电子钟电路分析报告

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1、. . 电子钟电路分析XX：万梦雅 _20105044040学院：物理电子工程学院 专业：电子科学与技术指导罗浩 职称：副教授摘要：电子钟的应用已遍及我们的生活、工作、学习等各个领域,本文我们分析一下电子钟的基本结构,通过555振荡器产生振荡信号,经过分频器产生标准1Hz脉冲,经计数器和译码器在经显示器最终显示。有附加几个扩展功能,实现闹时、仿电台报时、校时、秒表显示、倒计时等功能。关键词：电子钟,振荡器,计时器,译码器,显示器,扩展电路。The Analysis of Electronic Clock CircuitAbstract:Electronic clockis applicated

2、 in various fieldsof lives,work,study and others. In this paper, We analyze the electronic clock in the normal structure,through the 555oscillator produce an oscillating signal,through an divider to producethe 1Hz pulse,from decoder the signal become anumber display to us.Added several extensions,re

3、alizing alarming,fake radio to report time,emendation time and other functions.Key words:Electronic clocks,Oscillators,Timer,Decoder,Display Tube,The expansion of the circuit.1.绪论电子钟是用电子技术实现时、分、秒计时的装置,与机械式的时钟相比具有更高的准确性和直观性,且无机械装置,具有更长的使用寿命,因此得到了广泛的使用。用于家庭。车站,码头、办公室等公共场所,成为人们日常生活中必不可少的必需品,由于电子钟集成电路的发

4、展和石英晶体振荡器的广泛使用使得电子钟的精度远远超过老式钟,钟表的电子化给人们的生产生活带来了极大的方便,而且大大地扩展了钟表原先的报时功能,电子钟从原理上讲是一种典型的数字电路,包括组合逻辑电路和时序逻辑电路。这次设计进一步学习和掌握各种组合逻辑电路和时序逻辑电路的原理及使用方法。2电子钟整体分析2.1电子钟功能分析2.1.1电子钟基本功能设计目标数字中能进行正常的时、分、秒计时,小时要求为24进制循环,分和秒计时要求为60进制循环。2.1.2电子钟扩展功能设计目标闹时：定的某一时刻,如7:59分扬声器发声,到8点结束。校时：校正时间,能够通过手动按键来调整时间,实现校时功能,具有闹钟功能。

5、仿电台报时：每整点即将到来时59分51秒后每两秒响一次,是四高一低的响声。倒计时：当开关2闭合时该电子钟实现60进制倒计时。秒表计时：当开关1闭合时该电子中输入10Hz的信号,实现秒表计时,显示分,秒,厘的计时。1.2工作原理电子钟是一个将时、分秒显示与人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24小时,显示满刻度为23是59分59秒,具有校时功能和报时功能。因此,一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、时分秒计时器、校时电路、报时电路和振荡器组成。主电路系统由秒信号产生器的整个系统的时基信号,它直接决定计时系统的精度,一般用石英晶体振荡器和分频器来实现。将标准秒送入秒计数器,秒计数器采用60进制计

6、数器,每累计60秒发出一个分脉冲信号,该信号将作为分计数器的时钟脉冲。分计数器也采用60进制计数器,每累计60分钟,发出一个是脉冲信号,该信号将被送到是计数器。时计数器采用24进制计时器,可实现对一天24小时的累计。译码显示电路将时分秒计数器的输出状态用七段显示译码器译码,通过七段显示器显示出来。整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号,然后去触发一音频发生器实现报时。校时电路是用来对时分秒显示数字进行校时调整,通过一另置的脉冲实现1。2.3电子钟基本结构2.3.1振荡器秒发生电路振荡器是计时器的核心,振荡器的稳定度和频率的精确度决定了计时器的准确度。一般来说振荡器的频率越高,计时精

7、度就越高。2.3.1分频器分频器的功能主要有两个：一是产生标准脉冲信号；二是提供扩展电路所需要的信号,如仿电台报时用的1KHz的高频信号和500Hz的低音频信号等。2.3.3秒计数器对秒脉冲进行计数,并产生进制,输出给分计数器计数,分计数器对分脉冲进行计数并产生时脉冲,进位给时计数器,计数翻转。2.3.4译码器、显示器译码器是把指定的代码进行翻译的过程。计数器采用的码制不同,译码电路也不同。2.3.5校时电路电子钟启动后,每当数字钟显示与实际时间进制不符,须根具标准时间进行校时。校秒时,采用等待校时。校分时的原理比较简单,采用加速校时。对校时电路的要求是：1在小时校正时不影响分和秒的正常计数。

8、2在校时时不影响秒和小时的正常计数。2.3.6倒计时功能当电子钟启动开关2时,电子钟实现60进制的倒计时功能。2.3.7秒表功能当电子钟启动开关1时,电子中实现秒表计时功能。2.4电子钟结构框架3时显示器分显示器秒显示器时译码器分译码器秒译码器时计数器分计数器秒计数器校时电路振荡器分频器定时整点报时仿电台报时基本功能扩展功能60进制倒计时秒表计时图1整体结构图2.5电子钟各模块分析2.5.1振荡器和分频器秒信号是由振荡器产生,这是数字中的关键电路,他直接影响这电子钟走时的准确度。本图为555振荡器产生1KHz的信号输出,并经过分频器,最终产生1Hz的信号为秒计时信号,分频器采用74LS90,通

