科技信息 高校理科研究 动态显示数字时钟昀设计 襄樊职业技术学院机械电子信息工程学院 池雪莲 [摘要】本文设计了一种全部使用CMOS集成电路组成的动态扫描数字时钟。其整机功耗低，可靠性高，实验效果好，并且用到了 数字电路各部分知识，非常适合学生做课程综合实训。 [关键词】动态扫描数字时钟设计安装 数字电路时钟实验电路的设计方案种类很多，但大多是静态显示 电路。本设计是一种动态显示的数字时钟，使用4位LED数码管，可 显示小时和分钟，电路功耗低、显示器件寿命长；采用4．19MHz晶振 作为时基，计时非常准确；用加速输入脉的方法进行调时．调分，使时 间调整更加方便准确；全部使用CMOS集成电路，减少整机助耗．提高 了口I靠性；虽然动态扫描显爪的电路相对比较复杂。但作为实验电路， 它用到数字电路各部分知识，如振荡电路、分频电路、计数电路、译码 电路、动态显示电路及控制电路等，对于刚刚学习过电子技术基础的学 生来说。是非常适合的，对电子爱好者学习电子电路设计也是很适用 的。 一、电路组成及工作原理 图1为时钟电路的原理图。整个电路可按功能分为1Hz信号发生 电路、计数电路、译码电路、动态扫描显示电路及调时、调分控制电路这 五部分。 图1动态扫描时钟电路原理图 1．IHz信号发生电路 这部分电路由4060和4040这两块cMOS集成块以及4．19MHz晶 体振荡器组成。4060和4040都是14位分频器，但是4060的内部，在 (1 o)和(11)脚之问有一个非门，这个tEf-I与品振、R1l、cl、c2组成振荡 器，产生4194304Hz的脉冲，经4060的14分频，再经4040的8分频， 从4040的(13)脚输出1Hz信号。同时在u2的(7)脚输出64Hz信号， (9)脚输出128Hz信号：IHz信号供给计数电路。同时经IJl2D．作为显示 器“冒号”闪烁的驱动信号。64}Iz和128Hzl"吉"号供给动态扫描电路使用。 2．计数电路 计数电路由3片4518和l片408l组成。4518双是十进制BCD计 数器，町以以BCD码的计数方式记录输入脉冲的个数，还口f以用处理 复位端的方法变成为2到9进制的计数器；用一块4518中的两个计数 器，町以接成2到100进制的计数器。这里，秒、分、时计数分别用I片 4518和1片与门构成六十进制或一十四进制的计数电路。分、时计数信 号经过控制电路向E传递。以秒信号计数为例，秒信号由U4A4518的 (2)脚输入，分计时信号由与门U12C(4081)的(10)脚输出。 3．四个位动态扫描电路 这部分电路由两片4539和一片4555构成。4530为双四选一电路。 4555为双阳路数据分配器二从“Hz、128Hz信号产生电路中，4040的 (7)、(9)脚引出的时序控制信号决定了在每一个瞬间，两个4539和 4555输出时计数器“时十位”、“时个位”还是“分个位”的输出信号。两 个4539的四个输出端和4555的输出端分时轮流输出这四个“位”的信 号，从而实现r动态于1描。 4．译码、驱动、显示郎分 该电路中，SM420564型芯片时4位共阴极LED动态数码显示器， 器段驱动电流为5 mA～10 mA，故町由4543七段译码器直接驱动。又 因本设计为四化共阴极动态扫描．所以位驱动电流要求较大，这里用 4069作为位反相驱动器。 一104— 万方数据 5．控制部分 本电路的控制即为调整分和时的电路，只要按住调时按钮(分为s2 按钮，时为sl按钮)i显示器卜．的分(时)显示数字就会不断地加l，每秒 加一次。当加的数字到位后松开按钮即调整完毕。 调整电路由4085(双与或非f-1)、-IE-f-I、按钮、电阻、电容组成，其原 理为(以分调整为例)：当不按按钮s2时，jF4-J U9B输出端为高电平。与 或¨的输出端输出的是从秒计时电路引来的分计时信号．此时为时钟 正常T作状态。但按下按钮时，非f J的输入端为高电平，与或fj的输出 端输出的是iHz的秒计时信号，此时分为调整状态，c4为去抖动电容。 二、安装与调试 本电路虽较为复杂，但结构紧凑，几片集成块几乎都已物尽其用。 制作时最好先做好PCB板．排板时要注意元件之间的fu】隔，不要太近， 以免影响安装。整个电路可安装在一一块6锄×8m的印刷电路板上。 装配时只要元件位置捕放IF确。无虚焊，则不需特别的调试，即可 一次成功。肉4000、4500系列是CMOS集成块，其工作电压为3V一 18V，所以只要适当调整电压，就可以调整显示器的亮度，但调整时要注 意整机电流不要超过130mA。 参考文献 [1]谢自美．电子线路设计实验测试(第二版)．武汉：华中科技大学 出版社。2002． [2],E--l-电路大全(A订本)．北京：中国计量出版社，1991． [3]荀殿栋，程宗汇．实用数字电路设计手册．北京：电子工业出版社， 1995 [4]康华光．电子技术基础(第四版)．北京：高等教育出版社，1999． [5]赵保经．中国集成电路大全CMOS集成电路分册．北京：国W'r- 业出版社．1985． 

动态显示数字时钟的设计 作者： 池雪莲 作者单位： 刊名： 襄樊职业技术学院机械电子信息工程学院 科技信息 英文刊名： SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)： 2010，""(12) 0次 被引用次数： 参考文献(5条) 1.谢自美 电子线路设计实验测试 2002 2.电子电路大全(合订本) 1991 3.荀殿栋.程宗汇 实用数字电路设计手册 1995 4.康华光 电子技术基础 1999 5.赵保经 中国集成电路大全CMOS集成电路分册 1985 相似文献(1条) 1.期刊论文 梁芳.LIANG Fang 一种MCS51的可扩展应用系统实现 -电脑知识与技术(学术交流)2007,2(7) 文中从MCS51应用系统设计"宁软勿硬"的基本原则出发,论述了软件译码、动态扫描显示的硬件实现以及键盘扫描方案,给出了程序设计流程与汇编实 现;并以之为基础,实现了数字时钟的设计.文中所用实现的89c51应用系统,且具有较好的扩展性与移植性. 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_kjxx201012081.aspx 授权使用：山东工商学院(sdgsxy)，授权号：8270dce0-9b9e-4209-b5a6-9e1d0173f6c8 下载时间：2010年10月28日