定时控制器逻辑电路设计 大连工业大学数字电路课程设计
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数字电子技术课程设计报告题目:洗衣机定时控制器班级:洗衣机定时控制器一、设计任务及要求:1.设计脉冲信号源(秒脉冲)2.至少能显示 1:00—12:593.具备校时功能4.附加特殊功能设计(报时功能)二、方案设计与论证:所谓数字钟,是指利用电子电路构成的计时器。
相对机械钟而言,数字钟能达到准确计时,并显示小时、分、秒,同时能对该钟进行调整。
在此基础上,还能够实现整点报时的功能。
其中有振荡器,分频器,校时电路,报时电路,计数器,译码器和显示器七部分组成。
振荡器和分频器组成标准秒信号发生器,不同进制的计数器产生计数,译码器和显示器进行显示,通过校时电路实现对时,分的校准方案一:使用 COMS 数字芯片,使用专用时钟芯片,使用十进制计数器,以及使用万用板焊接电路,分模块搭建电路,使用专用电源供电。
优点:计时准确,反应灵敏,思路简单,性能稳定,成功率高,便于调试。
缺点:驱动能力弱,走线复杂,对数电知识的利用并不充分。
方案二:使用 TTL 数字芯片,使用 74LS93 多进制计数器,用 555 定时器自建时钟模块,使用 USB 供电,使用 PCB 制板。
优点:电路驱动能力强,不必考虑输入脚悬空的问题,充分利用了模电、数电的知识,外观漂亮,供电方便。
缺点:整体布局比较麻烦,排查错误比较麻烦,时钟性能一般。
在比较两个方案的优缺点后,选择了第二个方案,进行由上而下层次化的设计,先定义和规定各个模块的结构,再对模块内部进行详细设计。
通过仿真,原理图设计,PCB 制作,分步骤调试,来解决方案二的不足。
使做出来的效果又好,又能充分利用学过的数电知识。
可以体现数电课设的真正内涵。
我们设计的电子钟,严格按照设计要求,具有整点报时,调时,调分等功能;特别是,我们的调时调分开关,都加上了消抖电路,使用了模拟电路消抖,省去了一些数字芯片,这些都是我们组,区别于其他组的地方。
设计原理及框图定时控制器实际上是一个对标准频率进行计数的计数电路,由于计数的起始时间不可能与标准时间(如北京时间)一致,故需要在电路上加一个校时电路,同时标准的 1kHZ 时间信号必须做到准确稳定。
大连大学自动化课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习自动化相关知识,使学生掌握自动控制系统的基本原理和方法,具备分析和解决自动化问题的能力。
具体目标如下:1.知识目标:学生能够理解并掌握自动控制系统的基本概念、原理和常用控制器;了解自动控制系统在不同领域的应用。
2.技能目标:学生能够运用所学知识对自动控制系统进行分析和设计,具备实际操作能力,能够使用相关软件进行系统仿真。
3.情感态度价值观目标:培养学生对自动化技术的兴趣和热情,提高学生解决实际问题的能力,培养学生的创新精神和团队合作意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括自动控制系统的基本概念、数学模型、常用控制器及其设计方法,以及自动控制系统在不同领域的应用。
具体安排如下:1.第一章:自动控制系统的基本概念,包括自动控制系统的定义、分类和性能指标。
2.第二章:自动控制系统的数学模型,包括连续系统和离散系统的建模方法。
3.第三章:常用控制器的设计方法,包括PID控制、模糊控制和自适应控制等。
4.第四章:自动控制系统的应用,包括工业过程控制、机器人控制和交通控制系统等。
三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用多种教学方法,包括:1.讲授法:通过教师的讲解,使学生掌握自动控制系统的基本概念和原理。
2.讨论法:学生进行小组讨论,培养学生分析问题和解决问题的能力。
3.案例分析法:通过分析实际案例,使学生了解自动控制系统在不同领域的应用。
