要求:設計一簡易的計時裝置。能顯示“小時”(0~23 時)、分(0~59 分)和秒(0~59 秒)。小時、分、 秒的十位的零均不予以現實。
“時、分、秒”計時器采用 CD4518 分別構成二十四進制(”時”計時器)和六十進制(“分、秒” 計時器)計數器,一個 4518 芯片里有 2 個十進制計數器,采用異步計數,反饋置零的方法即可達到 60 進 制的計數器。
在剛接通電源或者時鐘走時出現誤差時,則需要進行時間的校準。置開關在手動位置,分別對“時、 分”單獨計數,計數脈沖由單次脈沖或連續脈沖輸入。校時電路由與非門和兩個開關組成,實現“時、分” 的校準。
2KHz 的脈沖,然后用 CD4518 進行分頻,在分頻電路中先進行三次 10 分頻,CD4518 使用 EN 使能端進行分 頻,然后進行 2 分頻,用 CP 脈沖端,使頻率分到1Hz。
計數原理:時間計數電路由秒個位和秒十位計數器,分個位和分十位計數器及時個位和時十位計數器 電路構成,其中秒個位和秒十位計數器,分個位和分十位計數器為 60 進制計數器,而根據設計要求,時個位和時十位計數器為 24 進制計數器。
CD4518 是二、十進制(8421 編碼)同步加計數器,內含兩個單元的加計數器。每單個單元有兩個時 鐘輸入端 CLK 和 EN,可用時鐘脈沖的上升沿或下降沿觸發。可知,若用 ENABLE 信號下降沿觸發,觸發信 號由 EN 端輸入,CLK 端置“0”;若用 CL℃K 信號上升沿觸發,觸發信號由 CL℃K 端輸入,ENABLE 端置“1”。 RESET 端是清零端,RESET 端置“1”時,計數器各端輸出端 Q1~Q4 均為“0”,只有 RESET 端置“0”時, CD4518 才開始計數。CD4518 是一個同步加計數器,在一個封裝中含有兩個可互換二/十進制計數器,其功 能引腳分別為 1~7 和 9~{15}。該 CD4518 計數器是單路系列脈沖輸入(1 腳或 2 腳;9 腳或10 腳),4
路 BCD 碼信號輸出(3 腳~6 腳;{11}腳~{14}腳)。
CD4518 采用并行進位方式,只要輸入一個時鐘脈沖,計數單元 Q1 翻轉一次;當 Q1 為 1,Q4 為 0 時, 每輸入一個時鐘脈沖,計數單元 Q2 翻轉一次;當Q1=Q2=1 時,每輸入一個時鐘脈沖 Q3 翻轉一次;當 Q1=Q2=Q3=1 或 Q1=Q4=1 時,每輸入一個時鐘脈沖 Q4 翻轉一次。這樣從初始狀態(“0”態)開始計數,每 輸入 10 個時鐘脈沖,計數單元便自動恢復到“0”態。若將第一個加計數器的輸出端 Q4A 作為第二個加計 數器的輸入端 ENB 的時鐘脈沖信號,便可組成兩位8421 編碼計數器,依次下去可以進行多位串行計數。
CD4518 有兩個時鐘輸入端 CP 和 EN,若用時鐘上升沿觸發,信號由 CP 輸入,此時 EN 端為高電平(1),
若用時鐘下降沿觸發,信號由 EN 輸入,此時 CP 端為低電平(0),同時復位端 Cr 也保持低電平(0), 只有滿足了這些條件時,電路才會處于計數狀態,否則沒辦法工作。

