動態(tài)掃描數(shù)字鐘電路設計與制作

(2)“時”.“分”.“秒”計數(shù)器設計

把CD4518 內部的兩個十進制計數(shù)器級聯(lián)構成100 進制計數(shù)器，然后通過反饋法實現(xiàn)60進制計數(shù)器，電路如圖4 所示.圖中，QD1,QC1,QB1,QA1 為秒個位的二進制BCD 碼，QD2,QC2,QB2,QA2 為秒十位上六進制BCD碼，當十位要顯示十進制6時即0110,此時QC2.QB2均為1,經(jīng)CD4081(42輸入與門)輸出也為高電平，其他時候為低電平，利用這個脈沖信號給十位計數(shù)器清零，同時這個脈沖信號也是分脈沖的輸入信號.

分計數(shù)器與秒計數(shù)器電路完全相同，只是脈沖輸入不同，秒計數(shù)器是1 Hz,而分計數(shù)器是1 60 Hz.

時計數(shù)器為24 進制計數(shù)器，設計原理與分秒計數(shù)器相同，不同之處在于反饋清零的狀態(tài)不同，當十位(顯示2).個位為0100(顯示4)時對計數(shù)器全部清零.把QB2 和QC1 通過CD4081 相與送給兩個十進制計數(shù)器的復位端即可.

1.3 數(shù)碼顯示及動態(tài)掃描電路

數(shù)碼顯示器采用共陰極LED數(shù)碼管.譯碼顯示驅動電路選用BCD-7 段鎖存譯碼/驅動器CD4511.數(shù)碼管多位顯示是可以采用兩種驅動方式：一種是靜態(tài)驅動，靜態(tài)驅動方式是對各位顯示器連續(xù)地施以驅動電壓，使顯示器持續(xù)點亮的方法.每一位顯示器都要配備一套包括計數(shù)器.譯碼器和驅動電路.靜態(tài)驅動的原理相對簡單，適用于位數(shù)不多的場合.當位數(shù)較多時，使用元器件增加，功耗也大.另外一種方式為動態(tài)驅動，動態(tài)驅動方式是用掃描方式讓各位數(shù)碼管按一定順序輪流顯示的方法，其優(yōu)點：第一，能降低功耗，這對電池供電的便攜式數(shù)字儀表尤為重要;第二，各位顯示器共用一個譯碼器，節(jié)省了譯碼器的數(shù)量，減少連線;第三，能輸出多路BCD 碼，容易和計算機相連.只要掃描頻率足夠高，由于人眼的暫留效應就觀察不到閃爍現(xiàn)象.

動態(tài)掃描的總體特點是位掃描，段選通驅動.本次設計采用動態(tài)掃描方式，兩位LED 顯示器動態(tài)驅動原理圖如圖5所示.

采用脈沖分配器CD4022 產(chǎn)生動態(tài)掃描信號DS0~DS5,這6 個信號在同一時刻只有一個為高電平，利用DS0~DS5 控制模擬開關CD4066,當某個掃描信號為高時，所控制的四路模擬開關導通，從而把對應計數(shù)器的數(shù)據(jù)送給譯碼驅動電路，同時掃描信號要選通對應的數(shù)碼管顯示相應的數(shù)據(jù).由于采用的是共陰極數(shù)碼管，因此掃描信號通過達林頓晶體管整列MC1413 才能選通對應數(shù)碼管，當某掃描信號為高時，經(jīng)過MC1413 輸出后變?yōu)榈碗娖剿鶎獢?shù)碼管被點亮.脈沖分配器CD4022 的輸入脈沖CP 的頻率應該足夠高，這里選用512 Hz(由4060第13腳提供).

1.4 校時電路

校時是數(shù)字鐘應具備的基本功能，當數(shù)字鐘接通電源或有時.分.秒等校正功能.為使電路簡單，這里只進行分和時的校正.校正電路的要求在校正時位時不影響分和秒的正常計數(shù)，在校正分位時不影響秒和時的正常計數(shù).

校準的方法很多，常用的有“快速校時法”.校時電路原路圖如圖6所示.

2 結語

數(shù)字鐘電路的設計，涉及模擬電子技術.數(shù)字電子技術等多方面知識，將其列入自主實驗內容，克服了以往實踐教學形式單一.內容簡單枯燥的缺點[8].實驗過程中要求獨立完成設計.可以采用萬能板焊接完成數(shù)字鐘電路的制作，也可以繪制PCB電路圖采用熱轉印的方法自制PCB電路板完成該電路的制作.