4.实验法:安排实验课程,让学生亲自动手操作,提高学生的实际操作能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,我们将准备以下教学资源:1.教材:选用权威、实用的教材,为学生提供系统、全面的学习资料。
2.参考书:推荐学生阅读相关参考书,丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料:制作课件、教学视频等,提高学生的学习兴趣和效果。
4.实验设备:准备相应的实验设备,为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估为了全面、公正地评估学生的学习成果,本课程将采用以下评估方式:1.平时表现:通过课堂参与、提问、讨论等环节,记录学生的平时表现,占总评的30%。
定时开关数电课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习定时开关数电知识,让学生掌握基本的概念、原理和方法,能够运用所学知识分析和解决实际问题。
具体目标如下:1.知识目标:学生能够理解定时开关数电的基本概念、原理和特点,了解其在电路设计中的应用。
2.技能目标:学生能够运用定时开关数电知识分析和解决实际电路问题,能够进行简单的电路设计和调试。
3.情感态度价值观目标:培养学生对科学的兴趣和好奇心,提高学生分析和解决问题的能力,培养学生的团队合作精神和创新精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括定时开关数电的基本概念、原理、方法和应用。
具体内容包括:1.定时开关数电的基本概念和原理:定时开关数电的定义、工作原理、特点和应用领域。
2.定时开关数电的常用电路:定时开关数电的电路组成、工作原理和应用实例。
3.定时开关数电的设计方法:定时开关数电的设计原则、设计步骤和设计方法。
4.定时开关数电的应用:定时开关数电在电路设计中的应用案例和实际效果。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性,本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
具体方法包括:1.讲授法:通过讲解定时开关数电的基本概念、原理和应用,使学生掌握相关知识。
2.案例分析法:通过分析实际案例,使学生了解定时开关数电在电路设计中的应用方法和效果。
3.实验法:通过实验操作,使学生亲自体验定时开关数电的工作原理和设计方法。
4.讨论法:通过分组讨论和分享,培养学生的团队合作精神和创新思维。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验,我们将选择和准备以下教学资源:1.教材:选择合适的教材,提供学生系统学习定时开关数电的知识和理论基础。
2.参考书:提供相关的参考书籍,帮助学生深入理解和拓展知识。
3.多媒体资料:制作多媒体课件和教学视频,通过图像、动画和视频等形式,使学生更直观地理解和掌握知识。
4.实验设备:准备实验设备和器材,让学生能够亲自进行实验操作,培养学生的实践能力。
1.整体电路设计思路1.1 设计整体思路:本课题为设计一个定时器电路。
包括2小时29分59秒倒计时及清零,连续暂停等功能。
要倒计时,我们可以选择用5块74LS192同步加减计数器来完成2小时29分59秒的倒计时功能。
使用减计数来进行倒计时时,时钟脉冲用555定时电路构成振荡器产生秒脉冲,控制倒计时电路的脉冲输入。
所以电路分为两大部分。
一部分是置数倒计时部分,另一部分是控制电路部分,控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数、定时时间到报警等功能。
1.2总的框图秒脉冲发生器计数器译码显示控制电路报警电路2.单元模块电路的设计与仿真2.1振荡器的设计秒脉冲发生器原理:我们需要的秒脉冲发生器可以由一个集成的555定时器构成,当电源接通后,VCC通过对R1、R2向电容充电。
