發布日期：2022-04-20 點擊率：97
看到數字鐘可能很多朋友都會發蒙，但如果把數字去掉，先看鐘，那么就有很多朋友都明白了。鐘就是我們日常中用來看時間的工具，那么加上數字的意思就是這個鐘可以看到時、分、秒計時的鐘表工具，與我們平常所接觸的比較多的機械鐘相比，它的準確性和直觀性都是很高的。那么這么精密的數字鐘，它的數字鐘電路圖的工作原理又是怎么樣的呢?跟隨小編一起看看吧!
數字鐘電路圖——數字鐘
數字鐘是一種用數字電路技術實現時、分、秒計時的鐘表。與機械鐘相比具有更高的準確性和直觀性，具有更長的使用壽命，已得到廣泛的使用。數字鐘的設計方法有許多種，例如可用中小規模集成電路組成電子鐘，也可以利用專用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路組成電子鐘，還可以利用單片機來實現電子鐘等等。這些方法都各有其特點，其中利用單片機實現的電子鐘具有編程靈活，以便于功能的擴展。
數字時鐘設計電路圖（一）
本設計主要采用中斷的方式，采用INT0，INT1中斷，分別由按鍵s1，s2觸發。按鍵s1作為功能選擇鍵，當按鍵s1按下時，可以在不同的功能之間進行切換。按下s1，由時鐘狀態進入秒表狀態，再按一下，秒表開始計時，再按s1，秒表停下，再按s1，進入調整時鐘的狀態，每按一次，可以用按鍵s2對相應的位進行調整。其中復位電路具有上電自動復位，和手動復位功能。由P2控制三極管驅動數碼管，P0口做數據輸出口。
數字時鐘設計電路圖（二）
校“時”和校“分”的校準電路是相同的，現以校“分”電路來說明時間的校準。（www、t262、com） 在正常計時時，與非門U2D的一個輸入端為1，將它開通，使秒計數器輸出的分脈沖加到U2D的另一輸入端，并經U1D進入分計數器。而此時U3D由于一個輸入端為0，因此被關斷，校準用的秒脈沖進不去。
在校“分”時，按下開關J1，情況與上述情況適反。U2D被封閉，U3D打開，標準秒脈沖直接進入分計數器進行快速校“分”。同理，在校“時”時，按下開關，標準秒脈沖直接進入時計數器進行快速校“時”。可見U1D、U2D、U3D構成的是一個二選一電路。
由圖可以看出，當“時”個位U8計數輸入端到第10個觸發信號時，U8計數器復零，進位端QD向U7“時”十位計數器輸出進位信號，當第24個“時”（來自“分”計數器輸出的進位信號）脈沖到達時，U8計數器的狀態為“0100”，U7計數器的狀態為“0010”，此時“時”個位計數器的QC和“時”十位計數器的QB輸出為“1”。把他們分別送入U7、U8計數器的清零端R01和R02，通過74LS290內部的R01和R02與非 13
數字鐘的計數電路是用兩個六十進制計數電路和一個十二進制計數電路實現的，但是考慮到對74LS90比較熟悉，覺得用兩個74LS90來分別控制秒和分的十位和個位。個位采用十進制，十位采用六進制就能完美解決六十進制的秒計數。然后再用74ls191和74ls74來分別控制時的個位和十位。
作原理：6個數碼管的字型段輸入端（a、b、c、d、e、f，g）全部并接到譯碼器相應的輸出端。電源控制開關管分別接到3～6譯碼器的六個輸出端。時鐘六個計數器輸出端均采用四位，分別為xl、xt￡、mx?X2nx2z、x2hx2‘，?，x、xx、x相應的每一位都接到4個6選1的選擇器上，選擇器輸出共4位接到譯碼器的輸入端（y、y、y、Y上。數碼管及與之對應要顯示的計數器，由Q］、、的編碼（BCD碼）進行循環選擇例如，當Q、、均為?0時，則3～6譯碼器的輸出端1為高電平，第一個數碼管加上電源，與此同時，六選一選擇器對應的輸出分別為Yy—yXs—xX—x。這時譯碼器的輸出a，b，jQuery112408109930936433574_1575425343058，g雖然接到所有數碼管上，但由于只有第一個數碼管加上電源，故只有該管點亮，顯示第一個計數器的狀態（x、x。、xX）。同理，當Q、QQ為001”時，第二個數碼管點亮，顯示第二個計數器的狀態。依此類推，到第六個數碼管斷后，接著第一個又開始點亮。如此循環顯示，循環周期為6ms，給人的感覺，就相當所有數碼管都一直在同時加電，實際上每次只有一個，消耗的功率只有靜態顯示的六分之一。由于數碼管電流很大，一般小型管各段全亮時，大約要150mA～200mA采用靜電顯示，此例中就要大于1A的電流。這對長期工作的時鐘很不經濟，對于大型數碼管會更加嚴重。此外，采用動態顯示，數碼管的壽命與靜態相比也相應延長Ⅳ倍（本例為6倍）。
鬧鐘由可調時、分顯示器，4個74290芯片，3個4077芯片和兩個7421芯片的電路構出時鐘的多功能部分。其中，四個74290和四個顯示器構成定時鬧鐘的顯示部分（調時部分可以由開關3、4直接控制電路與振蕩器的連接來實現）；4077芯片的作用是比較實際時鐘部分與鬧鐘部分的輸出數據是否一致，再由兩個7421芯片校驗作最后校驗，當全部輸出對比為真時，則發光二極管亮起來，實現定時鬧鐘功能。具體電路如下圖：
位到達9時，接著下一個脈沖來時，將進行秒到分的進位，分實行六十進制后，再進位到時。
二、數字鐘的工作原理
1)晶體振蕩器電路
晶體振蕩器是構成數字式時鐘的核心，它保證了時鐘的走時準確及穩定。
