二、設計要求
(1)設計指標
①時間以12小時為一個周期;
②顯示時、分、秒;
③具有校時功能,可以分別對時及分進行單獨校時,使其校正到標準時間;
④計時過程具有報時功能,當時間到達整點前10秒進行蜂鳴報時;
⑤為了保證計時的穩定及準確須由晶體振盪器提供錶針時間基準信號。
(2)設計要求
①畫出電路原理圖(或仿真電路圖);
②元器件及參數選擇;
③電路仿真與調試;
④pcb檔案生成與列印輸出。
(3)製作要求自行裝配和調試,並能發現問題和解決問題。
(4)編寫設計報告寫出設計與製作的全過程,附上有關資料和圖紙,有心得體會。
三、原理框圖
1.數字鐘的構成
數字鐘實際上是一個對標準頻率(1hz)進行計數的計數電路。由於計數的起始時間不可能與標準時間(如台北時間)一致,故需要在電路上加一個校時電路,同時標準的1hz時間信號必須做到準確穩定。通常使用石英晶體振盪器電路構成數字鐘。
(a)數字鐘組成框圖
2.晶體振盪器電路
晶體振盪器電路給數字鐘提供一個頻率穩定準確的32768hz的方波信號,可保證數字鐘的走時準確及穩定。不管是指針式的電子鐘還是數字顯示的電子鐘都使用了晶體振盪器電路。一般輸出為方波的數字式晶體振盪器電路通常有兩類,一類是用ttl門電路構成;另一類是通過cmos非門構成的電路,本次設計採用了後一種。如圖(b)所示,由cmos非門u1與晶體、電容和電阻構成晶體振盪器電路,u2實現整形功能,將振盪器輸出的近似於正弦波的波形轉換為較理想的方波。輸出反饋電阻r1為非門提供偏置,使電路工作於放大區域,即非門的功能近似於一個高增益的反相放大器。電容c1、c2與晶體構成一個諧振型網路,完成對振盪頻率的控制功能,同時提供了一個180度相移,從而和非門構成一個正反饋網路,實現了振盪器的功能。由於晶體具有較高的頻率穩定性及準確性,從而保證了輸出頻率的穩定和準確。
(f)帶有消抖電路的校正電路
6.整點報時電路
電路應在整點前10秒鐘內開始整點報時,即當時間在59分50秒到59分59秒期間時,報時電路報時控制信號。
當時間在59分50秒到59分59秒期間時,分十位、分個位和秒十位均保持不變,分別為5、9和5,因此可將分計數器十位的qc和qa、個位的qd和qa及秒計數器十位的qc和qa相與,從而產生報時控制信號。
報時電路可選74hc30來構成。74hc30為8輸入與非門。
四、元器件
1.四連麵包板1塊(編號a45)
2.鑷子1把
3.剪刀1把
4.共陰八段數碼管6個
5.網路線2米/人
6.cd4511集成塊6塊
7.cd4060集成塊1塊
8.74hc390集成塊3塊
9.74hc51集成塊1塊
10.74hc00集成塊4塊
11.74hc30集成塊1塊
12.10mω電阻5個
13.500ω電阻14個
14.30p電容2個
15.32.768k時鐘晶體1個
16.蜂鳴器10個(每班)
1)晶片連線圖
1)74hc00d2)cd4511
3)74hc390d4)74hc51d
2.麵包板的介紹
麵包板一塊總共由五部分組成,一豎四橫,麵包板本身就是一種免焊電板。
麵包板的樣式是:
麵包板的注意事項:
1.麵包板旁一般附有香蕉插座,用來輸入電壓、信號及接地。
2.上圖中連著的黑線表示插孔是相通的。
3.拉線時,儘量將線緊貼麵包板,把線成直角,避免交叉,也不要跨越元件。