十位計(jì)數(shù)器的0。

18、“01020304050607080910111201” 個(gè)位計(jì)數(shù)特點(diǎn)：又加又減個(gè)位計(jì)數(shù)特點(diǎn)：又加又減考慮加減計(jì)數(shù)器；考慮加減計(jì)數(shù)器； 十位計(jì)數(shù)特點(diǎn)：十位計(jì)數(shù)特點(diǎn)：0-1-0，但又不是規(guī)律性的，但又不是規(guī)律性的觸發(fā)器觸發(fā)器34加減可逆計(jì)數(shù)器74LS191各控制端的作用如下: 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D0D1D2D3的數(shù)據(jù)置入。RC為溢出負(fù)脈沖輸出端。當(dāng)減計(jì)數(shù)到“0”時(shí)， RC輸出一個(gè)負(fù)脈沖。 /DU為加/減控制器。 /DU=1時(shí)減法計(jì)數(shù)， CPA為計(jì)數(shù)脈沖。 3512翻1計(jì)數(shù)電路U/D=0，加法計(jì)數(shù)；，加法計(jì)數(shù)；當(dāng)計(jì)數(shù)至當(dāng)計(jì)數(shù)至1010時(shí)，時(shí)，LD=0，異步

19、置數(shù)，異步置數(shù)，0000，計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)09；此時(shí)此時(shí)LD出現(xiàn)上升沿，出現(xiàn)上升沿，D觸發(fā)器接收信號(hào)，置觸發(fā)器接收信號(hào)，置1；繼續(xù)計(jì)數(shù)：繼續(xù)計(jì)數(shù)：10、11、12；（十位由（十位由D觸發(fā)器輸出，觸發(fā)器輸出，個(gè)位由個(gè)位由191輸出）輸出）當(dāng)計(jì)數(shù)到當(dāng)計(jì)數(shù)到13，即，即191剛出現(xiàn)剛出現(xiàn)0011時(shí)，時(shí)，U/D=1，RD=0,191開始減計(jì)數(shù)開始減計(jì)數(shù)2變變1，D觸發(fā)器清零，即從觸發(fā)器清零，即從12翻至翻至1.36振蕩器的設(shè)計(jì)振蕩器的設(shè)計(jì)3774LS47、74LS48為為BCD7段譯碼段譯碼/驅(qū)動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)器。p 74LS47可用來驅(qū)動(dòng)共陽極的發(fā)光二極管顯示器示器可用來驅(qū)動(dòng)共陽極的發(fā)光二極管顯示器示器；p 7

20、4LS48則用來驅(qū)動(dòng)共陰極的發(fā)光二極管顯示器。則用來驅(qū)動(dòng)共陰極的發(fā)光二極管顯示器。38秒信號(hào)產(chǎn)生電路秒信號(hào)產(chǎn)生電路24進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器60進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器60進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器ag7秒顯示秒顯示0059秒秒分顯示分顯示0059分分小時(shí)顯示小時(shí)顯示0023小時(shí)小時(shí)顯示譯碼器顯示譯碼器數(shù)碼管數(shù)碼管共陰極數(shù)碼管與74LS48或CD4511搭配！CD4511CD4511CD4511CD4511CD4511CD4511QDQA39振蕩器的設(shè)計(jì)振蕩器的設(shè)計(jì)40 對(duì)校時(shí)電路的要求是對(duì)校時(shí)電路的要求是：p在小時(shí)校正時(shí)不影響分和秒的正常計(jì)數(shù)；在小時(shí)校正時(shí)不影響分和秒的正常計(jì)數(shù)；p在分校正時(shí)不影響秒和小

21、時(shí)的正常計(jì)數(shù)。在分校正時(shí)不影響秒和小時(shí)的正常計(jì)數(shù)。校時(shí)方式有校時(shí)方式有“快校時(shí)快校時(shí)”和和“慢校時(shí)慢校時(shí)”兩種兩種p “快校時(shí)快校時(shí)”是，通過開關(guān)控制，使計(jì)數(shù)器對(duì)是，通過開關(guān)控制，使計(jì)數(shù)器對(duì)1Hz的的校時(shí)脈沖計(jì)數(shù)。校時(shí)脈沖計(jì)數(shù)。p “慢校時(shí)慢校時(shí)”是用手動(dòng)產(chǎn)生單脈沖作校時(shí)脈沖。是用手動(dòng)產(chǎn)生單脈沖作校時(shí)脈沖。413.3k&至?xí)r個(gè)位計(jì)數(shù)器&至分個(gè)位計(jì)數(shù)器&11分十位進(jìn)位脈沖秒十位進(jìn)位脈沖3.3kC20.01FC10.01FS2S1校時(shí)脈沖5VS1為校“分”用的控制開關(guān) S2為校“時(shí)”用的控制開關(guān) 當(dāng)S1或S2分別為“0”時(shí)可進(jìn)行“快校時(shí)” 如果校時(shí)脈沖由單次脈沖產(chǎn)生器提供，

