數(shù)字鐘電路設(shè)計(常用版)

數(shù)字鐘電路設(shè)計（常用版）(可以直接使用，可編輯完整版資料，歡迎下載）

本次設(shè)計題目：數(shù)字鐘電路設(shè)計數(shù)字鐘電路設(shè)計（常用版）(可以直接使用，可編輯完整版資料，歡迎下載）1簡述數(shù)字鐘是一種用數(shù)字顯示秒、分、時的計時裝置，與傳統(tǒng)的機械鐘相比，它具有走時準確，顯示直觀、無機械傳動裝置等優(yōu)點，因而得到了廣泛的應(yīng)用。小到人們?nèi)粘Ｉ钪械碾娮邮直?，大到車站、碼頭、機場等公共場所的大型數(shù)顯電子鐘。在控制系統(tǒng)中也常用來做定時控制的時鐘源。2題目要求（1）具用時、分、秒十進制數(shù)字顯示的計時器功能；（2）具有手動校時、校分的功能；（3）通過開關(guān)能實現(xiàn)小時的十二進制和二十四進制轉(zhuǎn)換；（4）具有整點報時功能。主要集成芯片：計時單元74160報時單元741923總體方案設(shè)計數(shù)字鐘由振蕩器、分頻器、計數(shù)器、譯碼顯示、報時等電路組成。其中振蕩器和分頻器組成標準秒信號發(fā)生器，直接決定計時系統(tǒng)的精度。由不同進制的計數(shù)器、譯碼器和顯示器組成計時系統(tǒng)。將標準秒信號送入采用60進制的“秒計數(shù)器”，每累計60sec就發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計數(shù)器”的時鐘脈沖?！胺钟嫈?shù)器”也采用60進制計數(shù)器，每累計60min，發(fā)出一個“時脈沖”，該信號將被送到“時計數(shù)器”。“時計數(shù)器”采用12或24進制計數(shù)器，可實現(xiàn)對一天12h或24h的累計。譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”計數(shù)器的輸出狀態(tài)通過6位7段譯碼顯示器顯示出來，可進行整點報時，計時出現(xiàn)誤差時，可以用校時電路校時、校分。數(shù)字鐘的原理框圖如圖2.1所示。圖2.1數(shù)字鐘原理框圖4單元電路設(shè)計提示本題目的設(shè)計采用自下而上的層次電路設(shè)計法。先設(shè)計單元電路，再設(shè)計總電路。秒脈沖產(chǎn)生電路秒脈沖產(chǎn)生電路在此例中的主要功能有兩個：一是產(chǎn)生標準脈沖信號，二是可提供整點報時所需要的頻率信號?？捎?Hz的秒脈沖時鐘信號源替代。圖2.21Hz的秒脈沖時鐘信號源秒、分、時計時器電路秒計時器本質(zhì)上為對1Hz的秒脈沖時鐘信號源進行60進制計數(shù)的計數(shù)器，其由一個10進制計數(shù)器（個位）和一個6進制計數(shù)器（十位）串接組成。個位與十位計數(shù)器之間采用同步級聯(lián)復(fù)位方式，將個位計數(shù)器的進位輸出端RCO接至十位計數(shù)器的時鐘信號輸入端CLK，完成個位對十位計數(shù)器的進位控制。