用中小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)數(shù)字鐘

四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)I目錄TOC\o"1-3"摘要 1第1章緒論 2第2章數(shù)字鐘電路的設(shè)計(jì)方案 3第3章數(shù)字鐘電路的設(shè)計(jì) 43.1秒脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì) 43．1．1電路設(shè)計(jì) 43.1.2使用器件介紹 43.2計(jì)數(shù)器電路的設(shè)計(jì) 73.2.1六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 73.2.2十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 73.2.3使用器件介紹 83.3譯碼顯示電路的設(shè)計(jì) 103.3.1電路設(shè)計(jì) 103.3.2使用器件介紹 113.4校時(shí)電路的設(shè)計(jì) 133.4.1電路設(shè)計(jì) 133.4.2基本RS觸發(fā)器的介紹 143.5整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路的設(shè)計(jì) 163．5．1電路設(shè)計(jì) 163．5．2使用器件介紹 173.6鳴叫電路的設(shè)計(jì) 18第4章整機(jī)電路的工作原理 19總結(jié) 20致謝 21參考文獻(xiàn) 22附錄1集成塊引腳排列圖 23附錄2數(shù)字鐘整機(jī)電路圖 24第22頁(yè)共24頁(yè)摘要近年來(lái)，鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、定時(shí)廣播、通斷動(dòng)力設(shè)備，甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。本次設(shè)計(jì)的數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，并且在電路中加入了校時(shí)電路和整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路，能夠分別對(duì)時(shí)、分進(jìn)行校正和整點(diǎn)報(bào)時(shí)，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無(wú)機(jī)械裝置，具有更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。關(guān)鍵詞：秒脈沖；計(jì)數(shù)器；譯碼顯示；校時(shí)；整點(diǎn)報(bào)時(shí)第1章緒論時(shí)間對(duì)人們來(lái)說(shuō)總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當(dāng)前的時(shí)間，現(xiàn)在，數(shù)字鐘的產(chǎn)生給人們生活帶來(lái)極大的方便，與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相比，它具有走時(shí)準(zhǔn)確、顯示直觀、無(wú)機(jī)械傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛的應(yīng)用，小到人們?nèi)粘Ｉ钪须娮邮直?，大到車站、碼頭、機(jī)場(chǎng)等公共場(chǎng)所的大型數(shù)顯電子鐘。近年來(lái)，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來(lái)越快。目前，數(shù)字鐘功能越來(lái)越強(qiáng)，并有多種大規(guī)模集成電路可供選擇，從本次設(shè)計(jì)要求的角度考慮，后面章節(jié)主要介紹以中小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)數(shù)字鐘的方法。一般數(shù)字鐘的主要功能是：1、用數(shù)字顯示時(shí)、分、秒,12小時(shí)循環(huán)一次。2、可以在任一時(shí)刻校準(zhǔn)時(shí)間，要求可靠方便。3、能自動(dòng)整點(diǎn)報(bào)時(shí)。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和科技的不斷發(fā)展，數(shù)字鐘已經(jīng)逐步取代機(jī)械鐘，將會(huì)成為人們工作、學(xué)習(xí)、生活中必不可少的工具。