圖 2.1.2-1 74LS00 引腳圖 圖 2.1.2-2 74LS00 符號
部為高電平時,輸出端才是低電平(即有“0”得“1”,全“1”得“0”)。其邏輯表達式為Y = AB 。
圖 2.3-1(a)是共陰式 LED 數碼管的原理圖,圖 2.3-1(b)是其表示符號。使用時,公共陰極接地,7 個 陽極 a~g 由相應的 BCD 七段譯碼器來驅動(控制),如圖 2.3-1(c)所示。圖中,電阻是上拉電阻,也稱限流 電阻,當譯碼器內部帶有上拉電阻時,則可省去。數字顯示譯碼器的種類很多,現已有將計數器、鎖存器、 譯碼驅動電路集于一體的集成器件,還有連同數碼顯示器也集成在一起的電路可供選用。示),也稱 4—7 譯碼器。若用它驅動共陰 LED 數碼管,則輸出應為高有效,即輸出為高(1)時,相應顯示 段發光。例如,當輸入 8421 碼 DCBA=O100 時,應顯示,即要求同時點亮 b、c、f、g 段,熄滅 a、d、e 段, 故譯碼器的輸出應 Fa~Fg=0110011,這也是一組代碼,常稱為段碼。同理,根據組成 0~9 這 10 個字形的要 求可以列出 8421BCD 七段譯碼器的真值表。


工作原理:在電源與地之間加上電壓,當 5 腳懸空時,則電壓比較器 C1 的同相輸入端的電壓為 2VCC/3,C2 的反 相輸入端的電壓為 VCC/3。若觸發輸入端 TR 的電壓小于 VCC/3,則比較器 C2 的輸出為 0,可使 RS 觸發器 置 1,使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3,同時 TR 端的電壓大于 VCC/3,則 C1 的輸 出為 0,C2 的輸出為 1,可將 RS 觸發器置 0,使輸出為低電平。
端,只需分別連到 BCD-SEG 的四邊即可;7 是置位端,連到地線或者懸掛,因為秒的個位是十進制,不需要 使用置位;4518 輸出端的最后一個(也就是每片計數器的 Q3 端)可以用作級聯,用來給下一芯片使能, 所以將 6 連到 10,此時十位計數器是依據個位計數器是否進位來判斷是否計時,所以十位的時鐘輸入不需 要。要達到 60 進制,則十位就是 6 進制,只需要把十進制的”6”這個輸出結果引出即可,8421 編碼可知
0110 為 6,所以只需要把十位的 Q2 和 Q1 引出即可,將這兩個引出端連接到一個與門再反饋到十位的置位 端 MR 即可。

“分”計數器與“秒”的相同,但要注意“秒”和“分”之間的聯接,當“秒”記滿 60 過后,“秒” 的十位產生進位信號,只需把這個進位信號引入到“分”計數器的個位的 CLK 端即可。

“時”計數器在實現上和前兩個計數器無非大同小異,只是需要把進制設計為 24,把十位的“2”和 個位的“4”形成與門送入各位和十位的重置端 MR即可。

在剛接通電源或者時鐘走時出現誤差時,則需要進行時間的校準。置開關在手動位置,分別對“時、 分”單獨計數,計數脈沖由單次脈沖或連續脈沖輸入。有與非門和兩個開關組成,實現“時、分”的校準。 當校時開關扳倒右端時,前一個的計時器進位信號送到“分”或“時”計數器的個位 CP 端,進行“時” 計數器和“分”計數器的正常計時。


安裝過程初始階段,秒的個位及十位在調試過程中出現了數字顯示不全的現象。在連接六進制的過程 中,發現電路只能 4、5 的跳動,后經發現是由于接到與非門的引腳接錯一根所至,經糾正后能正常顯示。 在連接六進制、十進制、六十進制的進位及十二進制的接法中,要熟悉邏輯電路及其芯片各引腳的功能, 那么在電路出錯時便能準確地找出錯誤所在并及時糾正了。通過安裝以及調試過程,最后連接出了可正常 顯示“秒"、“分"、“時”的電子鐘。


“秒”計數器設計時,要注意 Q0-Q3 和 BCD-SEG 的連接引腳,容易顛倒連線導致顯數不正確。同時注 意要將十位的 CLK 接地,不能懸掛。
數字時鐘.zip
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