石英数字钟课程设计

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三、整机组成方框图
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1.系统工作原理
振荡器产生稳定的高频脉冲信号作为数字钟的时间基准 (60s) ，再经分频器输出标准秒脉冲。秒计数器计满60秒后 向分计数器进位，分计数器计满60分后向小时计数器进位， 用计数器按照“12翻1”的规律计数。计数器的输出经译码 器送至显示器。若计时出现误差时，则可以用校时电路进行 校时、校分、校秒。
当60HZ的信号从MM5459的19脚进入后，由控制电路各部分电路 的正常工作经译码与驱动电路去控制显示屏各个应亮的端。
F1，F2，F3，R2，R8，C5，K1组成了一个“电子自锁式开关”， 每控一次K1，F2的输出状态会改变，一路去控制MM5459的18脚，另一 路去驱动显示屏右下点的发光二极管以指示该功能的工作状态。“亮” 表示“闹钟时间已设置”，“灭”表示“闹设置取消”。
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1. 脉冲源设计
❖ 脉冲源是数字计时器的心脏，它 能自动不停地产生脉冲信号，以 供计时之用，其稳定性和准确性 对计时器起着至关重要的作用。
❖ 为了脉冲源的稳定性和准确性， 常用石英晶体振荡器作脉冲源。 一般情况下，晶振频率愈高，准 确度愈高，但所用分频器分频级 数愈多，电路愈复杂，耗电量愈 大。
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2. 分频器设计
CD4060为十四 级二分频电路
本方案将晶振 产生的30720HZ 的信号经九级二 分频后，得到 60HZ的信号作为 脉冲源 (时基)信 号。
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3. 计数器设计
计数器是对时钟脉冲进行计时。以触发器为单元电路，根据 进制按有权码或无权码来编码，采用有条件反馈原理来构成。
计数器设计步骤：（用触发器） 1、根据设计要求建立原始状态图 2、确定触发器的类型和数目，进行状态编码和分配，画出编码后的状态图 3、求状态方程和输出方程，并检查自启动 4、求驱动方程 5、画逻辑图
课程设计目的
（1）了解并熟悉《数字电子电路》的一般设计 方法；
（2）掌握电子电路的焊接、装配工艺及调试方 法。
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一、课题名称
《石英数字钟》
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二、主要技术指标
⑴ 要求显示： 时、分、秒（上午、下午） 小时用“12翻1”，分钟按“60进位”。
⑵ 响闹要求：定时响闹 ⑶ 电源要求：交、直流供电（数据保持），低功耗 ⑷ 误差要求：每天小于5秒 (5) 校正要求：手动
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时
译码 显示
译码 显示
分
译码 显示
译码 显示
秒
译码 显示
译码 显示
BCD模二 计数器
BCD模十 计数器
BCD模六 计数器
BCD模十 计数器
BCD模六 计数器
BCD模十 计数器
脉冲源
整形
分频器
秒脉冲
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2.电路原理：见原理方框图（1）
变压器将交流220V电压，变为双7.5V交流低电压，经全波整流后路 经D4供显示屏驱动电路，而另一路经滤波后供主电路。由于时钟需要脉 冲源，我们选用了JT，R1，C3和CD4060内部的两个反相器组成的晶体 振荡器，目的是为了提脉冲源的稳定度，而脉冲源产生的波形不是规则 的矩形波，因此，需经整形器整形后，送到下一级，由于脉冲信号源的 频率较高，经CD4060九级分频及计数后变换低频脉冲信号。由13脚得 到60HZ的脉冲信号一路送入MM5459的19脚， 另一路去控制由F4，Q2， Q3组成的显示屏驱动电路。由于F4的反相作用，使Q2，Q3和时基信号 交替导通，形成间歇点亮显示屏，使它工作在正常状态。
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4. 译码器/驱动器
译码器是将编码器输出的每组二进制代 码所代表的特定含义翻译出来，给出相应的 输出信号（显示信息）。
用单元电路设计译码器一般过程： 1、设输入、输出代码，并设输出有效电平（高、低） 2、根据逻辑要求及附加条件列真值表 3、化简真值表，得出简化输出逻辑式 4、根据输出逻辑式画出用单元电路组成的译码器
❖ 本次实习脉冲源电路由集成电路 CD4060内的二个反向器构成。
R.C为时间元件,改变C值可 调整晶振器振荡频率,本电 路振荡频率为30720HZ。
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1. 脉冲源设计
整形电路设计： 由于晶振器输出的
脉冲波形是不太规则的 矩形波，要得到有规则 的矩形波，须经整形电 路整形。脉冲整形电路 有：削波器、门电路、 双稳态电路、施密特触 发器等。图（3）为施密 特触发器。
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4. 集成译码器/驱动器
本实习使用集成译 码/驱动电路MM5459: 它是集译码、驱动电 路为一体，60HZ时基 信号12或24小时专用 集成电路。各管脚功 能见图所示。
译码器输出的显示信 息经过驱动放大后提 供给发光管显示。
图（7）
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本实习直接运用集成电路MM5459内部计数电路。由分 频器输出的60HZ时基信号送入MM545源自文库内部计数电路。
当“小时”数的十位为2，个位为3时，只要“分”数位 进位时，就应使“小时”数位归零，因此二十四进制计数 器采用有条件反馈来设计（十二进制计数器也同理，但应 在回零时，发出驱动AM，PM标志的信号。 ）
门G1，G2构成基本RS触发器， G3为非门。二极管起电平转移作用， 用来产生回差。
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2. 分频器设计
分频器可由触发器或计数器承担。一个触发器就是一 个二分频器，N个触发器就是2×2×2……分频器；而用计 数器分频，则按计数进制进行分频，如十进制计数器就是十 分频器，M进制计数器为M分频器。
若晶振频率为32768HZ，要产生1HZ的秒脉冲，需要JK 触发器（或计数触发器）的个数为2n=32768HZ，n=15。若 用不同进制的计数器串接组成分频器，各计数器的进制等于 晶振频率：即M1×M2…M=32768。因此分频器的设计，既 可选用单个触发器串接组成，见图（4）；又可设计由不同 进制计数器串接组成，见图（5）。本次实习分频器由集成 电路CD4060来实现。 见图（6）。
R7，Q1，FMQ组成闹输出放大电路，控制信号由MM5459的13脚 输出。当响闹时，按下K5可使闹暂停并延时九分钟再闹，还可多次使用 报时延时，响闹总时长59分钟。
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四、单元电路设计
设计按以下次序进行
即：脉冲源、整形电路、分频器、计数器、译 码、显示器、电源、辅助功能等环节。
由于集成电路的广泛应用，设计计算大大简化， 重点是选择成熟的单元电路