电容上得到电压按指数规律上升,当电容上的电压上身到2/3VCC时,输电压VO为零,电容放电。
当电压下降到1/3VCC时,输出电平为高电平,电容放电结束。
这样周而复始便形成了振荡。
我们要的周期是1秒,频率是1赫兹。
由555工作特性和其输出周期计算公式可知,其脉冲产生的周期为:T=0.7(R1+2R2)C.若取电容为10uF。
则通过计算可得,R1取15KΩ,R2取48KΩ.这样我们得到了比较稳定的脉冲,其输出周期为1秒。
R4DC7Q 3G N D 1V C C8TR 2TH6CV5U6555C110uR115kR268kA B C DC20.1u2.2 2小时29分59秒倒计时电路电路是由5个74LS192芯片串联组成的一个六十进制和一个二进制递减计数器分别表示秒钟和时钟。
而分钟开始是三十进制,当时间计数到2小时0000秒时,分钟应该由三十进制改为六十进制。
因此分钟要实现该功能需要一个74LS160芯片反馈置数。
在比赛开始之前启动信号为低电平,在它的作用下五个置数器分别清零并置数,显示2:29:59。
当开关断开,信号变为高电平,计数器开始进行减计数,直到两小时结束,显示0:00:00。
数字逻辑电路课程设计实验总结报告题目一:用J-K触发器设计13进制加法计数器一、设计过程:参见设计实验报告(真值表,卡诺图)。
二、逻辑电路图:三、电路图描述:4个J-K触发器同步接法,每一位J-K触发器的输出端经与非门与灯泡连接(具体c 参见设计报告卡诺图下表达式),4个小灯泡代表4位2进制数,左边为高位,右边为低位,小灯泡的亮、灭分别代表“1”,“0”。
四、实验结果:小灯泡由“灭灭灭亮”依次到“亮灭亮灭”,然后到“灭灭灭灭”,代表“0001”依次累加到“1010”然后清零为“0000”,实现0~12,模13加法计数器。
题目二:用74LS194实现M=10序列为1100110101一、设计过程:参见设计实验报告。
二、逻辑电路图:由74LS194双向移位寄存器产生M=10的1100110101。
由Q3,Q2,Q1,Q0代表194四位输出端。
灯的亮灭代表10,最右边的灯代表F,即代表所产生的序列。
四、实验结果Q3,Q2,Q1,Q0从“1100”到“1110”成一循环,F的值与之依次对应。
参见设计报告真值表。
题目三:用74LS163设计0~98以内的数显电路。
一、设计过程:参见设计实验报告二、逻辑电路图三、电路描述:两位74LS163芯片分别代表56进制高地位。
低位需要在9即“1001”,以及高位为5(“0101”)、低位为5(“0101”)两个状态清零,通过与非门控制。
高位仅在5时(“0101”)时清零。
四、实验结果从“00”开始计数直到“55”清零。
题目四:用74LS163和74LS151设计M=10序列为0011001101序列一、设计过程:参见设计实验报告二、逻辑电路图由74LS163,74LS151两个芯片组成。
163芯片四位输出端“QD,QC,QB,QA”通过降维(参见设计报告)与151ABC三位输入端项链。
151的8位置数端所置的数由降维卡诺图(参见设计报告)确定,从M0到M7分别为:0101‘Q0’111。
s数字电路课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握数字电路的基本概念,如逻辑门、触发器、计数器等。
2. 使学生了解数字电路的基本工作原理,并能运用相关知识分析简单的数字电路。
3. 培养学生运用逻辑代数对数字电路进行简化、分析和设计的能力。
技能目标:1. 培养学生能够正确使用实验仪器和工具,进行数字电路的搭建和测试。
2. 培养学生具备一定的动手实践能力,能够根据实际需求设计和搭建简单的数字电路系统。
3. 提高学生运用所学知识解决实际问题的能力,培养创新意识和团队合作精神。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对数字电路的兴趣,培养他们主动学习和探究的精神。
2. 培养学生严谨的科学态度,注重实验数据的准确性和可靠性。