22、則可以進(jìn)行“慢校時(shí)” 需要注意的是，校時(shí)電路是由與非門構(gòu)成的組合邏輯電路，開關(guān)S1或S2為“0”或“1”時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，接電容C1、C2可以緩解抖動(dòng)。必要時(shí)還應(yīng)將其改為去抖動(dòng)開關(guān)電路42振蕩器的設(shè)計(jì)振蕩器的設(shè)計(jì)43定時(shí)控制電路的設(shè)計(jì)定時(shí)控制電路的設(shè)計(jì)要求要求p 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“鬧鬧時(shí)時(shí)”；或?qū)δ逞b置的電源進(jìn)行接通或斷開；或?qū)δ逞b置的電源進(jìn)行接通或斷開“控制控制”。p鬧時(shí)要求時(shí)間準(zhǔn)確，即信號(hào)的開始時(shí)刻與持續(xù)時(shí)間必鬧時(shí)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。須滿足規(guī)定的要求。 44例 要求上午7時(shí)59分發(fā)

23、出鬧時(shí)信號(hào)，持續(xù)時(shí)間為1分鐘。 解 7時(shí)59分對(duì)應(yīng)數(shù)字鐘的時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為(Q3Q 2Q 1Q 0)H1=0111，分十位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為(Q3Q2Q1Q0)M2=0101，分個(gè)位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為(Q3Q2Q1Q0)M1=1001。若將上述計(jì)數(shù)器輸出為“1”的所有輸出端經(jīng)過與門電路去控制音響電路，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)時(shí)）停響。45鬧時(shí)電路鬧時(shí)電路 由圖可見上午由圖可見上午7點(diǎn)點(diǎn)59分時(shí)，音響電路的晶體管導(dǎo)通，分時(shí)，音響電路的晶體管導(dǎo)通， 則揚(yáng)聲器發(fā)出則揚(yáng)聲器發(fā)出1kHz的聲音。持續(xù)的聲音。持續(xù)1分鐘到分鐘到8點(diǎn)整晶體點(diǎn)整晶體 管因輸入端為管因輸入端為“0”而截

24、止，電路停鬧。而截止，電路停鬧。3.3k&5VRL&Q0Q1Q2M時(shí)個(gè)位Q0Q2分十位Q0Q3分個(gè)位74LS2074LS03Z1kHz74LS00&1k223DG1305V8音響電路M為為1，表示上午；可以去掉，表示上午；可以去掉OC門，注意計(jì)算上拉電阻的值？ 46振蕩器的設(shè)計(jì)振蕩器的設(shè)計(jì)47仿廣播電臺(tái)正點(diǎn)報(bào)時(shí)電路的功能要求是：p每當(dāng)數(shù)字鐘計(jì)時(shí)快要到正點(diǎn)時(shí)發(fā)出聲響;p通常按照4低音1高音的順序發(fā)出間斷聲響;p以最后一聲高音結(jié)束的時(shí)刻為正點(diǎn)時(shí)刻。48表表5.5.2 秒個(gè)位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)秒個(gè)位計(jì)數(shù)器的狀態(tài)CP(秒秒)Q3S1Q2S1Q1S1Q0S1功功 能能500000 51

25、0001鳴低音鳴低音520010停停530011鳴低音鳴低音540100停停550101鳴低音鳴低音560110停停570111鳴低音鳴低音581000停停591001鳴高音鳴高音000000停停 設(shè)4聲低音（約500Hz）分別發(fā)生在59分51秒、53秒、55秒及57秒，最后一聲高音（約1kHz）發(fā)生在59分59秒，它們的持續(xù)時(shí)間均為1秒。由表可得 “0”時(shí)，500Hz 輸入音響“1”時(shí)，1kHz 輸入音響Q3S1=491&Q0Q2分十位Q0Q3分個(gè)位11kHz11音響電路Q0Q2秒十位秒個(gè)位Q0&秒個(gè)位 Q3500Hz 這里采用的都是TTL與非門，如果用其它器件，則報(bào)時(shí)電路還

