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　　數(shù)字式電子鐘集成電路大都是由振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、LED顯示器組成。譯碼代替機(jī)械式傳動(dòng)，用LED顯示器代替指針顯示進(jìn)而顯示時(shí)間，減小了計(jì)時(shí)誤差。

　　本設(shè)計(jì)就是研究用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的數(shù)字電子鐘，整體的電路設(shè)計(jì)就是由振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、LED顯示器、校時(shí)電路組成。這種用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的電子鐘與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且使用壽命更長(zhǎng)。

　　1 數(shù)字電子鐘的整體設(shè)計(jì)

　　數(shù)字電子鐘的基本組成有555定時(shí)器和RC構(gòu)成的多諧振蕩器、分頻器、“時(shí)”、“分”、“秒”對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器、譯碼顯示器、校時(shí)電路，其構(gòu)成框圖如圖1所示。

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　　2 單元電路的設(shè)計(jì)

　　振蕩器是數(shù)字電子鐘的核心，振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的準(zhǔn)確度決定了數(shù)字電子鐘的準(zhǔn)確程度。通常選用晶振來構(gòu)成振蕩器電路。本文采用555構(gòu)成的多諧振蕩器。它是一種無穩(wěn)態(tài)電路，在接通電源后，不需要外加觸發(fā)信號(hào)，電路狀態(tài)能夠自動(dòng)地不斷變換，產(chǎn)生矩形波的輸出。該電路存在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。電容C1在(1/3)VCC和(2/3)VCC之間充電和放電。第一個(gè)暫態(tài)是：當(dāng)電源剛接通時(shí)，電源電壓通過R1、R2對(duì)C1充電，充電時(shí)間為T1=(R1+R2)*C1;第二個(gè)暫態(tài)為是，電容C1通過電阻R2和放電管放電，放電時(shí)間為T2=R2*C1。所以該電路的振蕩周期為T=0.7(R1+2*R2)*C1，頻率F=1/T。我們可以通過改變R1、R2和C1的值得到所需的頻率。該電路如圖2所示。

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　　數(shù)字電子鐘的時(shí)基信號(hào)是1 Hz，由555定時(shí)器產(chǎn)生的1 kHz的信號(hào)必須經(jīng)過分頻器才能獲得1Hz的信號(hào)。分頻器實(shí)際也是計(jì)數(shù)器，本設(shè)計(jì)中所用的分菝器有兩個(gè)功能：一是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)1Hz的脈沖信號(hào);二是提供校正電路的校正信號(hào)。因?yàn)?4LS90是二-五-十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，所以采用三片計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)就可以實(shí)現(xiàn)上述功能，即三片級(jí)聯(lián)可以獲得所需的頻率信號(hào)。電路圖如圖3所示。

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　　數(shù)字電子鐘需要兩個(gè)60進(jìn)釗計(jì)數(shù)器分別作為“分”、“秒”計(jì)數(shù)器，還需要一個(gè)24進(jìn)制計(jì)數(shù)器作“小時(shí)”計(jì)數(shù)器。60進(jìn)制計(jì)數(shù)器采用一片74LS90和一片74LS161級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)。74LS161用作“秒計(jì)數(shù)器”個(gè)位，所以將其設(shè)計(jì)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，這里用反饋預(yù)置法實(shí)現(xiàn)。即當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)到1001時(shí)，將74LS161的QA端和QD端，分別接至一個(gè)與非門的輸入端，將與非門的輸出端送至預(yù)置端LD，這樣就可實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制計(jì)數(shù)?！懊胗?jì)數(shù)器”的十位用74LS90實(shí)現(xiàn)，所以將其設(shè)計(jì)成六進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，用反饋清零法實(shí)現(xiàn)。即當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)到0110時(shí)，將74LS90的QB端和QC端，分別接至一個(gè)與門的輸入端，將與門的輸出端送至清零端R01和R02，由此實(shí)現(xiàn)六進(jìn)制計(jì)數(shù)功能。其電路圖如圖4所示。

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　　本設(shè)計(jì)中24進(jìn)制計(jì)數(shù)器是用兩片74LS90級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)。先將兩片74LS90設(shè)置成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，將它們級(jí)聯(lián)，然后用反饋歸零法實(shí)現(xiàn)24進(jìn)翩計(jì)數(shù)。

　　譯碼是把給定的代碼進(jìn)行翻譯，本設(shè)計(jì)將時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼翻譯為相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)，并通過顯示器顯示。通常顯示器與譯碼器是配套使用的。我們選用的七段譯碼驅(qū)動(dòng)器74LS48和共陰極數(shù)碼管。

　　在計(jì)時(shí)開始時(shí)，必須和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間校準(zhǔn)，這一功能由校時(shí)電路完成。該電路實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)、分的校準(zhǔn)。校時(shí)的原理是：給被校的計(jì)時(shí)電路引入一個(gè)超出常規(guī)計(jì)時(shí)許多倍的快速脈沖信號(hào)，從而使計(jì)時(shí)電路快速達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。