第2章數(shù)字鐘電路的設(shè)計(jì)方案數(shù)字鐘實(shí)質(zhì)上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率（1Hz）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路，由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（北京時(shí)間）一致，所以需要在電路上加一個(gè)校時(shí)電路。同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的1Hz信號(hào)必須準(zhǔn)確，一般采用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。圖2-1是一般數(shù)字鐘的電路組成方框圖。圖2-1數(shù)字鐘的整機(jī)框圖由圖2-1可見(jiàn)，數(shù)字鐘由以下幾部分組成：石英晶體振蕩器電路和分頻器電路組成的秒脈沖發(fā)生器；校時(shí)電路；報(bào)時(shí)電路；六十進(jìn)制秒、分計(jì)數(shù)器及十二進(jìn)制時(shí)計(jì)數(shù)器電路；以及秒、分、時(shí)的譯碼顯示電路等。第3章數(shù)字鐘電路的設(shè)計(jì)3.1秒脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)3．1．1電路設(shè)計(jì)數(shù)字鐘的秒脈沖產(chǎn)生電路通常由石英晶體振蕩器加分頻器構(gòu)成。常見(jiàn)的石英晶體振蕩器由CMOS反相器構(gòu)成，選用振蕩頻率為32768Hz的石英晶體。因?yàn)?2768=，只要經(jīng)過(guò)分頻就可以得到穩(wěn)定度很高的秒信號(hào)。分頻器選用14位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器CD4060，再加一級(jí)觸發(fā)器二分頻，就能夠?qū)κ⒕w振蕩器輸出的32768Hz信號(hào)進(jìn)行分頻。圖3-1所示是一種秒脈沖發(fā)生器的具體電路。圖3-1秒脈沖產(chǎn)生電路3.1.2使用器件介紹1.14位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器CD4060CD4060的引腳如圖3-2所示。圖3-2CD4060引腳排列圖CP：時(shí)鐘（計(jì)數(shù)）脈沖輸入端，下降沿有效。CP、：脈沖輸出。CP與CP相位相同，與CP相位相反。RST：異步清零端高電平有效，即該端為高電平時(shí)計(jì)數(shù)器清零，該端通常處于低電平。Q4Q10、Q12、Q13、Q14：計(jì)數(shù)器分頻器輸出。電源電壓VCC：4060為+（318）V，CD4060為+（4.55.5）V。輸入電壓：0VCC。CD4060典型傳輸延遲時(shí)間為58ns，最高工作頻率為45MHz。表3-1芯片CD4060功能表輸入輸出CPRSTXH清除↓L計(jì)數(shù)↑L保持注：X—上升沿或下降沿↓—下降沿↑—上升沿H—高電平L—低電平2．觸發(fā)器74LS74在輸入信號(hào)為單端的情況下，D觸發(fā)器用起來(lái)最為方便，其狀態(tài)方程為Qn+1=D，其輸出狀態(tài)的更新發(fā)生在CP脈沖的上升沿，故又稱為上升沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器，觸發(fā)器的狀態(tài)只取決于時(shí)鐘到來(lái)前D端的狀態(tài)，D觸發(fā)器的應(yīng)用很廣，可用作分頻、移位寄存等。這里只介紹74LS74型號(hào)的集成塊。圖3-3為雙D74LS74的引腳排列及邏輯符號(hào)。功能如表3-2。圖3-374LS74引腳排列及邏輯符號(hào)引腳功能如下：：異步預(yù)置端。低電平有效，即該端為低電平時(shí)，觸發(fā)器Q端預(yù)置高電平。：異步清零端，低電平有效，即該端為低電平時(shí)，觸發(fā)器Q端清零。CP：脈沖接收端。上升沿脈沖有效。Q：芯片脈沖的輸出端。D：脈沖狀態(tài)輸入端。芯片74LS74的典型傳輸延遲時(shí)間為19納秒，最高工作頻率33MHZ，典型總功耗為20毫瓦。表3-274LS74功能表輸入輸出CPD01××1010××0100××φφ11↑11011↑00111↓×注：X—任意態(tài)↓—高到低電平跳變↑—低到高電平跳變（）—現(xiàn)態(tài)()—次態(tài)φ—不定態(tài)從D觸發(fā)器的特性方程不難看出，只要令D=，D觸發(fā)器就可以構(gòu)成T′觸發(fā)器，即構(gòu)成D觸發(fā)器的計(jì)數(shù)形式。