十位計數(shù)器選擇QB和QC端做反饋端，經(jīng)與非門輸出至控制清零端CLR，形成6進制計數(shù)形式。十位計數(shù)器的反饋清零信號經(jīng)非門變?yōu)楦唠娖?，可作?0進制計數(shù)器的進位信號。圖2.3中，IO1～4送個位數(shù)碼管顯示，IO5～8送十位數(shù)碼管顯示，IO9接電源，IO10接1Hz信號源，IO11接高位計數(shù)器（分計數(shù)器）的時鐘信號端。圖2.360進制計數(shù)器電路分計時器形式上與秒計時器相同，均為60進制計數(shù)器，可參考圖2.3。我的設(shè)計：（1）秒和分電路圖分析：關(guān)于秒和分的設(shè)計主要是選取兩片74160N芯片同時接入時鐘信號，低片采取十進制，高片采取六進制，主要通過兩個顯示線路的選取來設(shè)置進位信號。高片選取了QA,QC即0101低位片選取了QA,QD即1001.這樣顯示從00-59實現(xiàn)了六十進制。同時實現(xiàn)置00位。其它選通控制端按需求接。（2）時電路圖：分析：時電路的設(shè)計要考慮是十二進制還是二十四進制，當(dāng)十二進制時需要接兩片74160N的QA端數(shù)值從00-11構(gòu)成十二進制，當(dāng)為二十四進制時需要兩片74160N高位片接QB低片接QA和QB數(shù)值從00-23構(gòu)成二十四進制。關(guān)于選擇二十四進制還是十二進制還要加上一個雙向開關(guān)就可以實現(xiàn)。報時電路圖：分析：報時電路主要是實現(xiàn)對小時的數(shù)進行記錄然后通過記錄的數(shù)值進行相應(yīng)的報時。在兩片74192N芯片的QAQBQCQD分別接上顯示管可以記錄的數(shù)值。根據(jù)顯示的數(shù)值，然后依次減小直到減小到零，通過揚聲器進行報時。整體電路圖：5使用器件清單74160N六片74192N兩片BUZZER一個數(shù)碼顯示管八個7400N三個7404N三個單刀雙向開關(guān)三個74ALS10AM一個74ALS08M一個OR8一個5V信號源一個導(dǎo)線，49條接地，VCC各兩個6調(diào)試結(jié)果與記錄（1）實現(xiàn)時、分、秒十進制數(shù)字顯示的計時器功能；（2）實現(xiàn)手動校時、校分的功能；（3）可以通過開關(guān)能實現(xiàn)小時的十二進制和二十四進制轉(zhuǎn)換；（4）實現(xiàn)整點報時功能。7總結(jié)與體會1實現(xiàn)了實驗的各項要求，同時鍛煉了自己和隊友的動手能力，協(xié)作能力。2在做實驗前查了很多的關(guān)于芯片的知識，同時還向同學(xué)探討困難，不懂的地方。在實驗的過程中還向老師請教了很多的問題。3試驗中還解決了些問題，像信號源必須接一個，才能實現(xiàn)它們的同步，揚聲器的頻率設(shè)置等問題。4利用仿真軟件可以讓我們清晰地了解到實驗的過程，給自己留下了深刻的印象。對學(xué)習(xí)的深入思考有很大的幫助。5同時可以和課本的知識聯(lián)系起來，增強了對知識的鞏固和拓展。數(shù)字電路課程設(shè)計—數(shù)字電子鐘課題任務(wù)：1.

