10.3 实例综合分析——数字钟（课件）-高二《电子技术基础与技能》同步教学（人邮版）

10.3 实例综合分析——数字钟 10.3.1 电路组成 数字钟的电路原理如图10.17所示，它主要由振荡器、分频器、时计数器、分计数器、秒计数器、译码显示电路和校时电路组成。 图10.17 数字钟电路原理图 1．振荡器 振荡器是数字钟的核心，电路中选用了555定时器与RC来构成多谐振荡器电路，振荡频率为103Hz。 2．分频器 分频器的功能是产生标准脉冲信号。 它由三片集成计数器74LS90级联完成其功能。每片74LS90均接成十分频器，三片74LS90级联后，当输入为103Hz脉冲信号时，经过分频器可获得1Hz的标准秒脉冲。 3．时、分、秒计数器 分和秒计数器均为六十进制计数器，选用了集成计数器74LS92作十位的计数器，将74LS92的QA与B端相连，计数脉冲从A端输入，则74LS92的QC、QB、QA的输出为六进制计数器。 集成计数器74LS90作个位的计数器，其QC、QB、QA的输出为六进制计数器。两片计数器进行级联组成了六十进制计数器。 时计数器为十二进制计数器，选用了同步二进制可逆计数器74LS191和双D触发器74LS74。74LS191作时个位计数器，有0～9十个状态，当74LS191的QD、QC、QB、QA输出为1010时，与非门输出低电平加到74LS191的LD端，QD、QC、QB、QA输出均被置0，与非门输出还作为进位脉冲加至D触发器74LS74的CP端。因时计数器的十位只有0和1两种状态，所以十位上选用的是双D触发器74LS74。 4．译码显示电路 译码显示电路的作用是将时、分、秒计数器输出的4位二进制代码翻译并显示出相对应十进制数的状态。 电路中选用了74LS48及共阴极数码管BS202构成译码显示电路。 5．校时电路 当数字钟接通电源或者出现误差时，均需要校正时间。校时电路只有分和小时的校正。 通常对校时电路的要求是：在进行小时校正时不影响分和秒的正常计数，同理，在进行分校正时不影响秒的正常计数。 数字钟校正电路采用的是“快校时”方式，通过对校时开关S1或校分开关S2的控制，使校时脉冲进入校时电路或校分电路时，计数器对校时脉冲进行计数，当计到需要校正的时间后，再使计数器转入正常的计数状态。 校时开关的功能为S2S1=11，计数；S2S1=10，校分；S2S1=01，校时。 10.3.2 电路工作原理简介 电路接通电源后，振荡器开始工作，产生稳定的高频信号103Hz，作为数字钟的时间基准。 经三片74LS90构成的分频器分频后，输出数字钟所需的1Hz标准脉冲。 与此同时，秒计数器不停地循环计数，当秒计数器计满60后向分计数器进位；分计数器计满60后向小时计数器进位；小时计数器按照“12翻1”的规律计数。 计数器的输出分别经译码器送入显示器显示。计时出现误差时，可以用校时电路进行校正。 10.4 技能训练：555定时器的应用 学习目标 熟悉555定时器的功能。 学会555定时器构成单稳态的方法及暂态时间测算、调整方法。 清楚由555定时器构成多谐振荡器的方法及定时元件RC对振荡周期和脉冲宽度的影响。 情景模拟 天黑了，楼道的灯没有亮。懂电的张师傅对此进行了检查，通过测试发现是灯的自动控制电路中555芯片坏了，如图10.18所示。 张师傅是如何检查出555芯片坏了的呢？下面我们一起学习555芯片功能测试的方法。 图10.18 555定时器应用实验情景模拟示意图 基础知识 555定时器是一种中规模集成电路，只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以方便地构成单稳态触发器、多谐振荡器等电路。 该器件的电源电压为4.5V～18V，驱动电流大，一般为200mA，能与TTL、CMOS逻辑电平兼容。555定时器引脚排列图如图10.19所示。 图10.19 555定时器引脚排列图 利用555定时器接成简单实用的节电灯电路，如图10.21所示。 利用555定时器和R1、R2、C2组成单稳态电路。 其中二极管VD1选用1N4001或1N14007，继电器选用5V中体积最小的即可。 按下AN，2脚接地，使555置位，J吸合，发光二极管亮。 经过大约1min（tw≈1.1R1C2）的暂态时间，555定时器复位，J释放，发光二极管自灭，达到节电的目的。 暂态时间可通过调节R1C2时间常数来改变。 此电路如将发光二极管换成灯