具有整點(diǎn)報(bào)時功能的可校時數(shù)字鐘

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1、第一章數(shù)字鐘的工作原理第一節(jié)介紹20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領(lǐng)域，有力的推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品跟新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個人家庭以及車站、碼頭、劇場、辦公室等公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。由于數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時、分、秒計(jì)時的裝置，與機(jī)械式時鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更更長的使用壽命，節(jié)省了電能。因此在許多電子設(shè)備中被廣泛使用。數(shù)字鐘是一

2、種典型的數(shù)字電路，包括了組合邏輯電路和時序電路。通過設(shè)計(jì)加深對剛剛學(xué)習(xí)了的數(shù)字電子技術(shù)的認(rèn)識。本次設(shè)計(jì)以數(shù)字電子為主，分別對一秒信號源、秒計(jì)時顯示、分計(jì)時顯示、小時計(jì)時顯示、整點(diǎn)報(bào)時及校時電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后將它們組合來完成時、分、秒的顯示并且具有整點(diǎn)報(bào)時和走時校時的功能。并通過本場設(shè)計(jì)加深對數(shù)字電子技術(shù)的理解以及更熟練是有計(jì)數(shù)器、觸發(fā)起和各種邏輯門電路的能力。電路主要使用集成計(jì)數(shù)器，例如74LS160、CD4518、譯碼集成電路，例如CD4511、LED數(shù)碼管及各種門電路和基本的觸發(fā)器等，電路使用5號電池供電，很合適在日常生活中使用。第二節(jié)設(shè)計(jì)方案論證方案一：采用小

3、規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)采用集成邏輯電路設(shè)計(jì)具有能實(shí)現(xiàn)，時分秒計(jì)時功能和多點(diǎn)定時功能，計(jì)時數(shù)據(jù)的更新每秒自動進(jìn)行一次，不需程序干預(yù)。方案二：EDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)采用EDA作為主控制外圍電路進(jìn)行電壓，時鐘控制鍵盤和LED控制，此方案邏輯電路復(fù)雜，且靈活性較低，不利于各種功能的擴(kuò)展，在對電路進(jìn)行檢測比較困難。方案三：單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)在按鍵較少的情況下，采用獨(dú)立式4個按鍵，經(jīng)軟件設(shè)計(jì)指定的I/O口，送出邏輯電平，控制數(shù)碼管顯示，根據(jù)數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)要求與原理以及特性，本系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89C52串口輸出的形式來設(shè)計(jì)電路，使功能及效果更完美。比較以上三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，方案一簡潔靈活可擴(kuò)展

4、性好，能完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，同時符合本次課程設(shè)計(jì)的要求，故采用第一種方案。第三節(jié)數(shù)字鐘的組成和基本工作原理數(shù)字鐘實(shí)際上是一個對標(biāo)準(zhǔn)頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。它的計(jì)時周期是12小時，由于計(jì)數(shù)器的起始時間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時間（如北京時間）一致所以采用校準(zhǔn)功能和報(bào)時功能。圖1-1數(shù)字鐘組成框圖數(shù)字中電路主要由譯碼顯示器、校準(zhǔn)電路、報(bào)時電路、時計(jì)數(shù)器、分計(jì)數(shù)器、秒計(jì)數(shù)器，振蕩電路和單次脈沖產(chǎn)生電路組成。其中電路系統(tǒng)由秒信號發(fā)生器，“時”、“分”、“秒”計(jì)數(shù)器、譯碼器及顯示器、校準(zhǔn)電路、整點(diǎn)報(bào)時電路組成。秒信號產(chǎn)生器是整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計(jì)時系統(tǒng)的精度，一般用石英晶體振蕩器

5、加分頻器來實(shí)現(xiàn)，獎標(biāo)準(zhǔn)秒信號送入“秒計(jì)數(shù)器”，“秒計(jì)數(shù)器”采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計(jì)數(shù)器”的時鐘脈沖?！胺钟?jì)數(shù)器”也采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60分鐘，發(fā)出一個時脈沖信號，該信號將被送到時計(jì)數(shù)器。時計(jì)數(shù)器采用12進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可實(shí)現(xiàn)對12小時的計(jì)時，譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)通過顯示驅(qū)動電路，七段顯示譯碼器，在經(jīng)過六位LED七段顯示器顯示出來。整點(diǎn)報(bào)時電路時根據(jù)計(jì)時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一個脈沖信號，然后去觸發(fā)一音頻發(fā)生器實(shí)現(xiàn)低、高音報(bào)時。校準(zhǔn)電路時用來對“時”、“分”、“秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對調(diào)整的

6、，如上圖1-1所示多功能數(shù)字鐘的組成框圖。第二章數(shù)字鐘的顯示部分?jǐn)?shù)字鐘的顯示部分主要由計(jì)數(shù)電路和譯碼顯示電路組成，電路通過計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的計(jì)時，并通過譯碼器將計(jì)時器的計(jì)數(shù)譯碼并傳給數(shù)碼管顯示出來，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的計(jì)時顯示，使人們直觀的看到現(xiàn)在的時間。第一節(jié)計(jì)數(shù)器秒脈沖信號經(jīng)過級計(jì)數(shù)器分別得到“秒”個位、十位，“分”個位、十位以及“時”個位、十位的計(jì)時?！懊搿薄胺帧庇?jì)數(shù)器為60秒為1分，60分為1小時、時計(jì)數(shù)器采用12小時計(jì)位，分別組成兩個六十進(jìn)制（分、秒）一個十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。將這些計(jì)數(shù)器適當(dāng)?shù)倪B接，就可以構(gòu)成秒、分、時的計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)時的功能進(jìn)制計(jì)數(shù)器，它們都可以用

7、兩個十進(jìn)制計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)，六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器均可由BCD加法計(jì)數(shù)器74LS160組成，因?yàn)閮善?4LS160就可以構(gòu)成六十進(jìn)制和十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器了。2.1.174LS160功能介紹74LS160為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，直接清零。74LS160為可預(yù)置的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，共有54/74160和54/74LS160兩種線路結(jié)構(gòu)型式。其電特性典型值如下表2-1。表2-1電特性典型值型號FmaxPD54160/7416032MHz305mW54LS160/74LS16032MHz93mW74LS160是一個具有異步清零、同步置數(shù)、可以保持狀態(tài)不變的十進(jìn)制上升沿計(jì)數(shù)器,功能管