數(shù)字時鐘
1、標準秒脈沖發(fā)生器
標準秒脈沖發(fā)生器由有源晶振和分頻器組成，產(chǎn)生標準秒脈沖信號，送至秒計數(shù)器的輸入端。標準秒脈沖發(fā)生器電路如圖1所示。
圖1
在標準秒脈沖發(fā)生器中使用了214分頻器，分頻器工作過程如下。
參見圖2十進制加法計數(shù)器的時序圖。由圖2可見，輸入CP脈沖的周期與輸出Q3的周期有如下關(guān)系：T出=10T入，根據(jù)頻率與周期之間的關(guān)系可知
F=1/T F出=1/10F入
即輸出頻率是輸入頻率的十分之一，稱為十分頻，因此，十進制加法計數(shù)器也叫做十分頻器。同理，對于14位二進制加法計數(shù)器，如果輸入脈沖的頻率為F，那么，Q1、Q2...Q14輸出頻率就是F的1/2、1/4、1/8....1/214，稱為2分頻、4分頻、8分頻、....214分頻。因此，如果計數(shù)器為N進制，即可作為N分頻器來使用。
由圖1可見，14位二進制（模214）計數(shù)器CD4060的10和11腳外接元件構(gòu)成振蕩器，振蕩頻率為石英晶體的中心頻率32768Hz，經(jīng)過214分頻得32768Hz/214=2Hz，在3腳輸出2Hz的矩形波信號，雙D觸發(fā)器CD4013接成T’觸發(fā)器（D=Q(_)），做二分頻器使用，最后在D觸發(fā)器的1腳輸出頻率穩(wěn)定而精確的1秒脈沖。
2、秒、分和小時計數(shù)器
有3塊CD4518分別做為秒、分和小時計數(shù)器，構(gòu)成原理同前。工作過程如下：
對于秒計數(shù)，當計滿59個脈沖時，在來一個脈沖時，向分進一位，同時秒計數(shù)器清零。分計數(shù)器同秒。對于小時計數(shù)，當計滿24小時時，產(chǎn)生一個清零脈沖，將時計數(shù)清零，同時分、秒也清零。上述計數(shù)器的進制關(guān)系為60進制（秒和分）和24進制（小時）。
3、譯碼和顯示
計數(shù)器產(chǎn)生的8421BCD碼，送給七段譯碼器CD4511，有七段譯碼器驅(qū)動顯示器顯示出來。本項目中使用了6個數(shù)碼管，每個數(shù)碼管需要7個限流電阻器，為了減少限流電阻器的數(shù)量，每個數(shù)碼管使用一個3.3V穩(wěn)壓二極管接至公共端，以使數(shù)碼管每個字段的降壓約為1.7V左右，滿足發(fā)光二極管的降壓要求。
4、元件清單
元件名稱 | 焊盤位置 | 數(shù)量 | 備注 |
CD4060 | IC1 | 1 | |
CD4013BCM | IC2 | 1 | 雙上升沿D觸發(fā)器 |
CD4518 | IC3----IC5 | 3 | 雙BCD同步加計數(shù)器 |
CD4511 | IC6---IC11 | 6 | 七段碼譯碼器 |
CD4081BCM | IC12 | 1 | 與門 |
共陰數(shù)碼管 | DS1---DS6 | 6 | |
3.3V穩(wěn)壓二極管 | V1---V6 | 6 | |
電阻10K | R1--R3 | 3 | |
電阻150 | R4---R5 | 2 | |
有源晶振32768Hz | Y1 | 1 | |
電容103 | C1-C3 | 3 | |
二極管1N4148 | D1--D6 | 6 | |
發(fā)光二極管 | LED1--LED4 | 4 | |
電池盒 | 1 |
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