西华大学课程设计说明书 Vo tPL tPH t 图3.2 多谐振荡器输出波形

3.1.2 分频器的设计

图3.3所示是一个三位异步二进制分频器的逻辑图，它由三个74LS90组成。计数脉冲CP加至U2的CKA，每输入一个计数脉冲，U2就翻转一次。U3、U4都以前级的QD端输出作为触发信号，当U2的Q3由1变0时，U3翻转，其余类推。分析其工作过程，不难得出输出波形图3.4，由图可见，每输入一个计数脉冲，计数器的状态就按二进制编码值递增1，其中U4的QD得到CP的1000分频。由1kHz得到1Hz。U2的QD为CP的十分频，以此类推，U3的QA为U2的QD的二分频，U3的QD为U2的QD的十分频；U4的QA为U3的QD的二分频，U4的QD为U3的QD的十分频。

500Hz100Hz50Hz10Hz5Hz1HzU2 SN74LS90U3 SN74LS90U4 SN74LS90QCQDQCQDQCR9(1)R9(2)R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)QDR0(1)R0(2)CKBQAQBQAQBQACKACKBCKACKBQB

图3.3 分频器

CP U2的Q0 图3.4 二分频波形

CKA

3.1.3 校正电路的设计

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西华大学课程设计说明书 当数字钟接通电源或者计数出现误差时，需要校正时间。这种校对是数字钟应具备的基本功能。一般电子手表具有时、分、秒的校对功能，为使电路简单，这里只进行分和小时的校对。

对校对电路的要求是，在小时校对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。校对方式有“快校对”和“慢校对”两种: “快校对”是通过开关控制，使计算器对1Hz的校对脉冲计数；“慢校对”是用手动产生单脉冲作校对脉冲。图3.5为校“时”、校“分”电路。其中K1为校“分”用的控制开关，K2为校“时”用的控制开关，它们的控制功能如表3.1所列。校对脉冲采用分频器输出的1Hz脉冲，当K1、K2分别为0时可进行“快校对”。如果校对脉冲由单次脉冲产生器提供，则可以进行“慢校对”。

至时个位计数器至分个位计数器U6 SN7400U9 SN7400&&U10 SN7400U5 SN7400U7 SN7400U8 SN7400&&&&秒十位进位脉冲分十位进位脉冲1U11 SN74041U12 SN7404校时脉冲 3.3k 3.3kSW10.01u 1u0.01u5VSW2t 1u

图3.5 校时电路

表3.1 校对开关的功能

K2 1 1 0 K1 1 0 1 功 能 计数 校分 校时 3.1.4 计数器的设计

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西华大学课程设计说明书 3.1.4.1分与秒计数器

分和秒计数器都是模M=60的计数器，其技术规律为00—01—02—…—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60进制计数器。

U3 SN74LS92U2 SN74LS90U3 SN74LS92U2 SN74LS90QCQDQCQDQCQDQCR0(1)R0(2)R9(1)R9(2)R0(1)R0(2)R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)QDR0(1)R0(2)CKBQAQBQAQBQAQBQACKACKBCKACKBCKACKBQBCKA

图3.6 分和秒计数器电路图

分和秒之间由三个与非门连接，来实现满60秒进一分的功能。在秒个位计数器74LS90中当CKA被1Hz脉冲促发时，就计一个数。当满一个60秒，就促发分个位计数器74LS90中的CKA的脉冲，使分计数。

3.1.4.2 时计数器的设计

将两个74HCT390级联在一起，组成24进制的计数器，用来计小时，当满24小时，立

即反为0，连接法如图3.7。

先将两组计数器均接成8421码二—十进制计数器，然后将它们级联，接成一百进制计数器。在此基础上，借助与门译码和计数异步清零功能，将C0的Q2和C1的Q1分别接至与门的输入端。工作时，在第24个计数脉冲作用后，计数输出为0010 0100状态，C1的Q1与C0的Q2同时为1，使与门输出高电平。它作用在计数器C0和C1的清零端CR（高电平有效），是计数器立即返回到0000 0000状态。状态0010 0100仅在瞬间出现一下。如图3.7

C1 D0 D1 D2 D3 174HCT3902CP0CP1C0 D0 D1 D2 D3 174HCT3902CP0CP1Q3 Q2 Q1 Q0 CRQ3 Q2 Q1 Q0 CRU4 SN7408&

图3.7 时计数器连接法

3.1.5 译码器和显示器的设计

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U22Com

BP104S西华大学课程设计说明书 abcdefg.阳极译码器是用来将计数器得到的数通过对应管脚的连接让显示器显示；我所采用的显

示器就是共阴七段LED数码管。

BP104S BP104S BP104S BP104S BP104S BP104Sabcdefg.--a b c d e f g DP 阴极 BP104S BP104S BP104S BP104S BP104S BP104S BP104S BP104S BP104SU1Com--a b c d e f g DP

图3.8 数码管引脚图 LED数码管是由发光二极管构成的，亦称半导体数码管。

将条状发光二极管按共阴极(负极)方法连接，组成“8”字，再把发光二极管另一电极作笔段电极，就构成了LED数码管。若按规定使某些笔段上的发光二极管发光，就能显示从0～9的…系列数字。同荧光数码管(VFD)、辉光数码管(NRT)相比，它具有：体积小、功耗低、耐震动、寿命长、亮度高、单色性好、发光响应的时间短，能与TTL、CMOS电路兼容等的数显器件。

U14Comabcdefg.QaQbQcQdQeDbQfDcU13 4511Da0 U15+DdELLTBIQg

图3.9 译码器与显示器

3.1.6．扩展电路

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

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西华大学课程设计说明书 5v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，设计图如图3.10

Q0Q1Q2MQ0Q2Q0Q3 SN7400&& SN7400 SN7413& SN7400&10Hz& SN7400&R4 1k !NPNR5 22 SN7413R3 3.3k

图3.10 闹时电路

例如要求上午7时59分发出闹时信号，持续时间为1min。7时59分对应的数字钟时个位计数器的状态为0111，分十位计数器状态为0101，分个位为1001。若上述计数器输出为“1”的所有输出端经过与门电路去控制音响电路，可以使音响电路正好在7时59分响，持续1分后（即8点时）停响。

3.2电路参数的计算及元器件的选择 3.2.1 电路参数计算

振荡器中R1=2K,R2=5.1KΩ,P2=2.1KΩ，C1=0.1uF,C2=0.01uF，电容器C1放电时间

2??VCC?VCC3?R2Cln?1??VCC?VCC3?????0.7R2C=0.357ms ，电容器C1充电时间为 ???????0.7(R1?R2)C=0.644ms； ???为tPLtPH2??VCC?VCC3?(R1?R2)C?ln?1?V?VCC?CC3?校正电路中的两个电容器C=0.01uF；音响电路中R3=3.3KΩ,R4=1KΩ,R5=22Ω

3.2.2 元器件选择 3.2.2.1 振荡器中的元件

由于在数点中，我们详细学了关于555多谐振荡器的用功能及原理，所以我选择它

作为数字钟的时钟源。

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