由晶振電路產(chǎn)生１HZ標準秒信號2.

秒、分為六十進制計數(shù)器。3.

時為二十四進制計數(shù)器。4.

準確計時，以數(shù)字形式顯示時、分、秒。5.

具有整點報時功能，整點前鳴叫五次低音（500HZ），整點時再鳴叫一次高音(1000HZ)。

參考器件：CD4060、74LS161、74LS248J、晶振、開關(guān)、喇叭、阻容元件及門電路等。設(shè)計要求：

２、進行總體方案設(shè)計與論證，畫框圖；

３、進行單元電路的設(shè)計；

４、元器件選擇與參數(shù)計算；

５、用四號圖紙繪制原理圖；

６、撰寫設(shè)計說明書，字數(shù)不得少于2500字；

參考文獻。

數(shù)字電路的課程設(shè)計，那學(xué)期開學(xué)我就一直期待了，我喜歡電子制作，更何況這與學(xué)習(xí)牽上了，就像小時候等待放假過年一樣，終于等到了它的到來。我欣喜若狂，打算兩周之內(nèi)要把實物做出來。

第一周開始找資料設(shè)計電路圖，74LS161為常用的4位同步二進制加計數(shù)器，并且還具有并行數(shù)據(jù)的同步預(yù)置功能。多個74LS161可以實現(xiàn)無限進制計數(shù),由74LS161組成的60進制及24進制制作的數(shù)字電子鐘必須另加數(shù)碼管譯碼器。由于我以前用過CD40110這塊芯片，所以很快就想到了它，40110是十進制加減計數(shù)/譯碼/鎖存/驅(qū)動集成一體的CMOS芯片，輸出電流驅(qū)動能力大，可以直接接數(shù)碼管顯示。

兩者比較，同樣的功能74LS161使用的芯片就多于40110。CD40110邏輯功能如下：

第一周里，我把自己設(shè)計的電路經(jīng)過一些單元模塊的調(diào)試，都成功了，馬上購買元件，不得不用了快遞，元件郵遞過來的期間開始畫PCB板，并制作電路板，元件到時就可以安裝了。裝好后電路存在許多問題，我兩天兩夜沒有睡覺，就呆在實驗室調(diào)試，就剩2天了，一些小問題仍沒有解決，但必須得開始寫論文了。我又到圖書館查找芯片的具體資料，論文根據(jù)自己的制作一個一個字往上打的，總共附有20張圖片和框圖，都是自己畫的。還高興的把自己做的實物照片與PCB板圖附上了，那時候班上沒有幾個會使用Protel的。以為至少也那個“良”的成績吧。