3. 增强学生的环保意识,关注电子垃圾的处理和资源利用。
分析课程性质、学生特点和教学要求:本课程为高二年级电子技术课程的一部分,具有一定的理论性和实践性。
学生在学习过程中需要具备一定的物理、数学基础。
教学要求注重理论与实践相结合,培养学生的动手能力和创新意识。
课程目标分解为具体学习成果:1. 学生能够列举并解释数字电路的基本概念,如逻辑门、触发器、计数器等。
2. 学生能够运用逻辑代数进行数字电路的简化、分析和设计。
3. 学生能够独立搭建和测试简单的数字电路系统,并解决实际问题。
4. 学生能够积极参与团队合作,发挥各自优势,共同完成课程任务。
5. 学生能够关注电子垃圾处理和资源利用,提高环保意识。
二、教学内容1. 数字电路基本概念:逻辑门(与门、或门、非门等),触发器(RS触发器、D触发器等),计数器(异步计数器、同步计数器)。
2. 逻辑代数基础:逻辑函数的表示方法(真值表、逻辑表达式、逻辑图),逻辑代数的运算规则(分配律、结合律、摩根定律等)。
3. 数字电路分析与设计:组合逻辑电路分析,时序逻辑电路分析,数字电路设计方法。
4. 实践操作:数字电路搭建与测试,常见数字电路应用实例。
5. 教学内容的安排与进度:- 第一周:数字电路基本概念,介绍逻辑门、触发器、计数器等。
工业控制器原理课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握工业控制器的基本原理,理解其工作流程及功能。
2. 使学生了解工业控制器的分类、特点及其在工业生产中的应用。
3. 引导学生了解工业控制器的发展历程,了解我国在工业控制器领域的发展状况。
技能目标:1. 培养学生运用工业控制器进行简单程序编写和调试的能力。
2. 培养学生分析工业控制系统中问题、设计解决方案并实施改进的能力。
3. 提高学生团队协作、沟通表达及动手实践的能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对工业控制器及其在工业生产中应用的兴趣,激发学生的求知欲。
2. 培养学生严谨的科学态度,注重实践与创新,养成勤奋好学的良好习惯。
3. 增强学生的国家安全意识,认识到工业控制器在国家安全和国民经济发展中的重要性。
课程性质:本课程为专业核心课程,以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点:学生具备一定的电子技术、计算机技术和自动控制基础知识,具有较强的学习能力和动手能力。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,提高学生的实践操作能力和创新能力。
通过课程学习,使学生能够掌握工业控制器原理,具备一定的工程应用能力。
同时,关注学生的情感态度价值观的培养,提高学生的综合素质。
将课程目标分解为具体的学习成果,以便后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 工业控制器概述:介绍工业控制器的定义、分类、发展历程,以及在我国工业生产中的应用现状。
教材章节:第一章 工业控制器概述2. 工业控制器基本原理:讲解工业控制器的工作原理、性能指标、选型方法等。
教材章节:第二章 工业控制器基本原理3. 工业控制器编程与调试:学习工业控制器的编程语言、编程方法和调试技巧。
教材章节:第三章 工业控制器编程与调试4. 工业控制器应用案例:分析典型工业控制器在自动化生产线、智能制造等领域的应用案例。
教材章节:第四章 工业控制器应用案例5. 工业控制器故障分析与维护:介绍工业控制器常见故障的分析方法、维护技巧以及预防措施。
定时控制器逻辑电路设计定时控制器逻辑电路设计是一项重要的任务,它涉及到定时控制器的功能和性能。
在现代社会,定时控制器被广泛应用于各种电子设备中,如家电、工业设备和通信设备等。
它们通过精确的时间控制,实现了设备的定时运行和操作。
为了实现定时控制器的功能,需要设计逻辑电路来正确判断和响应不同的输入信号。
