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子钟的原理,并且学会制作数字电子钟.而且通过数字电子钟的制作进一步地了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及使用方法.且由于数字电子钟包括组合逻辑电路和时序电路.通过此次课程设计可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法.
2.设计任务
设计制作一个数字电子钟指标:
(1)时间计数电路采用24进制,从00开始到23后再回到00; (2)各用2位数码管显示时、分、秒;
(3)具有手动校时、校分功能,可以分别对时及分进行单独校时,使其校正到标准时间;
(4)计时过程具有报时功能,当时间到达整点前10秒开始,蜂鸣器1秒响1秒停地响5次;
(5)为保证计时器的稳定性及准确性,由晶体振荡器提供时间基准信号。
3.数字电子钟的电路系统设计
下面将介绍数字电子钟的整个电路系统设计的过程。包括数字电子钟的设计原理,设计方案的确定,数字电子钟的电路设计计算机仿真,电路的设计、焊接与调试几大部分。
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3.1 设计原理
数字电子钟是一个对标准频率(1Hz)进行计数的计数电路。主要由振荡器、分配器、计数器、译码器和显示器电路功能模块组成。振荡器产生的时钟信号经过分频器形成秒脉冲信号,秒脉冲信号输入计数器进行计数,并把累计结果通过显示器以“时”、“分”、“秒”的顺序以数字形式显示出来。秒计数器电路计满60后触发分计数器电路,分计数器电路计满60后触发时计数器电路,当计满24小时后又开始下一轮的循环计数。
可以通过校时电路对分和时进行校时,且具有整点报时功能,当时间到达整点前10秒开始,蜂鸣器将以1秒响1秒停的形式响5次。
3.2 方案确定
通过在互联网网和图书馆查找资料和对《电子技术基础》(数字部分)的学习,讨论确定一个既符合本设计要求又具有比较强的操作性的方案作为此次设计的对象。
3.2.1 设计方案
本电路系统由晶体振荡电路,时间计数电路,校时电路,译码驱动电路组成。其中,时间计数电路用六个74LS90组成。校时电路主要由74LS00P组成RS触发器,而且加入消抖电路,达到了自动校时的效果。电路原理方框示意图如下:
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CKCKCKCKCKCKU1ABCDEFGABCDEFGU2ABCDEFGU3ABCDEFGU4ABCDEFGU5ABCDEFGU6
4511 译码 驱动 4511 译码 驱动 4511 译码 驱动 4511 译码 驱动 4511 译码 驱动 4511 译码 驱动 时十 位计 数 时个 位计 数 分十 位计 数 分个 位计 数 秒十 位计 数 秒个 位计 数 具有消抖动的校分、校时控制电路 32768晶体振荡电路 CD4060分频器2Hz 二分频电路(74LS90)1Hz
图1 设计方案的设计原理图
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3.2.2 设计方案的确定
(1)利用单片机实现的数字钟具有编程灵活,便于数字钟功能的扩充,即可用
该数字钟发出各种控制信号,精确度高等特点。
(2)考虑到本学期所学的知识,这个课程设计给予的是一个实践的机会,因此
最终选择了用数字逻辑电路来实现这个设计方案。
3.3 数字电子钟的电路设计
下面将介绍设计电路。含时间计数电路的设计、整点报时电路的设计、校时电路的设计、秒信号发生器的设计、译码驱动显示电路的设计几个部分。 3.3.1时间计数电路的设计
时间计数电路由60进制的秒计数器,60进制的分计数器和24进制的计数器组成。
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图2 60进制电路
当分的74LS90芯片的进位输入端11端的脉冲进位信号传到时的脉冲输入端时,时便计数一次,并且其十位和个位的进位关系与分(秒)的十位和个位的进位关系一样。24进制计数器如下图所示:
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