报时电子钟
25页1、目录一.设计总体思路、基本原理和框图 .21.框图 .22设计总体思路 .3二.单元模块设计 .31.秒信号发生器 .32.单稳态触发器 .63.时、分、秒计数器设计 .8(1)60 进制计数器 .9(2)24 进制计数器 .104.校时电路 .105.整点报时电路 .11三.仿真及总电路图 .13四硬件调试 .15五心得体会 .16六附录 .19七参考文献 .21.一.设计总体思路、基本原理和框图1.框图 电子钟原理框图整点报时秒振荡器24 进制时计数器译 码校分译 码 译 码60 进制秒计数器60 进制分计数器显 示 显 示校时显 示.2设计总体思路该电路系统由秒振荡器时分秒计数器,译码器,显示器,校正电路,整点报时器等组成.HZ 的秒信号是整个系统的时基信号,它直接决定着计时的精准.将秒信号送入秒计时器,秒计数器利用 74LS160 和74LS00 组成六十进制计数器,每六十秒发出一个分脉冲信号,该信号作为分计数器的时钟脉冲.分计数器也采用六十进制计数,每计六十分钟发出一个时脉冲信号,该信号用作时计数器的时动脉冲,时计数器采用二十四制计数器.显示译码电路将时、分、秒计数器的输出状
2、态经四段显示译码器显示出来.整点报时电路是根据计时系统的输出状态整点前 10 秒内每两秒产生一脉冲信号,然后去驱动一个 LED 发光二极管,让其闪动五次.校时电路是用来对时、分、秒显示数字进行校对调整的.二.单元模块设计1.秒信号发生器秒信号发生器是数字电子时钟的核心部分,它的精度和稳定度决定了数字钟的质量.本系统采用 555 定时器来实现 1HZ 的秒信号.555 定时器功能表:.输 入 输 出复位R0TR TH Q 三极管的状态011111X1/3V CC1/3V CC1/3V CC1/3V CC1/3V CCX2/3 VCC2/3 VCC2/3 VCC2/3 VCC011001导通截止截止导通导通截止电路图如下:.产生秒信号的电路有多种,该试验由 555 定时器组成多谐振荡器,输出为秒脉冲,如图 2 所示。工作原理:接通电源 Vcc 后,Vcc 经电阻 R1 和 R2 对电容 C 充电,其电压 UC 由 0 按指数规律上升。当 UC2/3VCC 时,电压比较器 C1.和 C2 的输出分别为 UC1=0、UC2=1,基本 RS 触发器被置 0,Q=0、=1,输出 u0跃到低点平 U
3、ol。与此同时,放电管 V 导通,电容 C 经电阻 R2 和放电管 V 放电,电路进入暂稳态。随着电容 C 放电,uc 下降到 uc1/3Vcc 时,则电压比较器C1 和 C2 的输出为 uc1=1、uc2=0,基本 RS 触发器被置 1,Q=1,Q=0,输出 u0 由低点平 Uol 跃到高电平 Uoh。同时,因=0,放电管 V 截止,电源 Vcc 又经过电阻 R1 和 R2 对电容 C 充电。电路又返回前一个暂稳态。因此,电容 C 上的电压 uc 将在 2/3Vcc 和 1/3Vcc 之间来回充电和放电,从而使电路产生了振荡,输出矩形脉冲。多谐震荡周 T 为:T=tw1+tw2。tw1 为电容 C 上的电压由 1/3Vcc 充到 2/3Vcc 所需的时间,充电回路的时间常数为 R2C。tw2 可用下式估算tw1=( R1+R2)Cln2 0.7(R1+R2)Ctw2 为电容 C 上的电压由 2/3Vcc 下降到 1/3Vcc 所需的时间,放电回路的时间常数为 R2C。tw2 可用下式估算tw2=R2Cln0.7R2C所以,多谐振荡器的振荡频率周期 T 为T =tw1+tw20.7(R
4、1+2R2)C振荡频率为f =1/T=1/0.7(R1+2R2)C.2.单稳态触发器单稳态触发器的特点是电路有一个稳定状态和一个暂稳状态。在触发信号作用下,电路将由稳态翻转到 暂稳态,暂稳态是一个不能长久保持的状态,由于电路中 RC 延时环节的作用,经过一段时间后,电路会自 动返回到稳态,并在输出端获得一个脉冲宽度为 tw 的矩形波。在单稳态触发器中,输出的脉冲宽度 tw,就 是暂稳态的维持时间,其长短取决于电路的参数值。由 555 构成的单稳态触发器电路及工作波形如图 1 所示。图中 R,C 为外接定时元件,输人的触发信号 ui 接 在低电平触发端(2 脚)。稳态时,输出 uo 为低电平,即无触发器信号(ui 为高电平)时,电路处于稳定状态输出低电平。在 ui 负脉冲作用下,低电平触发端得到低于(1/3)Vcc,触发信号,输出 uo 为高电平,放电管 VT 截止,电 路进入暂稳态,定时开始。在暂稳态期间,电源VccR C地,对电容充电,充电时间常数TRC,uc 按指数规律上升。当电容 两端电压 uc 上升到(2/3)Vcc 后,6 端为高电平,输出 uo 变为低电平,放电管 VT 导
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