具有整点报时功的可校时数字钟.docVIP

第一章 数字钟的工作原理 第一节 介绍 20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力的推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品跟新换代的节奏也越来越快。数字钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，节省了电能。因此在许多电子设备中被广泛使用。数字钟是一种典型的数字电路，包括了组合逻辑电路和时序电路。通过设计加深对刚刚学习了的数字电子技术的认识。 本次设计以数字电子为主，分别对一秒信号源、秒计时显示、分计时显示、小时计时显示、整点报时及校时电路进行设计，然后将它们组合来完成时、分、秒的显示并且具有整点报时和走时校时的功能。并通过本场设计加深对数字电子技术的理解以及更熟练是有计数器、触发起和各种逻辑门电路的能力。电路主要使用集成计数器，例如74LS160、CD4518、译码集成电路，例如 CD4511、LED数码管及各种门电路和基本的触发器等，电路使用5号电池供电，很合适在日常生活中使用。 第二节 设计方案论证 方案一：采用小规模集成电路实现 采用集成逻辑电路设计具有能实现，时 分 秒计时功能和多点定时功能，计时数据的更新每秒自动进行一次，不需程序干预。 方案二：EDA技术实现 采用EDA作为主控制外围电路进行电压，时钟控制键盘和LED控制，此方案逻辑电路复杂，且灵活性较低，不利于各种功能的扩展，在对电路进行检测比较困难。 方案三：单片机编程实现 在按键较少的情况下，采用独立式4个按键，经软件设计指定的I/O口，送出逻辑电平，控制数码管显示，根据数字电子钟的设计要求与原理以及特性，本系统采用单片机AT89C52串口输出的形式来设计电路，使功能及效果更完美。 比较以上三种方案的优缺点，方案一简洁灵活可扩展性好，能完全达到设计要求，同时符合本次课程设计的要求，故采用第一种方案。 第三节 数字钟的组成和基本工作原理 数字钟实际上是一个对标准频率进行计数的计数电路。它的计时周期是12小时，由于计数器的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致所以采用校准功能和报时功能。 图1-1 数字钟组成框图 数字中电路主要由译码显示器、校准电路、报时电路、时计数器、分计数器、秒计数器，振荡电路和单次脉冲产生电路组成。其中电路系统由秒信号发生器，“时”、“分”、“秒”计数器、译码器及显示器、校准电路、整点报时电路组成。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，奖标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60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60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12进制计数器，可实现对12小时的计时，译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态通过显示驱动电路，七段显示译码器，在经过六位LED七段显示器显示出来。整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一个脉冲信号，然后去触发一音频发生器实现低、高音报时。校准电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的，如上图1-1所示多功能数字钟的组成框图。 第二章 数字钟的显示部分 数字钟的显示部分主要由计数电路和译码显示电路组成，电路通过计数器实现数字钟的计时，并通过译码器将计时器的计数译码并传给数码管显示出来，从而实现数字钟的计时显示，使人们直观的看到现在的时间。 第一节 计数器 秒脉冲信号经过级计数器分别得到“秒”个位、十位，“分”个位、十位以及“时”个位、十位的计时。“秒”“分”计数器为60秒为1分，60分为1小时、时计数器采用12小时计位，分别组成两个六十进制（分、秒）一个十二进制计数器。将这些计数器适当的连接，就可以构成秒、分、时的计数，实现计时的功能进制计数器，它们都可以用两个十进制计数器来实现，六十进制计数器和十二进制计数器均可由BCD加法计数器74LS160组成，因为两片74LS160就可以构成六十进制和十二进制计数器了。 2.1.1 74LS160功能介绍 74LS160为十进制计数器，直接清零。74LS160为可预置的十进制计数器，共有54/74160 和54/74LS160 两种线路结构型式。其电特性典型值如下表2-1。 表2-1 电特性典型值 型号 Fmax PD 54160/74160 32MHz 305mW 54LS160/74LS160 32M