26、會(huì)簡(jiǎn)單一些。 分十位為分十位為5；分個(gè)位為分個(gè)位為9；秒十位為秒十位為5；秒個(gè)位為奇數(shù)：秒個(gè)位為奇數(shù)：1、3、5、7、9秒個(gè)位為秒個(gè)位為9時(shí)，時(shí)，1KHZ響聲響聲50振蕩器的設(shè)計(jì)振蕩器的設(shè)計(jì)51 報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)電路的功能是報(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，且?guī)c(diǎn)響幾聲。每當(dāng)數(shù)字鐘計(jì)時(shí)到整點(diǎn)時(shí)發(fā)出音響，且?guī)c(diǎn)響幾聲。組成組成部分部分：p 減法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器 完成幾點(diǎn)響幾聲的功能。即從小時(shí)計(jì)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。數(shù)器的整點(diǎn)開始進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，直到零為止。p 編碼器編碼器（普通的門電路）：（普通的門電路）：將小時(shí)計(jì)數(shù)器的將小時(shí)計(jì)數(shù)

27、器的5個(gè)輸個(gè)輸出端出端Q4、Q3、Q2、Q1、Q0按照按照“12翻翻1”的編碼要的編碼要求轉(zhuǎn)換為減法計(jì)數(shù)器的求轉(zhuǎn)換為減法計(jì)數(shù)器的4個(gè)輸入端個(gè)輸入端D3、D2、D1、D0所需的所需的BCD碼。碼。p邏輯控制電路邏輯控制電路 控制減法計(jì)數(shù)器的清控制減法計(jì)數(shù)器的清“0”與置數(shù)。控與置數(shù)。控制音響電路的輸入信號(hào)。制音響電路的輸入信號(hào)。 52編碼編碼關(guān)系關(guān)系53433142214100QQDQQQDQQDQD可由與非門等組合邏輯電路實(shí)現(xiàn)可由與非門等組合邏輯電路實(shí)現(xiàn)編碼電路編碼電路54加減可逆計(jì)數(shù)器74LS191各控制端的作用如下: 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D0D1D2

28、D3的數(shù)據(jù)置入。RC為溢出負(fù)脈沖輸出端。當(dāng)減計(jì)數(shù)到“0”時(shí)， RC輸出一個(gè)負(fù)脈沖。 /DU為加/減控制器。 /DU=1時(shí)減法計(jì)數(shù)，CPA為計(jì)數(shù)脈沖。 55CP編 碼 器 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0 LD U/D11CPA&1113 G D0 D1 D2 D35321Q1D1Q1CP815191014574LS741G261RDS1kHzG31G4G51G6音響電路1G1Q2分十位時(shí)計(jì)數(shù)器74LS191 RCCP01Hz5VM2 LDC P分 十 位減 計(jì) 數(shù) R CN0Q2M 2邏輯控制電路由D觸發(fā)器74LS74與多級(jí)與非門組成 接通電源后按觸發(fā)開關(guān)S，使D觸發(fā)器清“0”，即1Q=0

29、。該清“0”脈沖有兩個(gè)作用 其一，使74LS191的置數(shù)端，即將此時(shí)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； 其二，封鎖1kHz的音頻信號(hào)，使音響電路無輸入脈沖。 56CP編 碼 器 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0 LD U/D11CPA&1113 G D0 D1 D2 D35321Q1D1Q1CP815191014574LS741G261RDS1kHzG31G4G51G6音響電路1G1Q2分十位時(shí)計(jì)數(shù)器74LS191 RCCP01Hz5VM2 LDC P分 十 位減 計(jì) 數(shù) R CN0Q2M 2邏輯控制電路由D觸發(fā)器74LS74與多級(jí)與非門組成 當(dāng)分十位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位脈沖Q2M

30、2的下降沿來到時(shí)，經(jīng)G1反相，小時(shí)計(jì)數(shù)器加1。新的小時(shí)數(shù)置入74LS191。 1LD Q2M2的下降沿同時(shí)又使74LS74的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，1Q經(jīng)G3、G4延時(shí)后使 57CP編 碼 器 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0 LD U/D11CPA&1113 G D0 D1 D2 D35321Q1D1Q1CP815191014574LS741G261RDS1kHzG31G4G51G6音響電路1G1Q2分十位時(shí)計(jì)數(shù)器74LS191 RCCP01Hz5VM2 LDC P分 十 位減 計(jì) 數(shù) R CN0Q2M 2邏輯控制電路由D觸發(fā)器74LS74與多級(jí)與非門組成 此時(shí)74LS191進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)脈沖由C