直到查了成績的那刻，我對老師真的很失望……不知道他們有閱讀過論文沒有。而別人僅僅是復(fù)制網(wǎng)上的就拿了優(yōu)秀！付出了努力，卻沒有得到肯定，真的很傷心，但我對電子的愛好不會減少！繼續(xù)努力吧！總體電路圖如下：課程設(shè)計目錄標題 1引言 1一、電路原理設(shè)計 11.1總體方案設(shè)計 21.2數(shù)字鐘的組成原理圖 31.3主干電路設(shè)計 ..31.3.1振蕩器電路的設(shè)計1.3.2時間計數(shù)器電路的設(shè)計 ..1.3.3譯碼驅(qū)動電路的設(shè)計 ..1.3.4分頻電路的設(shè)計 ..1.4擴展電路設(shè)計 ..61.4.1校時電路的設(shè)計 ..二、基于MULTISIM的電路仿真 72.1主干電路的仿真 8三、系統(tǒng)分析 83.1單元電路設(shè)計和器件選擇 83.1.1定時器 3.1.2計數(shù)器 3.1.3譯碼顯示 3.2工作原理 123.3電路原理總圖 12結(jié)論......................................................................................................................................13致謝 13參考文獻 14附錄 15數(shù)字鐘電路的分析與設(shè)計摘要數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對“時”，“分”，“秒”的數(shù)字顯示的計時裝置。本系統(tǒng)由振蕩器、分頻器、計數(shù)器、譯碼器、LED顯示器和校時電路組成，采用74LS系列（雙列直插式）中小規(guī)模集成芯片?？傮w方案設(shè)計由主體電路和擴展電路兩大部分組成。其中主體電路完成數(shù)字鐘的基本功能，擴展電路完成數(shù)字鐘的擴展功能，進行了各單元的設(shè)計，總體調(diào)試，以實現(xiàn)它的計時周期為24小時，顯示滿刻度為23時59分59秒。關(guān)鍵詞：振蕩器分頻器計數(shù)器譯碼器LED顯示器引言數(shù)字鐘是用數(shù)字集成電路做成的現(xiàn)代計時器，與傳統(tǒng)的機械鐘相比，它具有走時準確、顯示直觀(有熒光七段數(shù)碼顯示器)、無機械傳動裝置等優(yōu)點。而且鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，大大地擴展了鐘表原先的報時功能。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、定時啟閉電路、定時開關(guān)烘箱、通斷動力設(shè)備，甚至各種定時電氣的自動啟用等。所有這些都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘的應(yīng)用原理及擴大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實的意義。一、電路原理設(shè)計本系統(tǒng)采用振蕩器、分頻器、計數(shù)器、譯碼器、顯示器、校時電路組成。由LED七段數(shù)碼管來顯示譯碼器所輸出的信號。采用了74LS系列中小規(guī)模集成芯片?？傮w方案設(shè)計由主體電路和擴展電路兩大部分組成。其中主體電路完成數(shù)字鐘的基本功能，擴展電路完成數(shù)字鐘的擴展功能?？傮w的設(shè)計方案如下。1.1總體方案設(shè)計一個基本的數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示器,“時”，“分”，“秒”計數(shù)器和定時器組成。干電路系統(tǒng)由秒信號發(fā)生器“時”、“分”、“秒”計數(shù)器、譯碼器及顯示器電路組成。方案一：首先構(gòu)成一個CB555定時器和分頻器產(chǎn)生震蕩周期為一秒的標準“秒”脈沖信號，由74LS160采用清零法分別組成六十進制的“秒”計數(shù)器、六十進制“分”計數(shù)器、24進制“時”計數(shù)器。清零法適用于有異步置零輸入端的集成計數(shù)器。原理是不管輸出處于哪種狀態(tài)，只要在清零輸入端加一個有效電平電壓，輸出會立即從那個狀態(tài)回到“0000”狀態(tài)。