这些输入信号可以来自外部用户的操作,也可以通过内部传感器捕获。
设计合理的逻辑电路可以确保定时控制器的操作可靠性和稳定性。
在本文中,我们将介绍定时控制器逻辑电路设计的背景和重要性。
我们将探讨不同的设计考虑因素,如输入信号处理、逻辑判断和输出控制。
通过深入研究这些问题,可以帮助工程师们更好地理解和应用定时控制器逻辑电路设计。
定时控制器逻辑电路设计的目标是实现高效、准确的定时控制功能。
通过本文的研究,读者们将能够掌握有关定时控制器逻辑电路设计的基本知识,为实际应用提供指导和支持。
明确定时控制器逻辑电路设计的功能和性能要求。
确定需求和功能: 首先要明确定时控制器的具体需求和功能,例如控制某个设备的开关,设置定时器等等。
确定电路元件: 根据需求确定所需要的电路元件,例如计时器、触发器、逻辑门等等。
绘制电路图: 使用专业的电路设计软件,根据需求绘制电路图,包括连接线路和电路元件的布局。
进行逻辑设计: 根据电路图进行逻辑设计,确定各个电路元件之间的逻辑关系和操作方式。
选择电路分析工具: 根据设计的需求,选择合适的电路分析工具,进行电路的分析和验证。
进行仿真测试: 使用仿真工具对电路进行仿真测试,验证电路的功能和性能。
优化和调试: 根据仿真测试结果进行优化和调试,确保电路的性能和可靠性。
制作原型和验证: 根据最终设计结果制作电路的原型,并进行验证测试,确保设计的可行性和可靠性。
文档记录和总结: 对整个设计过程进行文档记录和总结,包括设计思路、电路图、仿真测试结果等等。
质量控制和验收: 进行质量控制和验收,确保设计的电路符合要求,并满足客户的需求。
理工大学本科实验报告题目:多功能数字时钟设计完成日期:2014 年7月16日2014 年7 月16 日题目:多功能数字时钟设计1设计要求1)具有“时”、“分”、“秒”及“模式”的十进制数字显示功能;2)具有手动校时、校分功能,并能快速调节、一键复位(复位时间12时00分00秒);3)具有整点报时功能,从00分00秒起,亮灯十秒钟;4)具有秒表功能(精确至百分之一秒),具有开关键,可暂停、可一键清零;5)具有闹钟功能,手动设置时间,并可快速调节,具有开关键,可一键复位(复位时间12时00分00秒),闹钟时间到亮灯十秒钟进行提醒;6)具有倒计时功能(精确至百分之一秒),可手动设置倒计时时间,若无输入,系统默认60秒倒计时,且具有开关键,计时时间到亮灯十秒钟进行提醒,可一键复位(复位时间默认60秒)。
2设计分析及系统方案设计2.1 模式选择模块:按键一进行模式选择,并利用数码管显示出当前模式。
模式一:时钟显示功能;模式二:时钟调节功能;模式三:闹钟功能;模式四:秒表功能;模式五:倒计时功能。
2.2 数字钟的基本功能部分:包括时、分、秒的显示,手动调时,以及整点报时部分。
基本模块是由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器等几部分组成。
利用DE2硬件中提供的50MHZ晶振,经过分频得到周期为1s的时钟脉冲。
将该信号送入计数器进行计算,并把累加结果以“时”“分” “秒”的形式通过译码器由数码管显示出来。
具有复位按键1,在时钟模式下按下复位键后对时钟进行复位,复位时间12时00分00秒。
进入手动调时功能时,通过按键调节时间,每按下依次按键2,时钟时针加一,按下按键2 一秒未松手,时钟时针每秒钟加十;按键1对分针进行控制,原理与时针相同并通过译码器由七位数码管显示。
从00分00秒开始,数字钟进入整点报时功能(本设计中以一个LED灯代替蜂鸣器,进行报时),亮灯10秒钟进行提示。
2.3 多功能数字钟的秒表功能部分:计时围从00分00.00秒至59分59.99秒。
定时控制器的逻辑电路设计可以基于数字逻辑门电路实现。
以下是一个简单的定时控制器逻辑电路设计示例,用于控制某个设备在特定时间内工作或停止:
1. 逻辑门选择
-使用集成电路中的逻辑门(如与门、或门、非门等)来设计定时控制器的逻辑电路。
-可根据具体需求选择合适的逻辑门进行组合。
2. 时钟信号输入
