數(shù)字鐘實驗電路的設計方案分析

在電子技術(shù)實驗教學中，構(gòu)建學生的電路設計理念，提高學生的電路設計能力，是教學的根本目的和核心內(nèi)容。數(shù)字鐘電路的設計和仿真，涉及模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等多方面知識，能夠體現(xiàn)實驗者的理論功底和設計水平，是電子設計和仿真教學的典型案例。文中采用了555 定時器電路、計數(shù)電路、譯碼電路、顯示電路和時鐘校正電路，來實現(xiàn)該電路。
　　1 系統(tǒng)設計方案
　　數(shù)字鐘由振蕩器、分頻器、計時電路、譯碼顯示電路等組成［1-3］。振蕩器是數(shù)字鐘的核心，提供一定頻率的方波信號；分頻器的作用是進行頻率變換，產(chǎn)生頻率為1 Hz 的秒信號，作為是整個系統(tǒng)的時基信號； 計時電路是將時基信號進行計數(shù)；譯碼顯示電路的作用是顯示時、分、秒時間；校正電路用來對時、分進行校對調(diào)整。其總體結(jié)構(gòu)圖，如圖1 所示。
　　
　　2 子系統(tǒng)的實現(xiàn)
　　2.1 振蕩器
　　本系統(tǒng)的振蕩器采用由555 定時器與RC 組成的多諧振蕩器來實現(xiàn)， 如圖2 所示即為產(chǎn)生1 kHz 時鐘信號的電路圖。此多諧振蕩器雖然產(chǎn)生的脈沖誤差較大，但設計方案快捷、易于實現(xiàn)、受電源電壓和溫度變化的影響很?。?］。
　　
　　2.2 分頻器
　　由于振蕩器產(chǎn)生的頻率高， 要得到標準的秒信號，就需要對所得到的信號進行分頻。在此電路中，分頻器的功能主要有兩個：1） 產(chǎn)生標準脈沖信號；2） 提供電路工作需要的信號，比如擴展電路需要的信號。通常實現(xiàn)分頻器的電路是計數(shù)器電路，選擇74LS160 十進制計數(shù)器來完成上述功能［5］。如圖3 所示，555 定時器產(chǎn)生1 kHz 的信號，經(jīng)過3 次1/10 分頻后得到1 Hz 的脈沖信號， 為秒個位提供標準秒脈沖信號。