数字时钟设计(毕业论文).doc
《数字时钟设计(毕业论文).doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数字时钟设计(毕业论文).doc(21页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、数字时钟设计(毕业论文) 作者: 日期:21 个人收集整理 勿做商业用途1。设计目的设计一种多功能数字钟,该数字钟具有基本功能和扩展功能两部分.其中,基本功能部分的有准确计时,以数字形式显示时、分、秒的时间和校时功能。扩展功能部分则具有:定时控制、自动报整点时数和触摸报正点的功能.数字钟的电路也是由主体电路和扩展电路两部分构成,在电路中,基本功能部分由主体电路实现,而扩展功能部电路实现.这两部分都有一个共同特点就是它们都要用到振荡电路提供的1Hz脉冲信号。在计时出现误差时电路还可以进行校时和校分,为了使电路简单所设计的电路不具备校秒的功能。并且要用数码管显示时、分、秒,各位均为两位显示,扩展部
2、分要有相应的响应电路。分则由扩展2。设计功能要求基本功能:(1)时的计时要求为“12翻1,分和秒的计时要求为60进制(2)准确计时,以数字形式显示时,分,秒的时间(3)校正时间扩展功能:(1)定时控制;(2)仿广播电台报时功能;(3)自动报整点时数;(4)触摸报整点时数;3。电路设计3。1设计方案根据设计要求首先建立了一个多功能 数字钟电路系统的组成框图,框图如图1所示.时显示器分显示器秒显示器时译码器分译码器秒译码器时计数器分计数器秒计数器校时电路振荡器分频器整点报时触摸报时仿电台报定时控制主体电路扩展电路图1由图1可知,电路的工作原理是:多功能数字钟电路由主体电路和扩展电路两大部分组成。其
3、中主体电路完成数字钟的基本功能,扩展电路完成数字钟的扩展功能。振荡器产生的高脉冲信号作为数字钟的振源,再经分频器输出标准秒脉冲。秒计数器计满60后向分计数器个位进位,分计数器计满60后向小时计数器个位进位并且小时计数器按照“12翻1的规律计数.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扩展功能.3。2单元电路的设计数字电子钟的设计方法很多种,例如,可用中小规模集成电路组成电子钟;也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟;还可以利用单片机来实现电子钟等.在本次设计,电路是由许多单元电路组成的,因
4、此首先必须对各个单元电路进行设计。3。2.1 主体电路部分主体电路部分的电路主要由振荡电路、计数电路、显示电路以及校时电路四大部分组成。下面将对各部分电路进行设计.3。2。1.1 振荡电路振荡电路由振荡器和分频器产生 1Hz时钟脉冲和扩展部分所需的频率,下面对振荡器和分频器两部分进行介绍。(1)振荡器数字电路中的时钟是由振荡器产生的,振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精度决定了数字钟计时的准确程度,一般来说,振荡器的频率越高,计时精度越高。它利用某种反馈方式产生时钟信号。对数字电路来说,振荡器的输出的幅度范围为0v5v的方波信号而不是锯齿波、三角波或其他形式。典型的振荡器是弛豫振荡器
5、,它通过一个RC网络将反相器的输出反馈回来并存在一定的工作延迟时间。基本的电路如图2所示。图2在上述电路中,RI-C网络由第一个反相器驱动,具有RC特性曲线的响应信号被反馈给反相器的输入.当电容上的电压达到施密特触发器输入反相器的门限电压的时候,反相器的状态发生改变,并输出一个新的电压值。这个输出电压经过一定的延迟时间再次通过RI-C反馈回来,直到电容电压再次达到门限电压为止.用施密特触发器输入器件(如74HC04),但是由于电容的参考电压在每个临界点都要发生变化,所以施密特触发器不是必需的。由于电容与输出相连,每次状态改变时,电容的充电电压会超过5V。从这一点来说,输出电压会改变电容的充电电
6、压,直到电容两端的电压变为74HC04的门限电压(2.5V)为止。振荡器输出状态的改变发生在电容上的电压达到2。5V时。弛豫振荡器对许多低成本而精度要求又不高的场所非常适合,但是并不推荐在任何有精度要求的实际应用电路采用它。如果想要获得高的精度,就应该在振荡电路中使用石英晶体作振源。在数字钟的设计与制作中应采用石英晶体振荡器,因为石英晶体具有压电效应,是一个压电器件.当交流电压加在晶体两端,晶体先随电压变化产生对应的变化,然后机械振动又使晶体表面产生交变电荷。当晶体几何尺寸和结构一定时,它本生有一个固定的机械频率。当外加交流电压的频率等于晶体的固有频率时,晶体片的机械振动最大,晶体表面电荷量最
7、多,外电路的交流电流最强,于是产生振荡,因此将石英晶体按一定方位切割成片,两边傅以电极,焊上引线,再用金属或玻璃外壳封装即构成石英晶体。石英晶体的固有频率十分稳定。另外石英晶体的振动具有多谐性,除了基频振动外,还有奇次谐次泛音振动,对于石英晶体,既可利用基频振动,也可利用泛音振动。前者称为基频晶体,后者称为泛音晶体,晶片厚度与振动频率成反比,工作频率越高,要求晶片厚度越薄.将石英晶体作为高Q值谐振回路元件接入反馈电路中,就组成了晶体振荡器。在设计中所用的振荡器的电路图如图3所示。该电路能产生1MHz的方波脉冲振荡信号。图3(2)分频器分频器的作用是将由石英晶体产生的高频信号分频成基时钟脉冲信号
8、和扩展部分所需的频率.在此电路中,分频器的功能主要有两个:一是产生标准脉冲信号;二是功能扩展电路所需的信号,如仿电台用的1KHz的高频信号和500Hz的低频信号等.在此电路中作为分频器的元件是:CD4518.CD4518可以组成二分频电路和十分频电路。用CD4518组成二分频的电路如图4;用CD4518组成十分频的电路如图5;在本次设计中所用的分频器的电路图如图6。电路经过十分频后将晶振来的1MHz的振荡脉冲变为1Hz的脉冲信号,该信号作为计数器的计数脉冲使用。 Cr CPEN Cr CP输入 输 出 输入 输入 输 出清零图4 图5图6输入输出CKCREN上升沿LH加计数LL上升沿加计数下降
9、沿LX保 持XL上升沿上升沿LLHL下降沿XLX全为L上表:CD4518的功能表振荡器和分频器两部分构成振荡电路,它的电路图如图7所示。根据图7可知电路的工作原理是:石英晶体振荡器提供的频率为1MHz,CD4518组成十分频电路。并且一个 CD4518可以组成两个十分频电路即:CD4518的引脚2与引脚6组成一个十分频电路而引脚10与引脚14组成另一个十分频电路。晶振的输出接入第一块CD4518的输入引脚2,经过一次十分频,频率变为100KHz。输出引脚6接入同一块CD4518的引脚10经第二次分频,频率变为10KHz。输出引脚接人第二块CD4518的输入引脚2再经一次分频,频率变为1KHz.