-设计一个时钟信号发生器或者使用外部时钟信号作为输入,用于控制定时器的计时和触发。
3. 定时器部分
-设计一个计时器部分,用于计时特定的时间间隔。
可以采用计数器或者其他形式的计时电路。
-当计时器达到设定的时间后,输出一个触发信号。
4. 控制逻辑
-设计控制逻辑部分,根据触发信号的输出状态来控制目标设备的工作状态。
-可以设计一个开关控制电路,使目标设备在触发信号有效时工作,
触发信号无效时停止工作。
5. 脉冲延时器
-可以设计脉冲延时器部分,用于延迟或者控制脉冲信号的传输,从而实现更灵活的定时控制功能。
6. 电源管理
-考虑定时控制器的电源管理问题,确保电路稳定可靠地工作。
7. 测试与调试
-设计完成后进行电路原理图绘制并进行仿真测试,验证电路设计的正确性和稳定性。
-在实际硬件上搭建电路,进行调试和优化,确保定时控制器功能正常。
以上是一个简单的定时控制器逻辑电路设计示例,实际设计中可能会涉及更复杂的功能和电路部分。
设计定时控制器需要充分考虑功能需求、稳定性和可靠性等因素,同时注重电路的优化和测试工作,确保设计的定时控制器符合预期的功能和性能要求。
目录一.概述 (2)二.任务设计要求 (3)三.可选用器材 (3)四.原理与说明 (4)4.1石英晶体振荡器 (4)4.2分频器 (5)4.3计数器 (6)4.3.1同步十进制加法计数器74160功能介绍 (6)4.3.2六十进制计数器 (6)4.3.3 二十四进制计数 (7)4.4 译码显示电路 (7)4.5 校准电路 (7)4.6 报时电路 (8)4.7 定时器预置开关 (8)4.8 定时控制电路 (9)五.整体电路 (10)六.实验设备及元件 (12)七.整机电路图 (13)八.心得与体会 (14)九.参考文献 (15)一·概述数字钟是采用数字电路实现对时、分、秒数字显示的计时装置,以其显示的直观性、走时准确稳定而受到人们的欢迎,广泛用于个人家庭、车站、码头、办公室等公共场所,给人们的生活、学习、工作、娱乐带来了极大的方便,已成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体与 555 振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度远远超过老式钟表,钟表的数字化给人们生产生活带来了极人的方便,而目大大地扩展了钟表原先的报时功能。
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、通断动力设备、以及各种定时电气的自动启用等,所有这些,都是以钟表数字化为基础的。
因此,研究数字钟及扩大其应用,有着非常现实的意义。
本次课程设计旨在加强对数字电子技术基础的进一步掌握和实际应用,该电子时钟设计包括振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器等几部分组成。
其涉及芯片分别有74LS160、74LS90及逻辑与非门电路构成。
且由于本人对知识的掌握运用能力有限,本报告中难免回出现一些疏漏和错误之处,恳请读者及老师批评指正。
关键词:时钟、计数器、门电路二·设计任务和要求1.设计一个带数组电子钟的定时控制器逻辑电路,具体任务要求如下:2.可设定定时启动(开始)时间与定时结束(判定)时间3.定时开始,指示灯亮;定时结束,指示灯灭。
4.定时范围可以选择三·可选用器材1.数字电子技术实验室2.直流稳压电源3.8421拨码开关4.集成电路:CD4060·74LS90·74LS92·74LS48·74LS112·74LS84 5.石英晶振32768HZ6.继电器DC-12V7.电阻·电容·三极管。
8显示器:LC5011-11,发光二极管四·. 原理与说明数字钟一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器等几部分组成。
这些都是数字电路中应用最广的基本电路,原理框架图如图7.5所示。