圖3-4（a）為D觸發(fā)器的計(jì)數(shù)形式，圖3-4（b）所示為其工作波形。圖3-4接成計(jì)數(shù)器形式的D觸發(fā)器從圖3-4（b）可以看出，每來(lái)一個(gè)CP脈沖，D觸發(fā)器就翻轉(zhuǎn)一次，顯然能實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。3.2計(jì)數(shù)器電路的設(shè)計(jì)3.2.1六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器在數(shù)字鐘電路中，秒、分計(jì)數(shù)器均為六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。如下圖3-5所示。圖3-5六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器從圖3-5看出，當(dāng)十位片為0110狀態(tài)、個(gè)位片為0000狀態(tài)時(shí)，反饋與門的輸出為1，使個(gè)、十位計(jì)數(shù)器均復(fù)位到0，從而完成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)的功能。3.2.2十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器在數(shù)字鐘電路中，時(shí)計(jì)數(shù)器為十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。如下圖3-6所示。 圖3-6十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器從圖3-6看出，當(dāng)十位片為0001狀態(tài)、個(gè)位片為0010狀態(tài)時(shí)，反饋與門的輸出為1，使個(gè)、十位計(jì)數(shù)器均復(fù)位到0，從而完成十二進(jìn)制計(jì)數(shù)的功能。3.2.3使用器件介紹1．計(jì)數(shù)器74LS290圖3-7是74LS290的外引腳圖邏輯符號(hào)。表3-3是其邏輯功能表。（a）外引腳圖（b）邏輯符號(hào)圖3-774LS290計(jì)數(shù)器引腳功能：、：異步清零端。高電平有效，即當(dāng)該兩端同時(shí)為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零，否則不能清零。在計(jì)數(shù)過(guò)程中該兩端之一必須為低電平。、：異步置9端。高電平有效。即當(dāng)該兩端同時(shí)為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器輸出置9。在計(jì)數(shù)過(guò)程中該兩端之一必須為低電平。：二進(jìn)制計(jì)數(shù)分頻器和十進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí)鐘輸入端，下降沿有效。：二五進(jìn)制計(jì)數(shù)器/分頻器時(shí)鐘輸入端，下降沿有效。、、、：計(jì)數(shù)器/分頻器輸出端。作十進(jìn)制計(jì)數(shù)時(shí)與相接；作二五進(jìn)制計(jì)數(shù)（分頻）時(shí)，與相接，計(jì)數(shù)時(shí)鐘由輸入。計(jì)數(shù)器時(shí)鐘由輸入時(shí)，也可作為二進(jìn)制計(jì)數(shù)輸出端。NC：空腳。電源電壓VCC：極限值+7V，一般使用+5V。芯片74LS290最高工作頻率32MHz，典型總功耗40mW。表3-374LS290功能表輸入輸出CP110××000011×0×0000××11×1001×0×0↓計(jì)數(shù)0×0×↓計(jì)數(shù)0××0↓計(jì)數(shù)×00×↓計(jì)數(shù)這種電路功能很強(qiáng)，可靈活地組成各種進(jìn)制計(jì)數(shù)器。在74LS290內(nèi)部有四個(gè)觸發(fā)器，第一個(gè)觸發(fā)器有獨(dú)立的時(shí)鐘輸入端（下降沿有效）和輸出端，構(gòu)成二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；其余三個(gè)觸發(fā)器以五進(jìn)制方式相連，其時(shí)鐘輸入為（下降沿有效），輸出端為、、。計(jì)數(shù)器74LS290的功能如下。（1）直接置9功能當(dāng)異步置9端和均為高電平時(shí)，不管其他輸入端的狀態(tài)如何，計(jì)數(shù)器直接置9。（2）清零功能當(dāng)、中有低電平時(shí)，若、均為高電平，則計(jì)數(shù)器完成清零功能。