10、这样经过六次分频最后可以得到1Hz的频率。图73.2.1。2 计数电路计数器是一种计算输入脉冲的时序逻辑网络,被计数的输入信号就是时序网络的时钟脉冲,它不仅可以计数而且还可以用来完成其他特定的逻辑功能,如测量、定时控制、数字运算等等。数字钟的计数电路是用两个六十进制计数电路和“12翻1”计数电路实现的。数字钟的计数电路的设计可以用反馈清零法。当计数器正常计数时,反馈门不起作用,只有当进位脉冲到来时,反馈信号将计数电路清零,实现相应模的循环计数。以六十进制为例,当计数器从00,01,02,59计数时,反馈门不起作用,只有当第60个秒脉冲到来时,反馈信号随即将计数电路清零,实现模为60的循环计数.
11、下面将分别介绍60进制计数器和“12翻1”小时计数器。 (一)60进制计数器电路如图8所示图8电路中,74LS92作为十位计数器,在电路中采用六进制计数;74LS90作为个位计数器在电路中采用十进制计数。当74LS90的14脚接振荡电路的输出脉冲1Hz时74LS90开始工作,它计时到10时向十位计数器74LS92进位。下面对电路中所用的主要元件及功能介绍。 十进制计数器 74LS90 74LS90是二-五-十进制计数器,它有两个时钟输入端CKA和CKB.其中,CKA和组成一位二进制计数器;CKB和组成五进制计数器;若将与CKB相连接,时钟脉冲从输入,则构成了8421BCD码十进制计数器.74L
12、S90有两个清零端R0(1)、R0(2),两个置9端R9(1)和R9(2),其BCD码十进制计数时序如表1,二五混合进制计数时序如表2,74LS90的管脚图如图9。R0(1)2R0(2)3R9(1)6R9(2)7CKA14QA12CKB1QB9QC8QD1174LS90图9表1 BCD码十进制计数时序 表2 二五混合进制计数时序CK00000100012001030011401005010160110701118100091001CK00000100012001030011401005100061001710108101191100 异步计数器74LS92所谓异步计数器是指计数器内各触发器的时
13、钟信号不是来自于同一外接输入时钟信号,因而触发器不是同时翻转。这种计数器的计数速度慢。一异步计数器 74LS92是 二六十二进制计数器,即CKA和组成二进制计数器,CKB和在74LS92中为六进制计数器.当CKB和相连,时钟脉冲从CKA输入,74LS92构成十六进制计数器。74LS92的管脚图如图10。R0(1)6R0(2)7CKA14QA12CKB1QB11QC9QD874LS92图10(二) “12翻1”小时计数器电路 (1) 电路如图11 所 示CLK3D2SD4CD1Q5Q674LS74AP015P11P210P39Q03Q12Q26Q37RC13TC12CLK14CE4U/D5PL1
14、174LS191456U9B74LS00123U9A74LS00111213U10D74LS00GNDR13.3K+5V89U8D74LS04+5vCP图11“12翻1”小时 计数器是按照“0102-0304-050607-080910111201”规律计数的,计数器的计数状态转换表如表3所示。表3“12翻1”小时计时时序十位 个位十位 个位CKQ10Q03 Q02 Q01 Q00CK Q10Q03 Q02 Q01 Q0001234567 000000000 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 189101112130001
15、1101 0 0 01 0 0 11 0 1 00 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 0 1(二)电路的工作原理由表可知:个位计数器由4位二进制同步可逆计数器 74LS191构成,十位计数器由双D触发器74LS74构成 ,将它们组成 “12翻1”小时计数器。由表可知:计数器的状态要发生 两次跳跃:一是:计数器计到9,即个位计数器的状态为 =1001后,在下一计数脉冲的作用下计数器进入暂态1010,利用暂态的两个1即使个位异步置0,同时向十位计数器进位使 =1;二是计数到12后,在第13个计数脉冲作用下个位计数器的状态应为 =0001,十位计数器的 =0。第二次跳跃的十位清“0和个位
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 数字 时钟 设计 毕业论文
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【快乐****生活】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【快乐****生活】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。