数字钟的设计与制作

一、设计目的 1.?????? 熟悉集成电路的引脚安排。 2.?????? 掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。 3.?????? 了解面包板结构及其接线方法。 4.?????? 了解数字钟的组成及工作原理。 5.?????? 熟悉数字钟的设计与制作。 二、设计要求 1．设计指标 ?? 时间以24小时为一个周期； ?? 显示时、分、秒； ?? 有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间； ?? 计时过程具有报时功能，当时间到达整点前5秒进行蜂鸣报时； ?? 为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。 2．设计要求 ?? 画出电路原理图（或仿真电路图）； ?? 元器件及参数选择； ?? 电路仿真与调试； ?? PCB文件生成与打印输出。 3．制作要求? 自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。 4．编写设计报告? 写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 ?2．数字钟的工作原理 １）晶体振荡器电路 晶体振荡器是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。 图3-2所示电路通过ＣＭＯＳ非门构成的输出为方波的数字式晶体振荡电路，这个电路中，ＣＭＯＳ非门Ｕ１与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，Ｕ２实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电? 阻Ｒ１为非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容Ｃ１、Ｃ２与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个１８０度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。 晶体XTAL的频率选为32768HZ。该元件专为数字钟电路而设计，其频率较低，有利于减少分频器级数。 从有关手册中，可查得C1、C2均为30pF。当要求频率准确度和稳定度更高时，还可接入校正电容并采取温度补偿措施。 由于CMOS电路的输入阻抗极高，因此反馈电阻R1可选为10MΩ。较高的反馈电阻有利于提高振荡频率的稳定性。