模拟电子的设计课程的设计.docVIP

目录 设计任务和基本要求…………….3 设计方案…………………………..3 电路设计…………………………..3 秒信号发生器…………………………3 时、分、秒计数器设计………………4 译码显示电路…………………………5 校时电路………………………………6 元件及工具清单…………………...7 故障分析…………………………..10 心得体会…………………………..10 设计任务和基本要求 用中、小规模集成电路设计一台能显示时、分、秒的数字电子钟，基本要求如下： ? １、采用LED显示累计时间“时”、“分”、“秒”。 ? ２、具有校时功能。 设计方案 数字电子钟的原理方框图如图5.7.1 。该电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路等组成。秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用石英晶体振荡器加分频器来实现。将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用六十进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用六十进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用24进制计数器，可实现对一天24小时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态经七段显示译码器译码，通过六位LED七段显示器显示出来。校时电路是用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的。 　　　　　　　　　　图５.７.１　数字电子钟系统框图 电路设计 秒信号发生器 秒信号发生器是数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量，通常用晶体振荡器产生的脉冲经过整形、分频获得1HZ的秒脉冲。常用的典型电路如图5.7.2所示。 CD4060是14位二进制计数器。它内部有14级二分频器，有两个反相器。CP1(11脚）、CP0(10脚)分别为时钟输入、输出端，即内部反相器G1的输入、输出端。图中R位反馈电阻（10兆欧～100兆欧），目的是为CMOS反相器提供偏置，使其工作在放大状态。C1是频率微调电容，取5/30pF，C2是温度特性校正用电容，一般取20～50pF。内部反相器G2起整形作用，且提高带负载能力。石英晶体采用32768HZ晶振，若要得到1HZ的脉冲，则需经过15级二分频器完成。 　　　　　 图５．７.２　秒信号发生器 由于CD4060只能实现14级分频，故必须外加一级分频器，可采用CD4013双D触发器完成。 ２、秒、分、时计数器设计 　　 秒、分计数器为60进制计数器。小时计数器为24进制计数器。实现这两种模数的计数器采用中规模集成计数器CD4029。虽然CD4029没有清零端，但它有“置数”功能，当“置数”端PE=1时，接在置数输入端的数据立即被置到计数器输出端上。所以通过“反馈置数法”可实现任意进制的计数器。 （1）60进制计数器 由CD4029构成的60进制计数器如图5.7.3所示。首先将两片CD4029设置成十进制加法计数器，例如，将“B/D”接低电平，将 “U/D”接高电平。将第一片CD4029计数器的进位输出CO连到第二片CD4029计数器的进位输入CI，这样两片计数器最大可实现100进制的计数器。现要设计一个60进制的计数器，可利用“反馈置零”的方法实现。由于CD4029属于异步置树，故当计数器输出 　　　　　　图５.７.３　６０进制计数器 “2Q32Q22Q12Q0、1Q3Q2Q1Q0=0110、0000”时，通过门电路形成一置数脉冲，使计数器归零。图5.7.3电路，可作为秒、分、计数器。 （2）24进制计数器 同理当个位计数状态为“Q3Q2Q1Q0=0100”,十位计数器状态为“Q3Q2Q1Q0=0010”时，要求计数器归零。通过把个位Q2、十位Q1相与后的信号送到个位、十位计数器的置数端PE，使计数器复零，从而构成24进制计数器，如图5.7.4所示。 图5.7.4 24进制计数器 译码显示电路 译码电路的功能是将“秒”、“分”、“时”计数器的输出代码进行翻译，变成相应的数字。用于驱动LED七段数码管的译码器常用的有。74LS47是BCD-7段译码器/驱动器，其输出是OC输出且低电平有效，专用于驱动LED七段共阳极显示数码管。由74LS47和LED七段共阳数码管组成的一位数码显示电路如图5.7.5所示。若将“秒”、“分”、“时”计数器的每位输出分别接到相应的七段译码器的输入端，便可进行不同数字的显示。在译码器输出与数码管的R为限流电阻。 图5.7.5 译码显示器 校时电路 数字钟启动后，每当数字钟显示与实际时间不符时，需要根据标准时间进行校时。简单有效的校时电路如图5.7.6所示。 校“秒”时，采用等