9、过级联的方法产生.22.5.2计时电路本设计所采用的是十进制计数器74SL160,根据时分秒各个部分的的不同功能,设计成不同进制的计数器。秒的个位,需要10进制计数器,十位需6进制计数器计数到59时清零并进位,秒部分设计与分钟的设计完全相同；时部分的设计为当时钟计数到24时,使计数器的小时部分清零,从而实现整体循环计时的功能4计数部分：利用74LS160芯片和74LS00芯片组成的计数器,它们采用异步连接,利用外接标准1Hz脉冲信号进行计数。图2 振荡电路1六十进制计数由分频器来的秒脉冲信号,首先送到秒计数器进行累加计数,秒计数器应完成一分钟之内秒数目的累加,并达到60秒时产生一个进位信号,所

10、以,选用2片74LS161。其中,秒十位是六进制,秒个位是十进制。 秒部分具体设计如图所示：2图3 60进制计数器2二十四进制计数器：选用2片74LS160和一片74LS00组成24进制计数器,采用反馈归零的方法来实现24进制计数。两片74LS160级联,当个位输出芯片计够9个数时向时位芯片输入一个信号,十位芯片计数一,当十位输出为2,个位为4时与非门开门,信号输出为1,即当十位为0010且个位为0100时使两芯片异步清零。两芯片输入同一CP信号,其他输入端预置数端低电平有效接高电平,END,ENP端高电平有效,接高电平。图4 24进制计数器小时部分具体设计如图所示2：2.3译码器2.6译码电

11、路图5 译码器,显示器译码是指把给定的代码进行翻译的过程。计数器采用的码制不同,译码电路也不同。本电路采用的是BCD码,通过译码器译码并接入相应的显示器2。3.扩展功能3.1仿电台报时图6仿电台报时电路图工作原理：分十位输出为5分个位输出为9时第三个四输入的与非门打开,处于开门状态,这是当秒十位为5时从秒各位为一开始每隔一秒响一次,当秒分位为1,3,5,7时为500Hz信号输入为低响声,当秒分位为9时为1000Hz信号输入,为高响声,所以仿电台报时为四高一低报时,整点时结束。具体电路如图6所示5。3.2闹时图7 闹时功能电路图闹时：上午7:59分时,音响电路的晶体管导通,则扬声器发出1KHz的

12、声音。持续一分钟到8点整晶体管因输入端为0而截至,电路闹时停止。如图所示1033校时电路当电子钟走时出现误差时,需要校正时间。校时电路实现对时分秒的校准。在电路中设有正常计时和校对位置。本实验实现时分的校对。校时电路是由与非门构成的组合逻辑电路,校时电路图 校时开关的功能表S闭合为0,断开为1如图8所示6S1 S2功能11计数01校分图8 校时电路10校时3.4 60进制倒计时功能图9 60进制倒计时电路该电路可实现60进制倒计时功能,图93.5 秒表计时秒表计时,当电子钟打开K1键时,电子钟后开始进行秒表计时,表头显示分,秒,厘三单位,输入信号为10Hz,信号输入进行计数,厘为十进制,逢十进

13、一,秒为60进制,到59时向分进一。该功能用于体育测量时的秒表计时。电路图如图所示7图10 秒表计时电路4.整体电路各模块通过级联则组成整体电路,可实现电子中的基本功能,还可实现校时,闹时,仿电台报时等功能,具体电路如图11所示8。（1） 与1级联,仿电台报时于闹时各接口分别连接,如Q0,Q1,Q2,Q3,等分别级联,输入信号有振荡器产生的信号分别输入。（2） 10Hz信号输入秒表计时装置中进行秒表计时。图11整体电路结论各模块通过级联则组成整体电路,可实现电子钟的基本功能,还可实现校时,闹时,仿电台报时等功能。同时还可实现秒表计时功能和60进制倒计时功能,除了用于一般的电子钟的计时之外还可用

14、于体育测试中秒表计时,精确到厘,因为脉冲信号准确电子钟的误差较小9。致谢衷心感谢我的指导老师罗浩老师,本论文在他的悉心关怀和精心指导下完成的。本论文中的许多思想和方法得益于导师的指导和启发。导师渊博的知识、开阔的思路、高度的责任感与严谨的治学作风是我学习的典范,在此向导师致以最崇高的敬意和最诚挚的感谢！感谢我的同学们,她们在我的论文写作期间给了我很多的支持和帮助,提出了不少的宝贵意见,再次感谢她们！参考文献1济源职业技术学院学报 20XX12月 第8卷 第4期 P34P372阎石数字电子技术基础：高等教育第四版2011.7 P240P2703谢自美 电子线路设计、实验、测试M.XX：华中科技大

15、学 2000.1 P232P2394欧阳星明 数字逻辑M. XX：华中科技大学,2008.1 P118P1235康华光电子技术基础.数字部分M：高等教育2002.9 P116P1786王忠庆电子技术基础.数字部分M：高等教育2002.8 P210P2287Unkrich MA,Meyer R G.Conditions for start-up in crystal oscillatorsJ.IEEE Journal of Solid-State Circuits. 1982:87-908Lin J.A Low-phase-noise0.004-ppm/step DCXO with guaranteed monotonic in the 90-nm CMOS ProcessJ.IEEE Journal of Solid State Circuits.2005,40:2726-27349William R.A radiation-hard AGC stabilized SOS crystal oscillatorJ.IEEE Journal of Solid State Circuits.1990,25:282-28810XX理工大学学报 第27卷,第4期,20XX7月 P82P8512 / 12