清零信號消失后，計數(shù)器又可以從“0000”狀態(tài)開始重新計數(shù)。使用CB555定時器的輸出作為“秒”計數(shù)器的CP脈沖，把秒計數(shù)器的進位輸出作為“分”計數(shù)器地CP脈沖，分計數(shù)器的進位輸出作為“時”計數(shù)器的CP脈沖。使用74LS48為驅(qū)動器，共陰極七段數(shù)碼管作為顯示器。方案二：首先構(gòu)成一個CB555定時器和分頻器產(chǎn)生震蕩周期為一秒的標準“秒”脈沖信號，由74LS160采用置數(shù)法分別組成六十進制的“秒”計數(shù)器、六十進制“分”計數(shù)器，24進制“時”計數(shù)器。置數(shù)法適用于具有預(yù)置數(shù)功能的集成計數(shù)器。對于就有預(yù)置數(shù)功能的計數(shù)器而言，在其計數(shù)過程中可以將它輸出的任意一個狀態(tài)通過譯碼，產(chǎn)生一個預(yù)置數(shù)控制信號反饋至預(yù)置數(shù)控制端，在下一個CP脈沖作用后，計數(shù)器會把預(yù)置數(shù)輸入端A、B、C、D的狀態(tài)置入輸出端。預(yù)置數(shù)控制信號消失后，計數(shù)器就從被置入的狀態(tài)開始重新計數(shù)。使用CB555定時器的輸出作為“秒”計數(shù)器的CP脈沖，把“秒”計數(shù)器的進位輸出作為“分”計數(shù)器的CP脈沖，“分”計數(shù)器的進位輸出作為“時”計數(shù)器的CP脈沖。使用74LS48為驅(qū)動器，共陰極七段數(shù)碼管作為顯示器。方案一和方案二的設(shè)計都很正確，但是方案二在60進制計數(shù)器上采用的是置數(shù)法，比方案一效果要好。因為清零法在計數(shù)進位上不穩(wěn)定，需要加一個觸發(fā)器，效果才比較好，但是本著設(shè)計簡潔，效果穩(wěn)定的前提下采用方案二。通過數(shù)字鐘方框圖和原理圖可以看出，秒信號產(chǎn)生器是整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計時系統(tǒng)的精度，一般用石英晶體振蕩器加分頻器來實現(xiàn)，在此我們用555定時器加分頻器來實現(xiàn)。將標準“秒”信號送入“秒”計數(shù)器，“秒”計數(shù)器采用60進制計數(shù)器，每累計60秒發(fā)出一個分脈沖信號，該信號將作為“分”計數(shù)器的時鐘脈沖?！胺帧庇嫈?shù)器也采用60進制計數(shù)器，每累計60分鐘，發(fā)出一個時脈沖信號，該信號將被送到“時”計數(shù)器?！皶r”計數(shù)器采用24進制計時器。譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”計數(shù)器的輸出狀態(tài)送到七段顯示譯碼器譯碼，通過七位LED七段顯示器顯示出來。1.2數(shù)字鐘的組成原理圖數(shù)字鐘的原理框圖如圖1-1所示，它是由振蕩器、分頻器、計秒電路、計分電路、計時電路、譯碼顯示電路等組成。工作時555定時器組成的電路產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖信號，經(jīng)過3次分頻，得到“秒”脈沖信號，并送至計秒電路；當(dāng)計秒電路滿60時，輸出秒進位信號，送計分電路；當(dāng)計分電路滿60時，輸出分進位信號，送計時電路；當(dāng)計時電路滿24時，“時”、“分”、“秒”計數(shù)器同時自動清零。時顯示器時顯示器 分顯示器 秒顯示器 時譯碼器 分譯碼器 秒譯碼器 時計數(shù)器 分計數(shù)器 秒計數(shù)器 校時電路 振蕩器 分 頻器 圖1-1數(shù)字鐘方框圖1.3主干電路的設(shè)計1.3.1振蕩器是數(shù)字鐘的心臟，它的作用是產(chǎn)生時間標準信號。數(shù)字鐘的精度就主要取決于時間標準的頻率和穩(wěn)定度。振蕩器可由晶振組成，也可以由555定時器組成。圖1-2是由555定時器構(gòu)成的1kHz的自激振蕩器，計時是1Hz的脈沖才是1s計一次數(shù)，所以需要分頻才能得到1Hz的脈沖。