（3）計(jì)數(shù)功能當(dāng)、中有低電平以及、中有低電平這兩個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)，計(jì)數(shù)器可實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。2．與門集成塊74LS08如圖3-8所示74LS08集成塊的外引腳圖。圖3-874LS08外引腳圖由圖3-8可以看出，74LS08內(nèi)部有4個(gè)與門，8個(gè)輸入端，4個(gè)輸出端。每個(gè)與門都是獨(dú)立的。公式是：Y=AB。與門的邏輯功能：有0則0，全1則1。3.3譯碼顯示電路的設(shè)計(jì)3.3.1電路設(shè)計(jì)譯碼顯示電路主要由LED數(shù)碼管和BCD碼七段譯碼器兩大部分組成，如圖3-9所示，計(jì)時(shí)電路的輸出信號(hào)作為譯碼顯示電路的輸入信號(hào)，分別從七段譯碼器的A、B、C、D端輸入，從a、b、c、d、e、f、g輸出，通過(guò)LED數(shù)碼管顯示。圖3-9譯碼顯示電路3.3.2使用器件介紹1．LED數(shù)碼管LED數(shù)碼管又稱為半導(dǎo)體數(shù)碼管，它是由多個(gè)LED按分段式封裝制成的。圖3-10（a）是一個(gè)七段顯示LED數(shù)碼管外形圖。LED數(shù)碼管有兩種形式，即共陰型和共陽(yáng)型。共陰型LED數(shù)碼管，是將內(nèi)部所有LED的陰極連在一起引出來(lái)，作為公共陰極；共陽(yáng)型LED數(shù)碼管是將內(nèi)部所有LED的陽(yáng)極連在一起引出來(lái)，作為公共陽(yáng)極。具體電路如圖3-10（b）和(c)所示。圖3-10七段顯示LED數(shù)碼管因?yàn)長(zhǎng)ED工作電壓較低，工作電流也不大，所以可以直接用七段顯示譯碼器驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管。但是，要正確選擇驅(qū)動(dòng)方式。對(duì)共陰型LED數(shù)碼管，應(yīng)采用高電平驅(qū)動(dòng)方式；對(duì)共陽(yáng)型LED數(shù)碼管，應(yīng)采用低電平驅(qū)動(dòng)方式。2．七段譯碼器LED數(shù)碼管通常采用圖3-11所示的七段字形顯示方式來(lái)表示0～9十個(gè)數(shù)字。七段顯示譯碼器應(yīng)當(dāng)把輸入的BCD碼，翻譯成驅(qū)動(dòng)七段LED數(shù)碼管各對(duì)應(yīng)段所需的電平。圖3-11七段數(shù)碼管字形顯示方式74LS49是一種七段顯示譯碼器，圖3-12所示為它的邏輯符合，表3-4是它的功能表。從圖3-12看出，74LS49電路有4個(gè)譯碼輸入端D、C、B、A，1個(gè)控制輸入端，7個(gè)輸出端a～g。圖3-1274LS49邏輯符號(hào)表3-474LS49的功能表DCBAabcdefg顯示字形100001111110100010110000100101101101100111111001101000110011101011011011101100011111101111110000110001111111110011110011110100001101110110011001111000100011111011001011111100001111111110000000暗0××××0000000暗分析它的功能表可以了解其邏輯功能，以便正確使用。譯碼輸入端D、C、B、A應(yīng)當(dāng)輸入8421BCD碼，對(duì)應(yīng)每一個(gè)編碼，相應(yīng)的輸出端為高電平，以驅(qū)動(dòng)七段顯示的LED數(shù)碼管。由于電路輸出端“譯中”時(shí)為高電平，因此，應(yīng)當(dāng)選用共陰型的LED數(shù)碼管。若譯碼輸入為8421碼的禁用碼的禁用碼1010～1110，數(shù)碼管則顯示相應(yīng)的符號(hào)；若輸入為1111，數(shù)碼管各段均不發(fā)光，處于滅燈狀態(tài)。是滅燈控制器，當(dāng)=1時(shí)，譯碼器處于正常譯碼工作狀態(tài)；若=0時(shí)，不管D、C、B、A輸入什么信號(hào)，譯碼器各輸出端均為低電平，處于滅燈狀態(tài)。利用信號(hào)，可以控制數(shù)碼管按照我們的要求處于顯示或者滅燈狀態(tài)。例如用一個(gè)間歇的脈沖信號(hào)來(lái)控制，則數(shù)碼管會(huì)間歇地閃亮。如果與滅0輸出信號(hào)相配合，在多位數(shù)的顯示系統(tǒng)中，可以利用把數(shù)字前部或者尾部多余的0熄滅，既方便讀出結(jié)果，又可減少電源的消耗。