31、P0提供。 CP0=1時(shí)音響電路發(fā)出1kHz聲音，CP0=0時(shí)停響。 當(dāng)減法計(jì)數(shù)到0時(shí)，使D觸發(fā)器的1CP=0，但觸發(fā)器狀態(tài)不變。 當(dāng)RC=1時(shí)，因O2M2仍為0，CP=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)Q2M2的下降沿來到。 58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中的與非門延時(shí)時(shí)間不夠，產(chǎn)生了競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象，可以適當(dāng)增加與非門的級(jí)數(shù)或接入小電容進(jìn)行濾波。 59振蕩器的設(shè)計(jì)振蕩器的設(shè)計(jì)60p在有些場(chǎng)合（如夜間），不便于直接看顯示時(shí)間，希望數(shù)字鐘有觸摸報(bào)時(shí)功能。即觸摸數(shù)字鐘的某一端，能夠報(bào)當(dāng)時(shí)的整點(diǎn)時(shí)數(shù)。 p根據(jù)功能要求，不難設(shè)想在報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)圖電路

32、的基礎(chǔ)上，增加一觸發(fā)脈沖控制電路，或?qū)⑵涓膱D的自動(dòng)報(bào)時(shí)改為觸摸報(bào)時(shí)電路即可。p產(chǎn)生觸摸控制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。 61在在2 2號(hào)引腳處號(hào)引腳處，同時(shí)同時(shí)它它還要和還要和前面前面D D觸發(fā)器的清零端觸發(fā)器的清零端連接，連接，當(dāng)用手觸摸金屬片時(shí)，即加入一當(dāng)用手觸摸金屬片時(shí)，即加入一負(fù)脈沖負(fù)脈沖。有兩個(gè)作用有兩個(gè)作用：p經(jīng)過經(jīng)過555555產(chǎn)生一正脈沖；產(chǎn)生一正脈沖；p使使D D觸發(fā)器輸出為觸發(fā)器輸出為0 0，從而使小時(shí)，從而使小時(shí)計(jì) 數(shù) 器 的 輸 出 的 整 數(shù) 點(diǎn) 置 入計(jì) 數(shù) 器 的 輸 出 的 整 數(shù) 點(diǎn) 置 入74LS19174LS191。5

33、55555輸出經(jīng)過偶數(shù)次反輸出經(jīng)過偶數(shù)次反向器延時(shí)后向器延時(shí)后，加，加到小時(shí)計(jì)數(shù)器的到小時(shí)計(jì)數(shù)器的C CP P端，從而使端，從而使74LS19174LS191開始減數(shù)。開始減數(shù)。62CP編 碼 器 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0 LD U/D11CPA&1113 G D0 D1 D2 D35321Q1D1Q1CP815191014574LS741G261RDS1kHzG31G4G51G6音響電路1G1Q2分十位時(shí)計(jì)數(shù)器74LS191 RCCP01Hz5VM2加入單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器加入單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出信號(hào)的輸出信號(hào)6364123456ABCD654321DCBAT itleN um berR

34、evisionSizeBD ate:28-M ar-2006Sheet of File:C :D O C U M E 1lw haiL O C A L S1T em pR ar數(shù) 字 鐘 .ddbD raw n B y:abfcgdee1d23c455b6a78f9g10D S1L E Dabfcgdee1d23c455b6a78f9g10D S2L E Dabfcgdee1d23c455b6a78f9g10D S3L E Dabfcgdee1d23c455b6a78f9g10D S4L E DA7B1C2D6LT3BI/RBO4RBI5a13b12c11d10e9f15g14IC 174L S48A7B1C2D6LT3BI/RBO4RBI5a13b12c11d10e9f15g14IC 274L S48A7B1C2D6LT3BI/RBO4RBI5a13b12c11d10e9f15g14IC 374L S48A7B1C2D6LT3BI/RBO4RBI5a13b12c11d10e9f15g14IC 474L S48Q012Q19Q28Q311MS16MS27MR12MR23CLK014CLK11IC 574L S90Q012Q19Q28Q311MS16MS27MR12MR23CLK014CLK11IC 674L S90Q012Q19Q28Q311MS16MS27