数字电子技术项目教程 教学课件 ppt 作者 朱祥贤 主编 项目七
32页1、数字电子技术 项目七-数字钟电路设计与装调,项目要求,该电路要能够实现时、分、秒的显示,在整点时鸣响,并且具有时和分校时的功能。 项目目标 掌握数字钟的基本组成。 熟悉数字钟各组成部分的作用。 熟悉电路中信号的传递过程。,电路功能整体简介,数字钟一般由信号源、计数器、译码器/驱动器、显示器以及校时和报时等几部分组成。,专题1 信号源,专题目标: 掌握信号源的作用及制作。 掌握信号源的工作原理。 掌握分频电路的原理 理解怎样提高数字钟的时钟信号精度。,方案一:555集成定时器构成信号源,555集成定时电路构成振荡器:,方案二:采用石英晶体振荡器,利用石英晶体振荡器产生时间标准信号,经分频后得到秒时间脉冲。因此数字钟的精度取决于石英晶体振荡器。从数字钟的精度考虑,晶振频率越高,钟的计时准确度就愈高,但这将使振荡器的耗电量增大,分频电路的级数也要增加,因此一般选取石英晶体频率为32678HZ(或100KHZ),这样也便于分频得到1HZ的信号。,分频电路的设计,石英晶体振荡器产生的32768HZ的时间标准信号,并不能用来直接计时,要把它分成频率为1HZ的秒信号,因此需对它进行215次分频。,专
2、题2 计数及译码驱动电路,专题要求: 制作完成时、分、秒的计数电路以及译码驱动电路并检验其功能。 专题目标: 掌握构成N进制计数器的方法及电路的制作。 掌握译码器在电路中的作用,并完成电路搭建。 熟悉计数器之间信号的传递过程。 熟悉电路的调试及故障分析。,7.2.1秒和分计数器的制作,秒和分计数器都是六十进制计数器,其连接方法可以完全相同。使用不同的集成块其连接方法也不尽相同,一般采用两只十进制计数器构成六十进制计数器。 1.选用集成块介绍 本设计推荐采用CD4518双十进制加法计数器。,六十进制计数器的实现 所谓六十进制计数器即该计数器每统计六十个脉冲信号,就完成了一个计数循环,然后再从头开始计数。在上图中,当第二只计数器计数到6时,即Q3Q2Q1Q00110,所以Q2和Q1上的高电平经过与非门和反相器输出高电平到CR端,对两只计数器同时清零,CR上的高电平维持时间很短,然后又恢复低电平,计数器从头再开始计数。由于该计数器的有效状态是从0000 00000101 1001(059)共60个(0110 0000是暂稳态,不属于有效状态),所以在一个计数循环内共计数60个,所以这是一个六
3、十进制的计数器。,利用这种方法就可以做出作出秒和分的计数器,那么分的时钟信号从哪里来呢?分的时钟信号是一分钟才来一个下降沿,也就是在秒完成一个计数循环时产生一个下降沿,把这个下降沿输入到分的时钟信号上即可,CR端上的信号满足这个要求,所以把秒计数器CR端和分的时钟信号直接相连即可。,7.2.2时计数器的制作,时计数器的制作还是选用CD4518,其实现方法和分、秒计数器的方法相类似。时计数器可以做成二十四进制或者十二进制的,二十四进制的电路图如图,7.2.3译码驱动电路的制作,译码电路采用专用译码器。其功能是将“时”、“分”、“秒”计数器中计数的输出状态(8421BCD)翻译成七段数码管能显示十进制数所要求的电信号,然后经数码显示器,把数字显示出来。,数码管按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等数码管;按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。 CD4518的输出和CD4511的输入在进行连接时,一定要对应连接(即Q3-A3,Q2-A2,Q1-A1,Q0-A0)。,专题3 校时电路,专题要求: 制作完成时、分的校时电路。 专题目标: 掌握校时的原理 理解开关的消抖功能
4、,7.3.1方案一:用单刀双掷开关实现校时,用单刀双掷开关实现校时是最简单的一种方法, 如示意图 : 校时功能的实现:以分计时电路为例。由前述已知,分计数器的时钟信号就是秒的进位信号,即一分钟才来一个下降沿,所以分计数器一分钟才计一个数,如果改变分计数器的时钟信号频率,使频率升高,例如改变为一秒钟就来一个下降沿,则分计数器的计数速度就变得很快,当在很短时间内跳变到标准时间时,再切换到原来分计数器正常计数的频率,这样就完成了对分计时器的校时。在图7.20中,标准信号就是1HZ的脉冲信号,进位信号就是秒向分的进位信号,而单刀双掷开关的1脚是和分计数器的时钟信号相连接。,7.3.2方案二:用门电路实现校时,该电路由门电路和开关等组成,如图7-22所示。该校准电路可以用来实现校准时和分。正常工作时开关拨向右边,门5输出高电平,门4输出低电平,正常输入信号通过门3和门1输出,加到个位计数器的CP脉冲端。作为校“时”电路时正常输入信号是“分”进位信号,校准信号可以用秒脉冲信号,需要校准时将开关拨向左边,校准信号(秒脉冲)就可以通过门2和门1送到时个位计数器的计数输入端。“分”校准与“时”校准是相同
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