电子技术综合设计报告.docx
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电子技术综合设计报告
五、参考文献...........................................................................................................13
数字时钟设计
内容摘要:
数字钟由计数电路、译码电路、显示电路、校准电路、信号发生脉冲电路等几部分组成。
首先,采用采用不预置初值的计数器CC4518,构成60进制或24进制计数电路,然后进行级联组成秒、分、小时计数。
采用BCD-7段锁存译码驱动器CC4511组成译码电路。
采用七段共阴极数码管构成显示电路,根据RS基本触发器及单刀双掷开关来组成校准电路,每搬动一次开关产生一个计数脉冲,实现校时功能。
利用CD4060和32768的晶振构成32768hz的信号发生器,然后经过CD4060的14级分频分出2Hz,再经过CD4040的2分频分出1Hz秒脉冲,构成信号发生脉冲电路。
其次,按照系统方案,运用相关软件完成数字钟主体电路的仿真设计,用protel99软件绘制原理图,检查无误后生成PCB版,完成整个电路的设计工作。
最后焊接并调试电路板,通过不断调试,实现本次数字钟设计要求的全部功能。
关键词:
数字钟,报时,振荡,计数,校正
一、数字钟的基本组成及工作原理
1、数字钟的构成
数字钟实际上是一个对标准频率(1HZ)进行计数的计数电路。
它由振荡器、分配器、计数器、译码器和显示器电路组成。
由于计数的起始时间不可能与标准时间(如北京时间)一致,故需要在电路上加一个校时电路,同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。
通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。
2、数字钟的工作原理
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,并把累计结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。
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。
通过校时电路可以对分和时进行校时,且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。
2、数字钟的设计与制作
1、方案设计
方案一:
用CC4518计数器构成计数电路,用CC4511译码构成译码电路,用LG5011AH共阴数码管构成显示电路,用555构成多谐振荡器构成秒脉冲信号发生器,用发光二极管作输出显示。
方案二:
首先构成一个由32768Hz的石英晶体振荡器和由CD4060构成的分频器构成的产生震荡周期为一秒的标准秒脉冲,由74LS161采用清零法分别组成六十进制的秒计数器、六十进制分计数器、二十四进制时计数器和七进制的周计数器。
使用由32768Hz的石英晶体振荡器和由CD4060构成的分频器构成的产生震荡周期为一秒的标准秒脉冲,把秒计数器地进位输出作为分计数器的CP脉冲,分计数器的进位输出作为时计数器的CP脉冲,时计数器的进位输出作为周计数器的CP脉冲。
使用74LS48为驱动器,BS201A数码管作为显示器。
2、设计步骤与方法
2.1方案流程图
2.2NE555脉冲电路产生
1)555管脚图
图2555芯片管脚图
2)555芯片引出端功能说明
表1引出端功能符号说明
符号
功能
符号
功能
低触发端
阀值端
输出
放电端
复位
控制电压
3)555构成多谐振荡器电路图(f=1HZ)
图3多谐振荡器电路图4多谐振荡器波形
4)相关参数计算
2.3计数器电路
用CC4518构成60、24进制计数电路。
1)CC4518芯片功能介绍
CC4518为双BCD加计数器,该器件由两个相同的同步4级计数器组成。
计数器为D触发器。
具有内部可交换CP和EN线,用于在始终上升沿或下降沿加计数。
在单个单元运算中,EN输入保持高电平,且在CP上升沿进位。
CR为高电平时,计数清零。
计数器在脉动模式可级联,通过将Q3连接至下一计数器的EN输入端实现级联。
同时后者的CP输入保持低电平。
2)CC4518芯片管脚图
图5CC4518管脚图
3)CC4518芯片功能表
表2CC4518功能表
CL(CP0)
EN(CP1)
R
功能
↑
1
0
加计数
0
↓
0
加计数
↓
×
0
不变
×
↑
0
不变
↑
0
0
不变
1
↓
0
不变
×
×
1
Q3~Q0=0
4)60进制计数电路
图660进制计数电路
工作原理:
根据CC4518的芯片功能,当CLK端接低电平时EN端为下降沿加计数。
个位向十位的进位脉冲,利用Q3的下降沿,接EN端。
每当个位计满9后就使高片计1从而完成计数。
要完成60进制,只需十位计数到0110,即Q1、Q2接与门再对十位进行清零即可。
5)24进制计数电路
图724进制计数电路
工作原理:
24进制计数电路工作原理与60进制计数电路工作原理基本思想相同都是利用CLK端接低电平时EN端为下降沿加计数。
个位向十位的进位脉冲,利用Q3的下降沿,接EN端。
每当个位计满1001B后就使高片计1完成计数。
不同之处在于此电路是计数到24,此时的清零工作分别要牵扯到十位和个位(00100100)利用个位的Q2和十位的Q1经过一个与门同时对两片CC4518芯片同时清零。
完成24进制的计数
2.4、译码和显示电路
CC4511实现译码,LG5011AH共阴数码管实现显示电路:
1)芯片功能介绍:
图8CC4511管脚图图9LG5011AH管脚图
表3CC4511功能表
显示
输入
输出
LE
BI
LT
D
C
B
A
a
b
c
d
e
f
g
0
0
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
0
1
0
1
1
0
0
0
1
0
1
1
0
0
0
0
2
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
3
0
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
4
0
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
0
1
1
5
0
1
1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
6
0
1
1
0
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
7
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
8
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
9
0
1
1
1
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
消隐
0
1
1
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
↓
1
1
1
1
消隐
0
1
0
0
0
0
0
0
0
锁存
1
1
1
锁存
灯测试
0
1
1
1
1
1
1
1
数码管内部已将3端、8端连接在一起,所以使用时,3端接地,8端悬空。
2)译码、显示电路
图11译码、显示电路
3)译码、显示电路工作原理
1)限流电阻计算:
数码管的工作电压为
(手册数据),工作电流为
(手册数据),译码器输出的高电平
,则限流电阻上的电压应该为
,限流电阻阻值:
2)两片CC4511用于进行译码,分别代表所记录数据的个位和十位。
当从4511的A、B、C、D四个输入端口输入一个二进制数据后会从输出口输出相应的十进制数据。
在对十进制数进行显示时只需把输出端与相应数码管的输入端连接好,即可进行显示。
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