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题目:
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合作者:
数字电子钟计时系统
一、设计要求
用中、小规模集成电路设计一台能显示时、分、秒的数字电子钟,基本要求如下:
1、采用LED显示累计时间“时”、“分”、“秒”。
2、具有校时功能。
. 、rL、【〉亠
二、设计方案
数字电子钟主要由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器等几部分组成,其整体框图为
其中,秒信号发生器为:
由石英晶体发出32768Hz的振荡信号经过分频器,即CD4060——14级串行二进制计数器/分频器和振荡器,输出2Hz
的振荡信号传入D触发器,经过2分频变为秒信号输出。
校时电路为:
10KQ
1
10K^
创进制计数器
(分)
时信号
秒信号
秒信号
的进制计数器
(秒)
24进制计数器
[时)
CD4011
-0*0 4
iokq[]
当K1开启时,与非门一端为秒信号另一端为高电位,输出即为秒信号秒计数器正常工作当K1闭合,秒信号输出总为0,实现秒暂停。
当K2/K3开启时,分信号/时信号输入由秒计数器输出信号及高电平决定,所以输出信号即为分信号/时信号,当K2/K3闭合时,秒信号决定分信号/时信号输出,分信号/时信号输出与秒信号频率一致,以实现分信号/时信号的加速校时。
秒、分计数器——60进制
首先,调节CD4029的使能端,使其为十进制加法计数器。将输入信号脉冲输入第一个计数器(个位计数器)计十个数之后将,进位输出输给下一个计数器(十位计数器)的进位输入实现十秒计数。当计数器的Q1,Q2输出均为1时经过与门电路,输出高电平,作为分脉冲或时脉冲并同时使两计数器置零。
时计数器——24进制
首先,调节CD4029的使能端,使其为十进制加法计数器。将输入信号脉冲输入第一个计数器(个位计数器)计十个数之后将,进位输出输给下一个计数器(十位计数器)的进位输入实现十秒计数。当十位计数器Q1和个位计数器Q2输出均为1时经过与门电路,输出高电平使两计数器置零。
译码显示电路
b
g
d
+5V
360Q
de,译码器
DCBA
COM
360Q
三、使用元件资料:元件清单:
集成元件:CC4029x6、74LS47x6、CC4011x2、CC4081x1、CD4060x1、CD4013x1、LED共阳显示器X60
电阻:360WX6、1MWXI、10KWX4
电容:100pfx2
晶体:32768Hzx1
集成元件资料:
1、CD4060——14级串行二进制计数器/分频器和振荡器
Qio
QsQ9CrCP1CP0
11111
CP°
16
15
1413121110
9
CD4060
2
3 4 5 6 7
8
1
1
11111
1
Q11QnQbQ6QsQ7Q4gnd
q4〜q13__10个输出端
Q13——214分频
Q12——213分频
C—清零端(高电平有效)r
2、CD4013—双D主从触发器
VDD2Q2Q2CP2R2D2S
VDDCPq2j2j(q1u/db/d
.丨丨丨丨丨丨丨丨.
161514131211II)9
JCD4029
1 2 3 4 5 6 78
II I I I I 1I
PEQ3 Jo Cl Qo COGND
愉入
状态
功能
二进制/十进制
0
十进制计数
B/D
1
二进制计数
加/减
0
减法
U/D
1
加法
预置
0
不能置数
PE
1
允许置数
进位输入
0
允许计数
Cl
1
不能计数
14131211 10 9 8
o
QC
>
CD4013
R
S
1 2 3 4 5 6 7
zx 】
a
CP
IQ1Q1CP1RIDISGND
R
S
D
CP
Qn+1
0
0
0
T
0
0
1
1
T
1
1
0
X
X
0
1
1
X
X
1
3、CD4029一一二/十、加/减、可预制的CMOS计数器
4、74LS47BCD码七段译码器
5、CD4011与非门集成电路
VDD
[14
13
12
11
10
9
8
d
rU
1
2
3
4
5
6l
7
GND
6、CD4081与门集成电路
VDD
卩4
13
12
11
10
9
8
rU-
d
rLIj
1
2
3
4
5
6l
7
GND
四、操作过程:
工具:镊子、剪刀、剥线钳、尖嘴钳、表线、工具盒。总体布局
公共的电源线(红线)、地线(黑线)(全部连通)。
TTL与CMOS集成电路均采用+5V电源电压供电。
布局合理:
L J ■ 〔计数
LZZZZZZZZZu其他
排线要求工艺:整齐、美观、简洁、可靠。
调试:
各个击破:
振荡f分频f计数、译码、显示(秒、分、时)f校准
②调试手段:数字显示器查看结果,万用表测试状态,示波器观察波形。
常见故障:接线错误,接触不良,元件损坏。
查找方法:观察法:检查接线,发现错误。测试法:万用表电阻档测试两点之间是否接通;直流电压档测试电源电压是否加上,输出电平是否正确。示波器测试各点波形是否正确。
替换法:同种元器件相互替换,以证明是否损坏。
五、注意问题
1、安全人身安全,仪器安全,元件安全。
避免以下几种情况:电源接反或过大,带电操作,管脚断裂(插、拔方法不得当)。集成元件输出端直接接地、接电源、相并。
2、妥善保管元件、工具元件损坏,经确认后可以以旧换新。
工具丢失,赔偿原物。仪器定位,不能带出实验室。
六、故障分析
七、心得体会