3.4校時(shí)電路的設(shè)計(jì)3.4.1電路設(shè)計(jì)在剛接通電源或者時(shí)鐘走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，則需要進(jìn)行時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)。置開(kāi)關(guān)在手動(dòng)位置，分別對(duì)時(shí)、分進(jìn)行單獨(dú)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)脈沖由單次脈沖輸入。一般的單次脈沖電路存在開(kāi)關(guān)抖動(dòng)問(wèn)題，使電路無(wú)法正常工作，因此實(shí)際使用時(shí)，須對(duì)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行消除抖動(dòng)處理。通常采用基本RS觸發(fā)器構(gòu)成開(kāi)頭消抖電路。參見(jiàn)圖3-13（a）。圖3-13利用基本RS觸發(fā)器防抖動(dòng)開(kāi)關(guān)電路及工作波形原理見(jiàn)圖3-13（a）和（b）。當(dāng)按下按鈕開(kāi)關(guān)時(shí)，a端變成高電平，b端應(yīng)接地。雖然因機(jī)械彈性，b端不能立即良好接地，需要抖動(dòng)若干次才能穩(wěn)定在低電平，但只要b端出現(xiàn)了一次低電平，就已經(jīng)將基本RS觸發(fā)器置為0狀態(tài)了，多幾次抖動(dòng)也不會(huì)影響其狀態(tài)。松開(kāi)按鈕開(kāi)關(guān)時(shí)的情況類似。3.4.2基本RS觸發(fā)器的介紹校時(shí)電路中用的主要器件是基本RS觸發(fā)器，下面是對(duì)基本RS觸發(fā)器的介紹。基本RS觸發(fā)器的電路組成圖3-14(a)所示為由兩個(gè)與非門交叉連接組成的基本RS觸發(fā)器。圖3-14與非門組成的基本RS觸發(fā)器基本RS觸發(fā)器胡兩個(gè)輸入端，一個(gè)稱為Q端，另一個(gè)稱為端。在正常情況下，這兩個(gè)輸出端總是邏輯互補(bǔ)的，即一個(gè)為0狀態(tài)時(shí)，另一個(gè)為1狀態(tài)。并且規(guī)定Q=1、=0為觸發(fā)器的1狀態(tài)；Q=0、=1為觸發(fā)器的0狀態(tài)?；綬S觸發(fā)器有兩個(gè)輸入端和，稱為置0端（或復(fù)位端），稱為置1端（或置位端）?！啊焙汀啊蔽淖址?hào)上面的“-”號(hào)，表示這種觸發(fā)器輸入信號(hào)為低電平有效。圖3-14（b）所示是基本RS觸發(fā)器的邏輯符號(hào)，從圖中可看出，由于和是低電平有效，故在輸入端加“”符號(hào)?；綬S觸發(fā)器的工作原理按照輸入信號(hào)和不同狀態(tài)的組合，觸發(fā)器的輸出與輸入之間存在如下關(guān)系。（1）當(dāng)==1時(shí)，假設(shè)觸發(fā)器原來(lái)處于0狀態(tài)，即Q=0、=1。由圖3-14（a）中可以看出，門的兩個(gè)輸入端均為1，則有Q=0；Q=0反饋到門的輸入端，使得=1，觸發(fā)器保持0狀態(tài)不變。同理，當(dāng)==1時(shí)，若假設(shè)觸發(fā)器原來(lái)處于1狀態(tài)，則觸發(fā)器將保持1狀態(tài)不變。這說(shuō)明，當(dāng)==1時(shí)，觸發(fā)器能夠維持原來(lái)的狀態(tài)不變，且無(wú)論處于哪個(gè)狀態(tài)都是穩(wěn)定的。（2）當(dāng)=0、=1時(shí)，由于門的輸入端有0，其輸出端Q不管原狀態(tài)是0或是1都將為1狀態(tài)，即=1；而門因輸入端全為1，其輸出端Q為0狀態(tài)，即觸發(fā)器將為0狀態(tài)。這說(shuō)明，當(dāng)=0、=1時(shí)，不管觸發(fā)器原來(lái)的狀態(tài)如何，觸發(fā)器都將被置為0狀態(tài)，即Q=0、=1的狀態(tài)。這種情況稱為觸發(fā)器置0。（3）當(dāng)=0、=1時(shí)，由于門的輸入端Q不管原狀態(tài)是0或是1都將為1狀態(tài)，即Q=1；而門因輸入端全是1，使為0狀態(tài)。觸發(fā)器被置為1狀態(tài)，即Q=1、=0的狀態(tài)。這種情況稱為觸發(fā)器置1。（4）若=0、=0，此時(shí)將出現(xiàn)Q==1的情況，觸發(fā)器即不是0狀態(tài)，也不是1狀態(tài)。當(dāng)和端同時(shí)回到1時(shí)，觸發(fā)器究竟穩(wěn)定在哪種狀態(tài)不能預(yù)先確定。通常在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)避免和端同時(shí)為0的這種狀態(tài)?