石英晶体振荡器产生的时标信号送到分频器,分频电路将时标信号分成每秒一次的方波秒信号。
秒信号送入计数器进行计时,并把累计的结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。
“秒”的显示由两级计数器和译码器组成的六十进制计数电路实现;“分”的显示电路与“秒”相同,“时”的显示由两级计数器和译码器组成的二十四进制计数电路实现。
所有计时结果结果由六位数码管显示。
4.1石英晶体振荡器振荡器是电子钟的核心,用它产生标准频率信号,再由分频器分成秒时间冲。
振荡器振荡频率的精度与稳定度基本上决定了钟的准确度。
振荡器是由石英晶体,微调电容与集成反相器等元件构成,原理图如图7.6所示。
石英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。
图中1门、2门是反相器,1门用于振荡,2门用于缓冲整形,R1为反馈电阻,反馈电阻的作用是为反相器提供偏置,使其工作在放大状态。
反馈电阻R1的值选取太大,会使放大器偏置不稳甚至不能正常工作;R1值太小又会使反馈网络负担加重。
图中C1是频率微调电容,一般取5-35pF。
C2是温度特性校正电容,一般取20-40pF。
电容C1、C2与晶体共同构成∏形网络,以控制振荡频率,并使输入输出相移180度。
从有关手册中,可查得C 1、C 2均为30pF 。
当要求频率准确度和稳定度更高时,还可接入校正电容并采取温度补偿措施。
石英晶体振荡器XTAL 的振荡频率选为32768H Z 。
该元件专为数字钟电路而设计,其频率较低且稳定,有利于减少分频器级数,可用反相器整形而得到矩形脉冲输出。
由于CMOS 电路的输入阻抗极高,因此反馈电阻R 1可选为10M Ω。
较高的反馈电阻有利于提高振荡频率的稳定性。
非门电路可选74HC00。
4.2分频器在数字电路中,分频器是一种可以进行频率变换的电路,其输入、输出信号是频率不同的脉冲序列。
输入、输出信号频率的比值称为分频比。
例如,2分频器的输出信号频率是输入信号频率的21,8分频器的输出信号频率是输入信号频率的81。
通常实现分频器的电路是计数器电路,一般采用多级2进制计数器来实现。
例如,将32768Hz 的振荡信号分频为1Hz 的分频倍数为32768(152),即实现该分频功能的计数器相当于15级2进制计数器。
常用的2进制计数器有74HC393等。
本次课程设计中采用CD4060来构成分频电路。
CD4060在数字集成电路中可实现的分频次数最高,而且CD4060还包含振荡电路所需的非门,使用更为方便。
CD4060计数器为14级2进制计数器,可以将32768Hz 的信号分频为2Hz ,其内部框图如图所示,从图中可以看出,CD4060的时钟输入端两个串接的非门,因此可以直接实现振荡和分频的功能。
4.3 计数器4.3.1同步十进制加法计数器74160功能介绍同步十进制加法计数器74160电路如图1所示,此电路增加了预置数、保持和异步置零的功能。
图1中LOAD′为预置数控制端,RCO为进位输出端,CLR′为异步置零端,ENP和ENT为工作状态控制端。
CLK为脉冲控制端,QA、QB、QC、QD为输出控制端。
4.3.2 六十进制计数秒计数器的电路形式很过,一般都是由一级十进制计数器和一级六进制计数器组成,是用两块中规模集成电路74LS160按反馈置零法串接而成。
秒计数器的十位和个位,输出脉冲除用作自身清零外,同时还作为“分”计数器的输入信号。
当第一个脉冲来到时两个数显同步置零,显示00状态,即两个同步十进制加法计数器的输出分别为0000和0000,当第二个脉冲来到时个为脉冲作用下第一个同步十进制加法计数器的输出变为0001,而第二个同步十进制加法计数器的工作状态控制端接的为低电平,所以不工作,继续保持为0000状态不变,当第一个同步十进制加法计数器输入第九个脉冲后,RCO 进位输出端会置1,同时第二个同步十进制加法计数器的工作状态控制端接的为高电平,所以开始工作,输出由0000变为0001,然后保持至第一个同步十进制加法计数器的输出再次变为1001。
