第八讲 多功能数字钟电路设计7.pptVIP

第八讲 多功能数字钟电路设计 学习要求 掌握数字电路系统的设计方法、装调技术及数字钟的功能扩展电路的设计 一、数字钟的功能要求 基本功能 准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间 小时的计时要求为“12翻1”，分和秒的计时要求为60进位 校正时间 扩展功能 定时控制 仿广播电台正点报时 报整点时数 触摸报整点时数 二、数字钟电路系统的组成框图 三、主体电路的设计与装调 主体电路是由功能部件或单元电路组成的。在设计这些电路或选择部件时，尽量选用同类型的器件，如所有功能部件都采用TTL集成电路或都采用CMOS集成电路。整个系统所用的器件种类应尽可能少。下面介绍各功能部件与单元电路的设计。 1. 振荡器的设计 1. 振荡器的设计 2. 分频器的设计 分频器的功能主要有两个 产生标准秒脉冲信号 提供功能扩展电路所需要的信号，如仿电台报时用的1kHz的高音频信号和500Hz的低音频信号等 3. 时分秒计数器的设计 分和秒计数器都是模M=60的计数器 其计数规律为00—01—…—58—59—00… 选74LS92作十位计数器，74LS90作个位计数器，再将它们级联组成模数M=60的计数器 时计数器是一个“12翻1”的特殊进制计数器 即当数字钟运行到12时59分59秒时，秒的个位计数器再输入一个秒脉冲时，数字钟应自动显示为01时00分00秒，实现日常生活中习惯用的计时规律 选用74LS191和74LS74，其电路见本章第三节 4. 校时电路的设计 当数字钟接通电源或者计时出现误差时，需要校正时间（或称校时） 校时是数字钟应具备的基本功能。一般电子手表都具有时、分、秒等校时功能 为使电路简单，这里只进行分和小时的校时 5. 主体电路的装调 四、功能扩展电路的设计 定时控制电路的设计 仿广播电台正点报时电路的设计  报整点时数电路的设计  触摸报整点时数电路的设计 1. 定时控制电路的设计 数字钟在指定的时刻发出信号，或驱动音响电路“闹时”；或对某装置的电源进行接通或断开“控制”。 不管是闹时还是控制，都要求时间准确，即信号的开始时刻与持续时间必须满足规定的要求。 1. 定时控制电路的设计 2. 仿广播电台正点报时电路的设计 2. 仿广播电台正点报时电路的设计 3. 报整点时数电路的设计 3. 报整点时数电路--减法计数器 3. 报整点时数电路--编码器 3. 报整点时数电路--逻辑控制电路 4. 触摸报整点时数电路的设计 五、设计任务 五、设计任务--设计步骤与要求 实验与思考题 5.5.1 你所设计的数字钟电路： ① 标准秒脉冲信号是怎样产生的？振荡器的稳定度为多少？ ② 校时电路在校时开关合上或断开时，是否出现过干扰脉冲？若出现应如何清除。 ③ 在电路调试中，是否出现过“竞争冒险”现象？如何采取措施消除的？ 5.5.2 图5.5.6所示的闹时电路中，为什么采用OC门？驱动音响电路的与非门为什么要用2级？ * * 数字钟电路系统由主体电路和扩展电路两大部分所组成 振荡器产生的稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准，再经分频器输出标准秒脉冲 秒计数器计满60后向分计数器进位 分计数器计满60后向小时计数器进位 小时计数器按照“12翻1”规律计数 计数器的输出经译码器送显示器 计时出现误差时可以用校时电路进行校时、校分、校秒 扩展电路必须在主体电路正常运行的情况下才能进行功能扩展 振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，通常选用石英晶体构成振荡器电路。一般来说，振荡器的频率越高，计时精度越高。 如图所示为电子手表集成电路（如5C702）中的晶体振荡器电路，常取晶振的频率为32768Hz，因其内部有15级2分频集成电路，所以输出端正好可得到1Hz的标准脉冲 如果精度要求不高也可以采用第二章介绍的由集成逻辑门与RC组成的时钟源振荡器或由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器。这里设振荡频率fo =103Hz 选用3片中规模集成电路计数器74LS90可以完成上述功能 因每片为1/10分频，3片级联则可获得所需要的频率信号 即第1片的Q0端输出频率为500Hz，第2片的Q3端输出为10Hz，第3片的Q3端输出为1Hz 对校时电路的要求是 在小时校正时不影响分和秒的正常计数 在分校正时不影响秒和小时的正常计数 校时方式有“快校时”和“慢校时”两种 “快校时”是，通过开关控制，使计数器对1Hz的校时脉冲计数 “慢校时”是用手动产生单脉冲作校时脉冲