圖1-2555定時器產(chǎn)生頻率為1KHZ信號的電路1.3.2時間計數(shù)器電路由秒個位和秒十位計數(shù)器，分個位和分十位計數(shù)器及時個位和時十位計數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個位和秒十位計數(shù)器，分個位和分十位計數(shù)器均為60進制計數(shù)器，而根據(jù)設(shè)計要求，時個位和時十位計數(shù)器為24進制計數(shù)器。1.3.2秒信號發(fā)生器是數(shù)字鐘的核心部分，它的精度和穩(wěn)定度決定了時信號發(fā)生器和分信號發(fā)生器的精度?！懊搿庇嫈?shù)器為60進制計數(shù)器。60進制可通過十進制和六進制串聯(lián)而成，從而完成數(shù)碼顯示。因為同步加法計數(shù)器74LS160可構(gòu)成10進制以下的計數(shù)器，所以此電路中秒的計時采用74LS160來進行設(shè)計。1.3.2.2“分”計數(shù)器也是60進制計數(shù)器。同“秒”計數(shù)器一樣是由74LS160計數(shù)器設(shè)計構(gòu)成。1.3.2時計數(shù)器是24進制計數(shù)器?？紤]到器件的統(tǒng)一能增強調(diào)試的成功性，同樣采用兩片74LS160十進制計數(shù)器產(chǎn)生計數(shù)和進位.1.3.3譯碼驅(qū)動電路的設(shè)計譯碼驅(qū)動電路將計數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為七段數(shù)碼管的正常工作提供足夠的工作電流。譯碼電路的功能是將“秒”、“分”、“時”計數(shù)器的輸出代碼進行編譯，變成相應(yīng)的數(shù)字。用于驅(qū)動LED七段數(shù)碼顯示常用的有74LS48。74LS48是BCD-7段譯碼器/驅(qū)動器，其輸出是OC門輸出且高電平有效，專用于驅(qū)動LED七段共陰極顯示數(shù)碼管。由74LS48和LED七段共陰極數(shù)碼管組成一位數(shù)碼顯示電路。若將“秒”、“分”、“時”計數(shù)器的每位輸出分別接到相應(yīng)七段譯碼器的輸入端，便可進行不同數(shù)字顯示。在譯碼器輸出與數(shù)碼管之間串聯(lián)的R為限流電阻。當(dāng)數(shù)字鐘的計數(shù)器在CP脈沖的作用下，就應(yīng)將其狀態(tài)顯示成清晰的數(shù)字符號，需要將計數(shù)器的狀態(tài)進行譯碼并將其顯示出來。選用的計數(shù)器全部是二—十進制集成片，“秒”，“分”，“時”的個位和十位的狀態(tài)分別由集成片中的四個觸發(fā)器的輸出狀態(tài)反映。每組輸出的計數(shù)狀態(tài)都按BCD代碼以高低電平來表現(xiàn)。因此，需要經(jīng)過譯碼電路將計數(shù)器輸出的BCD代碼變成能驅(qū)動七段數(shù)碼顯示器的工作信號。將計數(shù)器和譯碼顯示器連在一起。其電路連接圖如圖1-3所示。圖1-3譯碼顯示電路1.3.4分頻器的主要功能是產(chǎn)生標準“秒”脈沖信號，選用中規(guī)模計數(shù)器74LS90就可以實現(xiàn)上述功能。該芯片內(nèi)部有一個2分頻和一個5分頻器，要實現(xiàn)10分頻就得將中規(guī)模計數(shù)器74LS90的QA端和其輸入端INA相連，即可實現(xiàn)十分之一分頻。將3片這樣連接的74LS90級聯(lián)，因為每片為十分之一分頻器，3片級聯(lián)就正好得到1Hz的標準“秒”脈沖信號。具體電路如圖1-4。圖1-4分頻電路1.4擴展電路的設(shè)計1.4.1當(dāng)時鐘指示不準或停擺時，就需要校準時間。校準的方法很多，但對校時電路的要求是，在進行小時校正時不影響“分”和“秒”計數(shù)器的正常計數(shù)，最常用的有“快速校時法”。校正電路如圖1-5所示。該電路由4個與非門和3個開關(guān)組成。其中與非門G1和G2組成R-S觸發(fā)器，是用來防止開關(guān)抖動的。與非門G3和G4分別接到時個位進位端和分個位進位端。開關(guān)K1、、K2分別是時校正、分校正開關(guān)。當(dāng)不校正時開關(guān)K1、、K2都處于閉合狀態(tài)。當(dāng)校正時位時，需要把開關(guān)K1打開，然后用手撥動開關(guān)K3，來回撥動一次，就能使時個位上的顯示增加“1”，根據(jù)需要去撥動開關(guān)的次數(shù)，校正完畢后把K1開關(guān)閉合。?！胺帧蔽缓托！皶r”位的方法一樣。