自制数字钟集成电路芯片的选择方案和论证53.1

并且由于集成电路技术的发展，特别是MOS集成电路技术的发展，数字电子钟具有体积小、功耗低、计时准确、性能稳定、维护方便等优点。 内容摘要：数字时钟是一种在人类视觉器官上显示“时”、“分”、“秒”的计时装置。 该电路由时钟脉冲发生器、时钟计数器、译码驱动电路、数字显示电路和时间调整电路组成。 晶体振荡器用于生成时间标准信号。 这里使用石英晶体振荡器。 显示装置采用LED七段数码管。 在解码显示电路输出的驱动下，显示出清晰直观的数字符号。 针对数字钟会产生走时误差的现象，电路中设计了具有时间校准功能的电路。 关键词：数字时钟； 分频器； 定时器； 解码器:-,"小时","","".,,,it.,.-LED.,.,.:;;定时器; 设计目的 数字时钟是利用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置。 与机械钟相比，它具有更高的准确性和直观性，没有机械装置，使用寿命更长。 因此，它被广泛使用。

从原理上讲，数字时钟是一种典型的数字电路，它包括组合逻辑电路和时序电路。 所以，我们这次设计制作数字钟的目的就是为了了解数字钟的原理，学习制作数字钟。 并且通过数字钟的制作，我们可以进一步了解生产中使用的各种中小型集成电路的功能和实用性。 方法。 并且由于数字时钟包含组合逻辑电路和时序电路，通过它可以进一步学习和掌握各种组合逻辑电路和时序电路的原理和用法。 设计要求 1、设计指标 （1）以12小时为一个周期； (2)显示时、分、秒； （3）具有时间校正功能，可独立校正小时和分钟，将其校正为标准时间； （4）计时过程具有报时功能，时间到达整点前10秒蜂鸣器鸣响； (5)为了保证计时的稳定性和准确性，晶振必须提供指针时间参考信号。 2、设计要求（1）绘制电路原理图（或仿真电路图）； (2)元件及参数的选择； (3)电路仿真与调试； 3、生产需要自行组装调试，有发现问题、解决问题的能力。 4． 撰写设计报告，描述设计和生产的整个过程，附上相关资料和图纸，并提供见解。 3、总体设计方案 3.1 芯片选型方案及演示： 3.1.1 芯片选型方案及演示 CMOS 与 TTL 电路的区别 1、CMOS 由场效应晶体管（单极型电路）组成，TTL 由双极型晶体管（双极型电路）组成。电路）2S的逻辑电平范围比较大（5~15V），TTL只能工作在5V。 3、CMOS的高低电平相差较大，抗干扰性强，而TTL相差较小。 抗干扰能力强 4. CMOS 功耗很小，而 TTL 功耗较大（1~5mA/门） 5. CMOS 工作频率略低于 TTL，但高速 CMOS 速度与 TTL 相差无几 6 CMOS噪声容限比TTL噪声容限大7.一般认为TTL门的速度高于CMOS门。

影响TTL门电路工作速度的主要因素是电路内部管子的开关特性、电路结构以及内部各电阻的阻值。 电阻值越大，工作速度越低。 管子的开关时间越长，门的动作就越慢。 门的速度主要体现在输出波形与输入波形之间的“传输延迟”tpd。 tpd与空载功耗P的乘积称为“速度-功耗乘积”。 作为器件性能的重要指标，该值越小，器件的性能越好（一般约为几十皮科（10-12）焦耳）。 与TTL门电路的情况不同，影响CMOS电路运行速度的主要因素在电路外部，即负载电容CL。 CL是影响器件运行速度的主要因素。 由CL决定的影响CMOS门的传输延迟约为几十纳秒。 8.TTL电路是电流控制器件，而COMS电路是电压控制器件。 方案一：采用89C51芯片作为硬件核心。 具有内部存储空间，可工作在3V超低电压下，与MCS-51系列单片机完全兼容。 但用于电路设计时，不具备ISP在线编程技术。 在调试电路时，由于对程序的错误修改或者给程序增加了需要烧录到程序中的功能，反复拔插芯片会对芯片造成一定的损坏。 方案二：使用74LS系列芯片作为核心。 结构虽然简单，但很容易理解，不像单片机系统内部结构复杂。

不仅可以更好地理解数字时钟的工作原理，也是初学者的首选芯片之一。 3.1.2 显示模块选型方案及演示： 方案一：采用LCD液晶显示。 液晶显示器具有强大的显示功能，可以显示大量的文字和图形。 显示形式多样，清晰可见，但价格昂贵，需要较多的接口线。 因此，本设计中没有采用LCD液晶显示屏。 方案二：采用点阵数码管显示。 点阵数码管由八行八列发光二极管组成。 比较适合显示文本，比如显示数字。 看起来太浪费，而且价格也比较高，所以不用来做展示。 方案三：采用七段数码管，因其原理简单、功能单一、界面美观等优点，所以选择它作为显示部分。 3.1.3 脉冲发生器选型方案及演示： 方案一：采用三个与非门组成的环形振荡电路为核心，产生1HZ脉冲信号，但受温度影响较大，频率稳定性不高，因此很难满足设计要求。 方案二：采用CMOS 555芯片，输入阻抗高达10 10数量级，时序长，功耗小，非常适合本电路的设计要求。 3.1.4 最终电路设计方案及系统组成框图 根据上述方案，选择本次工作的方案：采用74LS系列芯片作为核心器件555提供时钟脉冲。 七段数码管作为显示。 系统组成框图 数字时钟的基本功能是：准确计时。 小时、分钟和秒以数字形式记录。 小时计时要求为“12 比 1”，分、秒计时要求以 60 为基数。 扩展功能：计时控制模仿广播电台准时报时和触摸屏报时。 数字时钟电路系统框图为： 该系统的工作原理是：由振荡器产生稳定的高频脉冲信号作为数字时钟。 当秒计数器达到60时，转入分钟计数器，进行分钟计数。