數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)

摘 要：數(shù)字鐘實(shí)際上是一個對標(biāo)準(zhǔn)頻率（1Hz）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。該數(shù)字鐘具有對時、分、秒進(jìn)行顯示的功能，與機(jī)械式時鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更長的使用壽命，同時節(jié)省了電能，因此得到了廣泛的使用。

關(guān)鍵詞：數(shù)字鐘；石英晶體振蕩器；計(jì)數(shù)；校時電路

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對時間的計(jì)量精度要求也是越來越高。高精度計(jì)時裝置大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器的設(shè)置，因此走時精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)校，數(shù)字電子鐘用集成電路計(jì)時、譯碼代替機(jī)械式傳動，用數(shù)碼管、發(fā)光二級管顯示代替指針顯示，減小了計(jì)時誤差。

1 整體設(shè)計(jì)思路

數(shù)字鐘實(shí)際上是由一個對標(biāo)準(zhǔn)頻率（1HZ）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路為主要部分構(gòu)成的。由于計(jì)數(shù)的起始時間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校時電路，同時標(biāo)準(zhǔn)的1HZ時間信號必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路來構(gòu)成數(shù)字鐘的標(biāo)準(zhǔn)時間基準(zhǔn)信號。數(shù)字鐘總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2 單元電路設(shè)計(jì)

2.1 秒發(fā)生電路的設(shè)計(jì)

秒發(fā)生電路由振蕩電路和分頻電路共同組成。其電路連接如圖2所示。

2.2 分時間形成電路與顯示電路的設(shè)計(jì)

分時間形成電路與顯示由IC2-IC6等組成，其中IC2為分形成電路，IC3-IC5為分計(jì)數(shù)與顯示電路，IC6組成控制門。其電路連接如圖3所示。

3 整機(jī)電路設(shè)計(jì)

整機(jī)電路電路連接如圖4所示。

該設(shè)計(jì)主要使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘的基準(zhǔn)秒脈沖發(fā)生電路，以雙二-十進(jìn)制計(jì)數(shù)器CD4518來實(shí)現(xiàn)時間計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)功能，采用CD4511作為顯示譯碼電路，選擇LED數(shù)碼管和發(fā)光二極管作為顯示單元電路，采用COMS與或非門實(shí)現(xiàn)時或分校時電路。另外數(shù)字鐘還具有整點(diǎn)報(bào)時的功能，報(bào)時電路選用74HC30構(gòu)成，時間以12小時為一個周期。

顯示電路部分主要由秒顯示電路、分顯示電路、時顯示電路構(gòu)成。秒顯示電路采用發(fā)光二極管閃爍的形式進(jìn)行顯示；分顯示電路由CD4511將8421BCD碼轉(zhuǎn)換成七段LED數(shù)碼管顯示十進(jìn)制數(shù)字的信號，再由數(shù)碼管顯示出來；小時顯示電路主要利用CD4017數(shù)字集成芯片進(jìn)行控制，用來控制十二個發(fā)光二極管模仿機(jī)械表盤的形式進(jìn)行顯示。

4 結(jié)束語

該數(shù)字鐘，具有時間顯示、報(bào)時功能、校正作用，計(jì)時準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定；顯示電路采用十二個發(fā)光二級管模仿表盤的形式進(jìn)行顯示，更加直觀；價(jià)格低廉，成本較低，適合大批量的生產(chǎn)。

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基金項(xiàng)目：

黑龍江省高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目，項(xiàng)目編號：JG2014010749；

黑龍江省高等教育學(xué)會“十二五”教育科學(xué)研究青年專項(xiàng)課題，項(xiàng)目編號：14Q205

作者簡介：張昌玉，出生于1982年10月，碩士學(xué)位、講師，主要研究方向電氣工程及其自動化。