；綬S觸發(fā)器對(duì)觸發(fā)信號(hào)要求并不嚴(yán)格，只要負(fù)脈沖的持續(xù)時(shí)間大于兩個(gè)門的傳輸延遲時(shí)間即可，這樣，待兩個(gè)輸出端Q和都翻轉(zhuǎn)完畢，電路就會(huì)穩(wěn)定在新的狀態(tài)。即使觸發(fā)低電平信號(hào)消失了，電路靠?jī)蓚€(gè)門的互鎖反饋將穩(wěn)定在新?tīng)顟B(tài)上，可見(jiàn)基本RS觸發(fā)器具有記憶功能。根據(jù)上述分析，由與非門組成的基本RS觸發(fā)器的功能如表3-5所示。表3-5與非門組成的基本RS觸發(fā)器功能表根據(jù)表3-5，設(shè)觸發(fā)器初始狀態(tài)為0，給定輸入信號(hào)波形，可相應(yīng)畫出觸發(fā)器輸出端Q的波形，如圖3-15所示。圖3-15基本RS觸發(fā)器時(shí)序圖從圖中可以看出，當(dāng)觸發(fā)器的輸入==0時(shí)，Q==1；接著同時(shí)出現(xiàn)==1時(shí)，則Q和的狀態(tài)不能預(yù)先確定，通常用虛線或陰影注明，以表示觸發(fā)器處于不定狀態(tài)。直至輸入信號(hào)出現(xiàn)置0或置1信號(hào)時(shí)，輸出端的波形才確定。3.5整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路的設(shè)計(jì)3．5．1電路設(shè)計(jì)如下圖3-16所示。當(dāng)計(jì)數(shù)到整點(diǎn)的前5秒鐘，此時(shí)應(yīng)該準(zhǔn)備報(bào)時(shí)。當(dāng)分計(jì)到59分時(shí)，將分觸發(fā)器QH置1，而等到秒計(jì)數(shù)到55秒時(shí)，將秒觸發(fā)器QL置1，然后通過(guò)QL與QH相“與”后再和1s標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)相“與”而去控制低音喇叭鳴叫，直至59秒時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)，使QL清0，停止低音鳴叫，同時(shí)59秒信號(hào)的反相又和QH相“與”后去控制高音喇叭鳴叫。當(dāng)分秒從59分55秒計(jì)到00：00時(shí)，鳴叫結(jié)束，完成整點(diǎn)報(bào)時(shí)。圖3-16整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路3．5．2使用器件介紹1．與非門集成塊74LS0074LS00集成塊的引腳排列如圖3-17所示。圖3-17四2輸入端與非門74LS00從圖3-17中可以看出，74LS00集成塊包含四個(gè)獨(dú)立的與非門，并且是兩輸入一輸出，公式是Y=。2．與非門集成塊74LS2074LS20集成塊的引腳排列如下圖3-18所示。圖3-18雙四輸入端與非門74LS20由圖3-18中可以看出，74LS20集成塊包含兩個(gè)獨(dú)立的與非門，并且是四輸入一輸出，公式是Y=。3.非門集成塊74LS0474LS04集成塊的引腳排列如下圖3-19所示。圖3-19六反相器74LS04從圖3-19中可以看出，74LS04集成塊包含6個(gè)獨(dú)立的非門，且是一輸入一輸出，公式是Y=。3.6鳴叫電路的設(shè)計(jì)鳴叫電路由高、低兩種頻率通過(guò)或門去驅(qū)動(dòng)一個(gè)三極管，帶動(dòng)喇叭鳴叫。1kHz和500Hz從晶振分頻器近似獲得。如上圖3-16所示，圖中CD4060分頻器輸出端和。輸出頻率為1024Hz，為512Hz。第4章整機(jī)電路的工作原理數(shù)字鐘的整機(jī)原理圖見(jiàn)附錄2,其工作原理如下:(1)由開(kāi)關(guān)K1、K2同時(shí)打到自動(dòng)位置：由石英晶體振蕩器產(chǎn)生的Hz頻率經(jīng)過(guò)分頻器CD4060的分頻和一級(jí)觸發(fā)器74LS74的2分頻得到1Hz的秒脈沖，輸入到秒個(gè)位74LS290芯片的端，通過(guò)相應(yīng)地譯碼器74LS49顯示計(jì)數(shù)。當(dāng)秒計(jì)數(shù)器達(dá)到“60”時(shí)，通過(guò)與門74LS08自動(dòng)清零重新計(jì)數(shù)并向分計(jì)數(shù)器74LS290的端進(jìn)位，分計(jì)數(shù)器通過(guò)相應(yīng)地譯碼器74LS49顯示數(shù)字。當(dāng)分計(jì)數(shù)器達(dá)到“60”時(shí)，通過(guò)與門74LS08自動(dòng)清零并向時(shí)計(jì)數(shù)器個(gè)位74LS290的端進(jìn)位，時(shí)計(jì)數(shù)器通過(guò)相應(yīng)地譯碼器顯示數(shù)字。