圖1-5校時電路二、基于Multisim的電路仿真在當(dāng)今電子設(shè)計領(lǐng)域，EDA設(shè)計和仿真是一個十分重要的設(shè)計環(huán)節(jié)。在眾多的EDA設(shè)計和仿真軟件中，Multisim以其強大的仿真設(shè)計應(yīng)用功能，在各高校電信類專業(yè)電子電路的仿真和設(shè)計中得到了較廣泛的應(yīng)用。Multisim及其相關(guān)庫包的應(yīng)用對提高學(xué)生的仿真設(shè)計能力，更新設(shè)計理念有較大的好處。Multisim是InteractiveImageTechnologies(ElectronicsWorkbench)公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的電路仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。它的前身EWB（電子實驗平臺）軟件，最突出的特點是用戶界面友好，各類器件和集成芯片豐富，尤其是其直觀的虛擬儀表是Multisim的一大特色。Multisim所包含的虛擬儀表有：示波器，萬用表，函數(shù)發(fā)生器，波特圖圖示儀，失真度分析儀，頻譜分析儀，邏輯分析儀，網(wǎng)絡(luò)分析儀等。而通常一個普通實驗室是無法完全提供這些設(shè)備的。這些儀器的使用使仿真分析的操作更符合平時實驗的習(xí)慣。本次畢業(yè)設(shè)計首先應(yīng)用Multisim對所設(shè)計的電路圖進行仿真修改，在保證電路無誤的情況下搭建實際數(shù)字鐘電路。2.1主干電路的仿真一個完整的數(shù)字電子鐘有主電路和擴展電路組成。其主要功能是在接入電源時能正確的顯示時、分、秒。由于Multisim是慢掃描，所以在給電路加“秒”脈沖時為了達到實際電子鐘的走時效果，將用1kHz代替1Hz。而分頻器的效果可以通過在分頻器電路的各輸出端接一示波器看波形的變化。具體的仿真效果如圖2-1。圖2-1主干電路仿真效果圖三、系統(tǒng)分析與設(shè)計3.1單元電路設(shè)計和器件選擇3.1.1定時器采用555定時器，它是一種數(shù)字、模擬混合型的中規(guī)模集成電路，應(yīng)用十分廣泛。它是一種產(chǎn)生時間延遲和多種脈沖信號的電路，由于內(nèi)部電壓標準使用了三個5K電阻，故取名555電路。其電路類型有雙極性和CMOS型兩大類，二者的結(jié)構(gòu)和工作原理類似。二者的邏輯功能和引腳排列完全相同，易于互換。其中雙極型產(chǎn)品型號最后數(shù)碼為555，CMOS型產(chǎn)品型號最后數(shù)碼為7555。其內(nèi)部原理圖如圖3-1。為了提高電路的帶負載能力，還在輸出端設(shè)置了緩沖器G4。如果將3端經(jīng)過電阻接到電源上，那么只要這個電阻的阻值足夠大，3端電壓為高電平時4端電壓也一定為高電平，4端電壓為低電平時3端電壓也一定為低電平。555定時器能在很寬的電源電壓范圍內(nèi)工作，并可承受較大的負載電流。雙極性555定時器的電源電壓范圍為5~16V，最大的負載電流達200mA。CMOS型7555定時器的電源電壓范圍為3~18V，但最大負載電流在4mA以下。使VC1和VC2的低電平信號為輸入電壓信號的不同電平，那么輸出與輸入之間的關(guān)系將為施密特觸發(fā)特性；如果在Vi2加上一個低電平觸發(fā)信號以后，經(jīng)過一定的時間能在VC1端自動產(chǎn)生一個低電平信號，就可以得到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器；如果能使VC1和VC2的低電平信號交替地反復(fù)出現(xiàn)，就可以得到多諧振蕩器。圖3-1555定時器內(nèi)部原理圖表3-1CB555的功能表輸入輸出RDVi1Vi2V0TD狀態(tài)0XX低導(dǎo)通1>2/3Vcc>1/3Vc低導(dǎo)通1<2/3Vcc>1/3Vc不變不變1<2/3Vcc<1/3Vc高截止1>2/3Vcc<1/3Vc高截止3.1.2計數(shù)器(1)60進制計數(shù)器在數(shù)字鐘的控制電路中，分和秒的控制都是一樣的，都是60進制，都是由一個十進制計數(shù)器和一個六進制計數(shù)器串聯(lián)而成的，在電路的設(shè)計中我采用的是統(tǒng)一的器件74LS160的反饋置數(shù)法來實現(xiàn)十進制功能和六進制功能。