圖3-2所示電路通過CMOS非門構成的輸出為方波的數字式晶體振蕩電路，這個電路中，CMOS非門U1與晶體、電容和電阻構成晶體振蕩器電路，U2實現整形功能，將振蕩器輸出的近似于正弦波的波形轉換為較理想的方波。輸出反饋電 阻R1為非門提供偏置，使電路工作于放大區域，即非門的功能近似于一個高增益的反相放大器。電容C1、C2與晶體構成一個諧振型網絡，完成對振蕩頻率的控制功能，同時提供了一個180度相移，從而和非門構成一個正反饋網絡，實現了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩定性及準確性，從而保證了輸出頻率的穩定和準確。
晶體XTAL的頻率選為32768HZ。該元件專為數字鐘電路而設計，其頻率較低，有利于減少分頻器級數。
從有關手冊中，可查得C1、C2均為30pF。當要求頻率準確度和穩定度更高時，還可接入校正電容并采取溫度補償措施。
由于CMOS電路的輸入阻抗極高，因此反饋電阻R1可選為10MΩ。較高的反饋電阻有利于提高振蕩頻率的穩定性。
非門電路可選74hc00。
2)分頻器電路
通常，數字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了得到1Hz的秒信號輸入，需要對振蕩器的輸出信號進行分頻。
通常實現分頻器的電路是計數器電路，一般采用多級2進制計數器來實現。例如，將32768Hz的振蕩信號分頻為1HZ的分頻倍數為32768(215)，即實現該分頻功能的計數器相當于15極2進制計數器。常用的2進制計數器有74hc393等。
本實驗中采用CD4060來構成分頻電路。CD4060在數字集成電路中可實現的分頻次數最高，而且CD4060還包含振蕩電路所需的非門，使用更為方便。
CD4060計數為14級2進制計數器，可以將32768HZ的信號分頻為2HZ，其內部框圖如圖3-3所示，從圖中可以看出，CD4060的時鐘輸入端兩個串接的非門，因此可以直接實現振蕩和分頻的功能。
3)時間計數單元
時間計數單元有時計數、分計數和秒計數等幾個部分。
時計數單元一般為12進制計數器計數器，其輸出為兩位8421BCD碼形式;分計數和秒計數單元為60進制計數器，其輸出也為8421BCD碼。
一般采用10進制計數器74HC390來實現時間計數單元的計數功能。為減少器件使用數量，可選74HC390，其內部邏輯框圖如圖 2.3所示。該器件為雙2—5-10異步計數器，并且每一計數器均提供一個異步清零端(高電平有效)。
秒個位計數單元為10進制計數器，無需進制轉換，只需將QA與CPB(下降沿有效)相連即可。CPA(下降沒效)與1HZ秒輸入信號相連，Q3可作為向上的進位信號與十位計數單元的CPA相連。
秒十位計數單元為6進制計數器，需要進制轉換。將10進制計數器轉換為6進制計數器的電路連接方法如圖3-5所示，其中Q2可作為向上的進位信號與分個位的計數單元的CPA相連。
分個位和分十位計數單元電路結構分別與秒個位和秒十位計數單元完全相同，只不過分個位計數單元的Q3作為向上的進位信號應與分十位計數單元的CPA相連，分十位計數單元的Q2作為向上的進位信號應與時個位計數單元的CPA相連。
時個位計數單元電路結構仍與秒或個位計數單元相同，但是要求，整個時計數單元應為12進制計數器，不是10的整數倍，因此需將個位和十位計數單元合并為一個整體才能進行12進制轉換。利用1片74HC390實現12進制計數功能的電路如圖3-6所示。
另外，圖3-6所示電路中，尚余-2進制計數單元，正好可作為分頻器2HZ輸出信號轉化為1HZ信號之用。
4)譯碼驅動及顯示單元
計數器實現了對時間的累計以8421BCD碼形式輸出，選用顯示譯碼電路將計數器的輸出數碼轉換為數碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流，選用CD4511作為顯示譯碼電路，選用LED數碼管作為顯示單元電路。
5)校時電源電路
當重新接通電源或走時出現誤差時都需要對時間進行校正。通常，校正時間的方法是：首先截斷正常的計數通路，然后再進行人工出觸發計數或將頻率較高的方波信號加到需要校正的計數單元的輸入端，校正好后，再轉入正常計時狀態即可。
根據要求，數字鐘應具有分校正和時校正功能，因此，應截斷分個位和時個位的直接計數通路，并采用正常計時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中。圖3-7所示即為帶有基本RS觸發器的校時電路，
6)整點報時電路
一般時鐘都應具備整點報時電路功能，即在時間出現整點前數秒內，數字鐘會自動報時，以示提醒。其作用方式是發出連續的或有節奏的音頻聲波，較復雜的也可以是實時語音提示。
根據要求，電路應在整點前10秒鐘內開始整點報時，即當時間在59分50秒到59分59秒期間時，報時電路報時控制信號。報時電路選74HC30，選蜂鳴器為電聲器件。
以上就是小編給大家帶來的關于數字鐘是什么，數字鐘電路圖的工作原理又是怎么樣的呢?的文章內容，現在的科技水平真的是越來越高了，這種數字鐘的出現，也極大的提高了大家對于時間的精確以及精準的認知，時間也是這么一分一秒的過去的，希望大家都能珍惜時間。
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