當(dāng)時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)到“12”時(shí)，清零端自動(dòng)清零。完成12小時(shí)的計(jì)時(shí)。在計(jì)時(shí)的過(guò)程中，當(dāng)分計(jì)到“59”分時(shí)，將分觸發(fā)器QH置1，而等到秒計(jì)數(shù)到“55”秒時(shí)，將秒觸發(fā)器QL置1，然后通過(guò)QL與QH相“與”后和1s標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)相“與”而去控制低音喇叭鳴叫，直至59秒時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)，使QL清0，停止低音鳴叫，同時(shí)59秒信號(hào)的反相又和QH相“與”后去控制高音喇叭鳴叫。當(dāng)分秒從59分55秒計(jì)到00：00時(shí)，鳴叫結(jié)束，完成整點(diǎn)報(bào)時(shí)。(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)K1打到手動(dòng)位置時(shí)：按一次按鈕開(kāi)關(guān)產(chǎn)生一個(gè)單次脈沖，對(duì)分進(jìn)行校正。同理，當(dāng)開(kāi)關(guān)K2打到手動(dòng)位置時(shí)，是進(jìn)行的時(shí)校?？偨Y(jié)本次設(shè)計(jì)的最大特色是充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性，以學(xué)生為主體，在其能力所及范圍內(nèi)，反復(fù)思考，大量參閱文獻(xiàn)和資料，充分發(fā)揮，結(jié)合實(shí)際情況，獨(dú)立、創(chuàng)造性地進(jìn)行邏輯電路的設(shè)計(jì)，然后確定方案，設(shè)計(jì)出電路圖。本次設(shè)計(jì)的數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)顯示秒、分、時(shí)的的計(jì)時(shí)裝置，并且在電路中加了校時(shí)電路和整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路，能夠分別對(duì)時(shí)、分進(jìn)行校正和整點(diǎn)報(bào)時(shí)，運(yùn)用了多種不同的集成芯片，如74LS290、74LS49、CD4060等。在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以看出，要掌握分析數(shù)字電路系統(tǒng)功能的方法，必須熟悉常用數(shù)字電路集成器件的功能及其基本應(yīng)用。隨著時(shí)代的發(fā)展，數(shù)字鐘已逐漸取代了傳統(tǒng)的機(jī)械鐘，它與機(jī)械鐘相比，具有走時(shí)準(zhǔn)確、顯示直觀、無(wú)機(jī)械傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用，為人們生活帶來(lái)了極大的方便，而且擴(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。本次設(shè)計(jì)的數(shù)字鐘還有些不足之處，還可以在其之上加以改進(jìn)，使功能更加完善，比如對(duì)秒的校正、語(yǔ)音整點(diǎn)報(bào)時(shí)等。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，進(jìn)一步鞏固和加強(qiáng)了數(shù)字電子技術(shù)理論知識(shí)，也提高了在數(shù)字集成電路應(yīng)用方面的實(shí)踐技能，培養(yǎng)了綜合運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。致謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利的完成，在此我要特別感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)輔導(dǎo)老師王萍。作為一個(gè)大專生，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，王萍老師在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，做電子文檔等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。