數(shù)電課設 電子時鐘 555定時器 cd4518 cd4011 cd4511

一、

1、設計題目：數(shù)字電子時鐘
2、功能實現(xiàn)：
（1）用數(shù)碼管顯示小時、分、秒
（2）以24小時為一個周期
（3）具有校時的功能，可以分別對時及分進行單獨校時，使其校正到標準時間

二、系統(tǒng)設計

數(shù)字時鐘由振蕩器、分頻器、計數(shù)器、譯碼顯示器、校時電路等組成。工作原理為555定時器產(chǎn)生1000Hz脈沖信號被送到1000級分頻器（cd4518），分頻電路將時標信號分成1Hz的方波信號，即“秒”信號。“秒”信號送入計數(shù)器（cd4518）進行計數(shù)，并將累計的結(jié)果以“時”“分”“秒”的數(shù)字顯示出來。秒的顯示由兩級計數(shù)器和譯碼器組成的60進制計數(shù)器電路來實現(xiàn)，“分”的計數(shù)與譯碼顯示電路與“秒”電路相同；“時”的計數(shù)是由兩級計數(shù)器和譯碼顯示器（cd4511）組成24進制來實現(xiàn)，所有的計時結(jié)果由6位共陰極數(shù)碼管來顯示。

三、電路設計

1、555定時器產(chǎn)生1kHz電路

各個芯片的引腳及引腳作用大家自己動手上網(wǎng)查一下吧（其實是我懶得找了，嘿嘿）。

??????

其中，網(wǎng)絡標簽clk_out_1k就是555定時器輸出的1kHz脈沖信號。

2、分頻器

?????? 分頻器主要有cd4518計數(shù)器串聯(lián)來實現(xiàn)，串聯(lián)三級來實現(xiàn)1000分頻；CD4518是二、十進制（8421編碼）同步加計數(shù)器，內(nèi)含兩個單元的加計數(shù)器。

?????? 具體電路圖如下：

?????? EN接高電平VCC，第一個加法計數(shù)器（注意一個cd4518中有兩個加法計數(shù)器）clock引腳接clk_out_1k,就是前面555定時器輸出的1kHz脈沖信號，第二個加法計數(shù)器clock引腳接前一個加法計數(shù)器的Q4引腳，因為在二進制中從0加到9的過程中最高位只從0到1變換一次，所以Q4引腳每個周期會產(chǎn)生一個上升沿，剛好可以作為下一個加法計數(shù)器的時鐘信號輸入，同理，第三個加法計數(shù)器clock引腳接第二個加法計數(shù)器的Q4引腳，這樣第三個加法計數(shù)器的Q4引腳輸出的就是1Hz的方波信號了。

3、計數(shù)器

?????? 計數(shù)器也是由cd4518和cd4011（cd4011為四路雙輸入與非門）組成；‘秒’與 ‘分’的電路部分由兩個加法計數(shù)器組成60進制來實現(xiàn)，而‘時’的部分由兩個加法計數(shù)器組成24進制來實現(xiàn)，還是直接上電路圖吧：

?????? 先看秒鐘個位部分（cd4518中有兩個加法計數(shù)器，一個用于個位一個用于十位），clock/A引腳接的是前面分頻電路部分輸出的1Hz的方波信號；EN為使能引腳，接高電平（其實cd4518計數(shù)方式有上升沿計數(shù)和下降沿計數(shù)兩種方式，本電路都是使用上升沿計數(shù)方式，若要使用下降沿計數(shù)需將clock引腳接低電平，由EN引腳輸入時鐘信號），s_ge_0、s_ge_1、s_ge_3、s_ge_3就是秒鐘個位的二進制輸出引腳，后面需接到譯碼器對應引腳來使數(shù)碼管顯示相應數(shù)字，RESET引腳為復位（清零）引腳（高電平復位），個位為十進制，直接將復位引腳接地就行；將s_ge_0和s_ge_3接到cd4011的A1和B1引腳，經(jīng)與非門后作為秒鐘十位的信號輸入，即將cd4011的Y1引腳接到秒鐘十位的信號輸入引腳（clock/B），當s_ge_0和s_ge_3同時為1的時候（即輸出十進制為9），Y1輸出為0，當再來一個方波信號后，計數(shù)器清零，同時Y1輸出變?yōu)?，產(chǎn)生一個上升沿，剛好可以作為十位的信號輸入。同理可以將秒鐘十位的進位信號作為分鐘個位的信號輸入，這里要注意秒鐘的十位為6進制，只需將s_ge_0和s_ge_3替換s_sh_1和s_sh_2即可；秒鐘十位6進制的實現(xiàn)是將s_sh_1和s_sh_2引腳分別接到cd4011的A4和B4引腳，由于此時Y4在s_sh_1和s_sh_2均為1的時候輸出為0，其他情況均為1，前面我們說過只有RESET引腳為0時計數(shù)器才能正常計數(shù)，這與我們想要的結(jié)果想法，所以我們只需將Y4的引腳在取反一次就可以了，但我們只有雙輸入與非門，想一想我們怎么才能用與非門將Y4輸出取反呢？自己動手試一下吧，這里就不贅述了。

?????? 分鐘部分和秒鐘部分電路基本相同，只不過分鐘個位的信號輸入為秒鐘十位的進位信號提供，同時分鐘十位的進位信號要作為小時個位的輸入信號。

?????? 小時個位部分與秒鐘的個位部分大體相同，只是輸入信號變成由分鐘十位的進位信號h_clk提供的了(圖中小時個位部分信號引腳（clock/A）忘記連了，大家注意一下)，還有RESET/A不在直接接地了，因為要組成24進制，需將小時個位h_ge_2和h_sh_1作為雙輸入與非門的輸入，同時需再次取反（至于原因前面秒鐘個位已經(jīng)講過），然后將輸出接到小時的個位和十位部分的復位引腳（RESET/A和RESET/B）。

4、譯碼器

?????? 譯碼器使用的是cd4511，直接上圖：

?????? BT和LT引腳接高電平，LESTROBE引腳接地，至于為什么大家自行百度吧；VSS和VDD為供電引腳，A、B、C、D、E、F、G引腳分別接數(shù)碼管的A、B、C、D、E、F、G引腳,DP引腳為小數(shù)點，這里用不到所以懸空了，將這個電路搭建6個，分別為秒鐘個位，十位、分鐘個位，十位和小時個位、十位；連線時注意對應引腳。

本電路的數(shù)碼管為共陰極數(shù)碼管，引腳圖見下圖：

5、校時電路

?????? 校時電路的原理就是在按鍵按下的時候產(chǎn)生一個上升沿來達到校時目的，見圖:

圖中，按鍵的2引腳分別接到分鐘個位的計數(shù)器信號輸入引腳（U5的clock/A引腳）和小時個位的計數(shù)器信號輸入引腳（U6的clock/A引腳），當按鍵按下時，會產(chǎn)生一個上升沿，前面說過，計數(shù)器使用上升沿計數(shù)方式，所以每次某個按鍵按下，對應的分鐘或小時都會自動+1.。。。

6、整點報時電路

?????? 整點報時電路原理就是當小時個位來上升沿信號時，蜂鳴器發(fā)出聲音，電路圖如圖，h_clk為小時個位輸入信號，但我連接實物驗證時出了些問題，分鐘到60后蜂鳴器發(fā)聲，但分鐘沒有清零，但蜂鳴器不接入電路時一切正常。目前還未解決…

好了，以上就是全部內(nèi)容了，預祝各位實驗順利！

最后附上電路原理圖：

文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-446116.html

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