圖3-2是用74LS160構(gòu)成六進制計數(shù)器的結(jié)構(gòu)圖，根據(jù)74LS160的結(jié)構(gòu)把輸出端的0101（十進制為5）用一個與非門74LS00引到Load端便可置0，這樣就實現(xiàn)了六進制計數(shù)。在分和秒的進位時，用秒計數(shù)器的Load端接分計數(shù)器的CLK控制時鐘脈沖，脈沖在下降沿來時計數(shù)器開始計數(shù)。圖3-274LS160構(gòu)成六進制計數(shù)器(2)24進制計數(shù)器數(shù)字鐘的小時要用到3進制，要用到十進制，并且在計數(shù)到24時要清零，所以不能用單純的十進制計數(shù)器，當(dāng)計數(shù)計到24時，即顯示的十位為2和個位為3時就要清零，這自然就要想到用與非門和非門反饋接到清零或置數(shù)端來實現(xiàn)。如圖3-4圖3-4控制小時顯示的電路圖3.1.3譯碼顯示器電路由共陰極譯碼器74LS48和七段數(shù)碼管LED組成。其真值表如表3-2。表3-274LS48BCD七段譯碼驅(qū)動器真值表74LS48引腳功能-----七段譯碼驅(qū)動器真值表十進制數(shù)輸入BT/RB0輸出LTRBIABCDabcdefg0H/0000H11111111H/0001H01100002H/0010H11011013H/0011H11110014H/0100H01100115H/0101H10110116H/0110H00111117H/0111H11100008H/1000H11111119H/1001H1110011字符顯示器：分段式顯示是將字符由分布在同一平面上的若干段發(fā)光筆劃組成。電子計算器，數(shù)字萬用表等顯示器都是顯示分段式數(shù)字。而LED數(shù)碼顯示器是最常見的，通常有紅、綠、黃等顏色。LED的死區(qū)電壓較高，工作電壓大約1.5~3V，驅(qū)動電流為幾十毫安。74LS48譯碼驅(qū)動器輸出是高電平有效，所以配接的數(shù)碼管必須采用共陰極接法，數(shù)碼管的兩個“S”引腳均接地。而74LS47譯碼驅(qū)動器是低電平有效，所以配接的數(shù)碼管必須采用共陽極接法。共陰極數(shù)碼管常用型號有BS201、BS202等。本試驗主要采用共陰極數(shù)碼管。圖3-5是共陰極式LED數(shù)碼管的原理圖，使用時公共陰極接地，使每個發(fā)光二極管都處于導(dǎo)通狀態(tài)，而且這7個發(fā)光二極管a到g分別由相應(yīng)的BCD七段譯碼器來驅(qū)動。圖3-5共陰極LED數(shù)碼管的原理圖3.2工作原理一個基本的數(shù)字鐘電路系統(tǒng)主要有“秒”信號發(fā)生器、“時”、“分”、“秒”計數(shù)器、譯碼器及顯示器電路組成?！懊搿毙盘柈a(chǎn)生器是整個系統(tǒng)的時基信號，在此用555定時器來實現(xiàn)。將555定時器與電阻、電容按照555定時器構(gòu)成振蕩器(圖1-2)的接線，組成一個輸出1kHz的脈沖信號，經(jīng)過三分頻后產(chǎn)生頻率為1Hz的標準“秒”脈沖信號，將該標準“秒”信號送入“秒”計數(shù)器?！懊搿庇嫈?shù)器采用60進制計數(shù)法，其是由2片74LS160采用反饋置數(shù)法串聯(lián)而成，每累計60秒發(fā)出一個分脈沖信號。從“秒”計數(shù)器輸出的該信號將被送到“分”計數(shù)器?！胺帧庇嫈?shù)器也采用60進制計數(shù)法，每累計60分鐘，發(fā)出一個時脈沖信號，此計數(shù)原理與“秒”計數(shù)器完全相同。從“分”計數(shù)器輸出的該信號將被送到“時”計數(shù)器?！皶r”計數(shù)器采用24進制計時器。譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”計數(shù)器的輸出狀態(tài)送到74LS48譯碼器進行譯碼然后將其輸出接到七段顯示器上，通過LED七段顯示器顯示出來。只要按照圖1-3接好電路圖，輸出的數(shù)碼即可在數(shù)碼管中對應(yīng)顯示。3.3電路原理總圖數(shù)字電子鐘的設(shè)計總電路圖見附錄。結(jié)論隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對時間計量的精確度要求越