然后還要感謝大學(xué)所有的老師，為我們打下了應(yīng)用電子專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。最后感謝學(xué)院對(duì)我的大力栽培。參考文獻(xiàn)[1]徐磊，楊錚.電工、電子技術(shù)實(shí)習(xí)與課程設(shè)計(jì).北京：中國(guó)電力出版社，2005年[2]張存禮，韓愛(ài)娟.電子技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn).北京：北京師范大學(xué)出版社，2004年[3]華永平，陳松.電子線路課程設(shè)計(jì).南京：東南大學(xué)出版社，2002年[4]廖先蕓.電子技術(shù)實(shí)踐與訓(xùn)練.北京：高等教育出版社，2005年[5]邱寄帆，唐程山.數(shù)字電子技術(shù).北京：人民郵電出版社，2005年[6]邱寄帆，唐程山.數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與綜合實(shí)訓(xùn).北京：人民郵電出版社，2005年四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第24頁(yè)共24頁(yè)附錄1集成塊引腳排列圖

附錄2數(shù)字鐘整機(jī)電路圖基于C8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營(yíng)養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開(kāi)發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測(cè)儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開(kāi)發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測(cè)儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量?jī)x的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測(cè)儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測(cè)性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測(cè)微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測(cè)基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測(cè)量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測(cè)量?jī)x的研制基于單片機(jī)的紅外測(cè)油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測(cè)漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無(wú)功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號(hào)的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動(dòng)譯碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)基于Cygnal單片機(jī)的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機(jī)的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)與Internet互聯(lián)的研究與實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機(jī)控制器的研究基于單片機(jī)γ-免疫計(jì)數(shù)器自動(dòng)換樣功能的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)嵌入式以太網(wǎng)防盜報(bào)警系統(tǒng)基于51單片機(jī)的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在擠壓機(jī)上的應(yīng)用MSP430單片機(jī)在智能水表系統(tǒng)上的研究與應(yīng)用基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用單片機(jī)在高樓恒