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校时、校分、校秒。扩展电路必须在主体电路正常运行的情况下才能进行扩展功能。
32单元电路的设计
数字电子钟的设计方法很多种,例如,可用中小规模集成电路组成电子钟;也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟;还可以利用单片机来实现电子钟等。
在本次设计,电路是由许多单元电路组成的,因此首先必须对各个单元电路进行设计。
321主体电路部分
主体电路部分的电路主要由振荡电路、计数电路、显示电路以及校时电路四大部分组成。下面将对各部分电路进行设计。
振荡电路
振荡电路由振荡器和分频器产生1Hz时钟脉冲和扩展部分所需的频率,下面对振荡器和分频器两部分进行介绍。(1)振荡器
数字电路中的时钟是由振荡器产生的,振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精度决定了数字钟计时的准确程度,一般来说,振荡器的频率越高,计时精度越高。它利用某种反馈方式产生时钟信号。对数字电路来说,振荡器的输出的幅度范围为0v5v的方波信号而不是锯齿波、三角波或其他形式。典型的振荡器是弛豫振荡器,它通过一个RC网络将反相器的输出反馈回来并存在一定的工作延迟时间。基本的电路如图2所示。
图2在上述电路中,RIC网络由第一个反相器驱动,具有RC特性曲线的响应信号被反馈给反相器的输入。当电容上的电压达到施密特触发器输入反相器的门限电压的时候,反相器的状态发生改变,并输出一个新的电压值。这个输出电压经过一定的延迟时间再次
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通过RIC反馈回来,直到电容电压再次达到门限电压为止。用施密特触发器输入器件(如74HC04),但是由于电容的参考电压在每个临界点都要
发生变化,所以施密特触发器不是必需的。由于电容与输出相连,每次状态改变时,电容的充电电压会超过5V。从这一点来说,输出电压会改变电容的充电电压,直到电容两端的电压变为74HC04的门限电压(25V)为止。振荡器输出状态的改变发生在电容上的电压达到25V时。
弛豫振荡器对许多低成本而精度要求又不高的场所非常适合,但是并不推荐在任何有精度要求的实际应用电路采用它。
如果想要获得高的精度,就应该在振荡电路中使用石英晶体作振源。在数字钟的设计与制作中应采用石英晶体振荡器,因为石英晶体具有压电效应,是一个压电器件。r
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