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华 北 科 技 学 院 课 程 设 计
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多功能数字钟的电路电路设计报告
目录
设计任务和要求……………………………………………(2)
的选择与论证……………………………………………(2)
方案的选:…………………………………………(3)
方案的论证:………………………………………(4)
电路设计计算与分析………………………………………(6)
数字钟的工作原理:……………………………………(7)
用到的芯片内部结构图及引脚图:……………………(17)
总结及心得………………………………………………(19)
附录………………………………………………………(21)
参考文献…………………………………………………(22)
摘要
多功能数字钟简介:
是采用数字电路实现“时”,“分”,“秒”数字显示的即使装置。泛用于个人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字继承电路的发展和石英晶体振荡器的使用,使得数字钟的精度,稳定度远远超过了机械钟表。钟表的数字化在提高报时精度的同时也大大扩大了它的功能。诸如定时自动报警,按时自动打铃,时间程序自动控制,定时广播,定时启闭路灯等。因此,研究数字钟及扩大其应用,有着非常现实的意义。
设计任务和要求:
时钟显示功能,能够以十进制显示“时”,“分”,“秒”。
具有快速校准时,分,秒的功能。
计时准确度,每天计时误差不超过1 s。
整点自动报时,在离整点十秒时,便自动开始发出鸣叫声,步长1s,每隔1s鸣叫一次,前四鸣时低音,最后一响时高音,最后一响结束为整点。
选作:
闹钟功能,可按设定的时间闹时。
日历显示功能。将时间的显示扩展为“年”,“月”,“日”。
二.设计的方案的选择与论证:
方案的选择:
要制作一个具有计时,校时,报时,显示等基本功能的数字钟主要由振荡器,分频器,计数器,译码器,显示器,校时电路,报时电路等七部分组成。石英晶体振荡器产生的信号经过分频器得到秒脉冲,秒脉冲送入计数器计数,计数结果通过“时”,“分”,“秒”译码器译码,并通过显示器显示时间。
方案的论证:
通过数字钟的方块图的原理图可以看出通过数字钟方框图和原理图可以看出,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,用石英晶体振荡器加分频器来实现秒计数器”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24进制计时器,可实现对一天24小时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”、计数器的输出状态送到七段显示译码器译码,通过七位LED七段显示器显示出来。
数字时钟的方块图:
显示器
显示器
显示器
显示器
显示器
显示器
显示器
显示器
译码驱动
译码驱动
译码驱动
译码驱动
星期计数器
时十位计数器
时个位计数器
分十位计数器
分十位计数器
秒十位计数器
秒十位计数器
校时电路
报时电路
振荡器
多级分频器
石英晶体振荡器:
石英晶体振荡器的特点时震荡频率准确,电路结构简单,频率容易调整它是电子钟的核心,用它产生标准振荡信号,再由分频器分成秒时间脉冲。用反相器和石英晶振构成的振荡电路如图:(1) 所示。利用两个非门G1和G2自我反馈,使他们工作再线性状态,然后利用石英晶振Z1来控制振荡频率。振荡器振荡频率的精度与稳定度基本上决定数字钟的准确度,晶振频率越高,计时准确度越高。目前常见的石英晶振频率是4MHz。则振荡器的输出频率为4MHz。晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Hz的方波信号,可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。
石英晶体振荡器分非温度补偿式晶体振荡器、温度补偿晶体振荡器(TCXO)、电压控制晶体振荡器(VCXO)、恒温控制式晶体振荡器(OCXO)和数字化/μp补偿式晶体振荡器(DCXO/MCXO)等几种类型。石英晶体,有天然的也有人造的,是一种重要的压电晶体材料。石英晶体本身并非振荡器,它只有借助于有源激励和无源电抗网络方可产生振荡。
分频器:
时间标准信号的频率很高,要得到秒脉冲,需要分频电路。例如:振荡器输出4MHz信号,可通过D触发器(如74LS74)进行四分频变成1MHz,也可以将10分频计数器74LS160进行四分频变成1MHz。然后送到10分频计数器74LS160,经过6次10分频而获得1Hz的方波信号。分频器电路将晶振产生的32768Hz的高频方波信号经32768()次分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数
计数器:
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