当第一个同步十进制加法计数器的输出为0101,同时第二个同步十进制加法计数器的输出为1001时,两个同步十进制加法计数器的预置数控制端被同时置为0,即两个同步十进制加法计数器的输出均变为0000,从而完成六十进制计数4.3.3 二十四进制计数下图7.8所示为二十四进制小时计数器,是用两片74LS160构成的。
也可用两块中规模集成电路74LS160和与非门构成。
当第一个脉冲来到时两个数显同步置零,显示00状态,即两个同步十进制加法计数器的输出分别为0000和0000,当第二个脉冲来到时个为脉冲作用下第一个同步十进制加法计数器的输出变为0001,而第二个同步十进制加法计数器的工作状态控制端接的为低电平,所以不工作,继续保持为0000状态不变,当第一个同步十进制加法计数器输入第九个脉冲后,RCO 进位输出端会置为1,同时第二个同步十进制加法计数器的工作状态控制端接的为高电平,所以开始工作,输出由0000变为0001,然后保持至第一个同步十进制加法计数器的输出再次变为1001。
当第一个同步十进制加法计数器的输出为0010,同时第二个同步十进制加法计数器的输出为0011时,两个同步十进制加法计数器的预置数控制端被同时置为0,即两个同步十进制加法计数器的输出均变为0000,从而完成二十四进制计数4.4 译码显示电路译码就是把给定的代码进行翻译,变成相应的状态,用于驱动LED七段译码管,只有在他的输入端输入8421BCD码,七段数码管就能显示十进制数了。
4.5 校准电路校准电路实质上是一个由R-S触发器组成的单脉冲发生器,如下图所示,从图中可知,未按按钮SB时,与非门G2的一个输入端接地,基本R-S 触发器处于1状态,即Q=1,Q=0。
这时数字钟正常工作,分脉冲能进入分计数器,时脉冲也能进入时计数器。
按下SB时,与非门G1的一个输入端接地,于是基本R-S触发器翻转为0状态,Q=0, Q=1。
若所按的是校分的按钮SB1,则秒脉冲可以直接进入分计数器而分脉冲被阻止进入,因而能较快地校准分计数器的计数值。
若所按的是校时的按钮SB2,则秒脉冲可以直接进入时计数器而时脉冲被封锁,于是就能较快地对时计数器值进行校准。
校准后,将校正按钮释放,使其恢复原位,数字钟继续进行正常的计时工作。
4.6 报时电路一般时钟都应具备整点报时电路功能,即在时间出现整点前数秒内,数字钟会自动报时,以示提醒。
其作用方式是发出连续的或有节奏的音频声波,较复杂的也可以是实时语音提示。
当分计到59min时,将分触发器QH置1,而等到秒计数器到54s时,将秒触发器QL置1,然后通过QL与QH相“与”后,再和1s标准秒信号相“与”,输出控制低音喇叭鸣叫,直到59s时,产生一个复位信号,使QL 清零,低音鸣叫停止;同时59s信号的反相又和QH相“与”,输出控制高音喇叭鸣叫。
当分、秒计数从59:59变为00:00时,鸣叫结束,完成整点报时。
电路中的高、低音信号分别由CD4060分频器的输出端Q5和Q6产生。
Q5输出频率为1024Hz,Q6为512Hz。
高、低两种频率通过或门输出驱动三极管VT,带动喇叭鸣叫。
4.7 定时器预置开关定时器控制的功能是姜数字钟的时间与预置的开、关时间进行比较,并完成相应的开关动作。
在定时预置开关电路中,有两组开关——其实定时时间开关和中止定时时间开关每组有四个开关(拨码开关)他们输出的都是BCD码。
4.8 控制电路U8~U9数字钟输出和定时拨码开关输出是通过异或们74LS86进行一位一位的比较,当定时开关时间到,即所有的数值全相等,在U1474LS30与非门输出端输出一个负脉冲,使控制触发器U1374LS112变为高电平。
Q 为高电平,使得继电器RL1和RL2接通,定时器开始定时。
RL1的接通,使得+5V从加入起始定时开关而转加到中止定时开关上,由于控制触发器U13Q=1(Q=0),使定时器的定时开始指示灯亮当运行时间到中止时间设定值时,U14又一次输出一个负脉冲,使得控制触发器U13翻转,Q=0 U13的低电平是T1和T2关断,RL1继电器释放,又回到定时前的工作状态。