通信工程《专业基础课程设计》研究报告
数字钟的设计
学生姓名：
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专业班级：
中国·大庆
2011 年 6 月
数字电子时钟
摘要：数字电子时钟设计的电路主要由主体电路与扩展电路组成，采用集成块控制设计，使集成块控制数码管显示时、分、秒，当秒计数计满60时就向分进位，分计数器计满60后向时计数器进位，小时计数器按‘23翻0’规律计数。时、分、秒的计数结果经过数据处理可直接送显示器显示。当计时发生误差的时候可以用校时电路进行校正。数字电子时钟优先编码电路、译码电路将输入的信号在显示器上输出；用控制电路和调节开关对LED显示的时间进行调节，以上两部分组成主体电路。通过译码电路将秒脉冲产生的信号在报警电路上实现整点报时功能等，构成扩展电路。经过布线、焊接、调试等工作后数字电子时钟成形。
关键字：数字电子时钟电路振荡电路报警电路
一、功能介绍
1）数字电子时钟最主要是LED数码管显示功能，以24小时为一个周期，显示时间时、分、秒。
2）具有校时功能，可以分别对时、分、秒进行单独校时，使其校正到标准时间。3）计时过程具有整点报时功能，当时间到达整点前10秒进行蜂鸣报时，以两秒一响‘嘟’提醒，一直持续到整点，共响5声停止。
4）振荡电路提供秒脉冲，保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。
5）具有直流电源电路，可直接输入220V交流电压。
二、设计思路
本设计包括：显示电路、电源电路、报警电路、振荡电路
(1)显示电路
计数器实现了对时间的累计以8421BCD码形式输出，选用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流，选用CD4511作为显示译码电路，选用LED数码管作为显示单元电路。一个CD4511和一个LED数码管连接成一个CD4511驱动电路，数码管可从0---9显示，以次来检查数码管的好坏。如图2；
CD4511是一个用于驱动共阴极 LED数码管显示器的 BCD 码—七段码译码器。图1是CD4511引脚图；图中BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0 时不显示数字。 LT：3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0 时，译码输出全为1，七段均发亮，显示“8”。 LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。 LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。1、2、6、7为8421BCD码输入端。9-15脚为译码输出端，输出为高电平1有效。 8和16分别接地和+Vcc。CD4511的内部有上拉电阻，在输入端与数码管笔段端接上限流电阻就可工作。表1是CD4511的功能真值表：
图1 CD4511引脚图
表１CD4511的功能真值表
LE BI LT D C B A A B C D E F g 显示X X 0 X X X X 1 1 1 1 1 1 1 8 X 0 1 X X X X 0 0 0 0 0 0 0 灭
0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 2 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 3 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 4 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 5 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 6 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 7 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 8 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 9
图2显示电路
（2）电源电路
本电路为+5V直流稳压电源，它由变压器输出12V交流电到输出端，再经过电源转化成5V直流电，电路主要功能是为整个设计电路供电。7805是个三端稳压管，+5V电压输出，有稳压取样放大电路，保护电路过流、过压、过热，辅助电路，电流源等功能。电路如图2所示。
图3电源电路
（3）振荡电路
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。一般输出为方波的数字式晶体振荡器电路通常有两类，一类是用TTL门电路构成；另一类是通过CMOS非门构成的电路，本次设计采用了后一种。由CMOS非门与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，U2实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电阻R1为非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容C1、C2与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个180度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。电路如图4：
图4 振荡电路
（4）整点报时电路
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.。根据要求，电路应在整点前10秒钟内开始整点报时，即当时间在59分50秒到59分59秒期间时，报时电路报时控制信号。报时电路选74AS32，选蜂鸣器为电声器件。图5即为整点报时电路：
图5 报时电路
（5)校时电源电路
当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正，通常，校正时间的方法是：首先截断正常的计数通路，然后再进行人工出触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端，校正好后，再转入正常计时状态即可。根据要求，数字钟应具有时、分、秒校正功能。因此，应截断分个位和时个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中，图6所示即为校时电路。
图6 校时电路
