74ls290實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)方案詳解

電子鐘亦稱數(shù)顯鐘（數(shù)字顯示鐘），是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械時(shí)鐘相比，直觀性為其主要顯著特點(diǎn)，且因非機(jī)械驅(qū)動(dòng)，具有更長(zhǎng)的使用壽命，相較石英鐘的石英機(jī)芯驅(qū)動(dòng)，更具準(zhǔn)確性。電子鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵罚瑥V泛用于個(gè)人家庭以及車站、碼頭、劇院、辦公室等公共場(chǎng)所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大地方便。

相對(duì)于其他時(shí)鐘類型，它的特點(diǎn)可歸結(jié)為“兩強(qiáng)一弱”：比機(jī)械鐘強(qiáng)在觀時(shí)顯著，比石英鐘強(qiáng)在走時(shí)準(zhǔn)確，但是它的弱點(diǎn)為顯時(shí)較為單調(diào)。電子鐘更為方便快捷，實(shí)用。本文介紹74ls290實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)方案詳解。

總電路圖設(shè)計(jì)思路

多功能數(shù)字鐘是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率（1HZ）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。它由振蕩器、分配器、計(jì)數(shù)器、譯碼器和顯示電路組成。振蕩器與分配器組成秒脈沖輸出裝置，秒脈沖信號(hào)輸入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，并把累計(jì)結(jié)果以“時(shí)”、“分”、“秒”的數(shù)字顯示出來。秒計(jì)數(shù)器電路計(jì)滿60后觸發(fā)分計(jì)數(shù)器電路，分計(jì)數(shù)器計(jì)滿60后觸發(fā)時(shí)計(jì)數(shù)器點(diǎn)路，當(dāng)計(jì)滿24小時(shí)候又開始下一輪的循環(huán)計(jì)時(shí)。

通過校時(shí)電路可以對(duì)分和時(shí)進(jìn)行校時(shí)。且計(jì)時(shí)過程具有報(bào)時(shí)功能，當(dāng)時(shí)間到達(dá)整點(diǎn)前5秒蜂鳴器每秒響1次，當(dāng)?shù)竭_(dá)整點(diǎn)時(shí)再響高音一次。

鬧鐘電路通過設(shè)置目標(biāo)時(shí)間，與計(jì)時(shí)電路進(jìn)行比較，相同則輸出電信號(hào)發(fā)出報(bào)警。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖

單元電路設(shè)計(jì)

1、遞增計(jì)數(shù)器

（1）遞增計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)

這一部分電路采用中規(guī)模集成電路74ls290實(shí)現(xiàn)加法的計(jì)數(shù)，由課題得知需要60進(jìn)制以及24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。由74290功能得知，將CP0和Q3相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP1輸入得到8421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)功能。

如要得到60進(jìn)制加數(shù)器，需要將一個(gè)74290接成7進(jìn)制組成十位，一個(gè)74290接成10進(jìn)制組成個(gè)位并且將個(gè)位的Q3端接到十位的CP0。下圖為6進(jìn)制接法

（2）60進(jìn)制遞增計(jì)數(shù)器的電路圖

加法計(jì)數(shù)器

2、秒、分、時(shí)計(jì)時(shí)器

這一部分電路采用中規(guī)模集成電路74ls290組成的加數(shù)器實(shí)現(xiàn)秒、分、時(shí)的計(jì)數(shù)，其中秒、分、時(shí)為六十進(jìn)制，時(shí)為二十四進(jìn)制。從圖二可以看出秒、分兩組六十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路完全相同。當(dāng)計(jì)數(shù)到59時(shí)，再來一個(gè)脈沖變成00，然后再重新開始計(jì)數(shù)。利用異步清零反饋到CR端而實(shí)現(xiàn)個(gè)位十進(jìn)制，十位六進(jìn)制的功能。

時(shí)計(jì)數(shù)器分為二十四進(jìn)制，當(dāng)開始計(jì)數(shù)時(shí)，各位按十進(jìn)制計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)到23時(shí)，這時(shí)再來一個(gè)脈沖，應(yīng)該回到0。所以這里必須使個(gè)位既能完成十進(jìn)制計(jì)數(shù)，又能在高低位滿足23這一數(shù)字后，時(shí)計(jì)數(shù)器清0，圖中使用了十位的2和個(gè)位的4相與非后再清0。其電路圖如下所示

秒、分、時(shí)計(jì)數(shù)器

3.鬧鐘系統(tǒng)及其顯示

鬧鐘由可調(diào)時(shí)、分顯示器，4個(gè)74290芯片，3個(gè)4077芯片和兩個(gè)7421芯片的電路構(gòu)出時(shí)鐘的多功能部分。其中，四個(gè)74290和四個(gè)顯示器構(gòu)成定時(shí)鬧鐘的顯示部分（調(diào)時(shí)部分可以由開關(guān)3、4直接控制電路與振蕩器的連接來實(shí)現(xiàn)）；4077芯片的作用是比較實(shí)際時(shí)鐘部分與鬧鐘部分的輸出數(shù)據(jù)是否一致，再由兩個(gè)7421芯片校驗(yàn)作最后校驗(yàn)，當(dāng)全部輸出對(duì)比為真時(shí)，則發(fā)光二極管亮起來，實(shí)現(xiàn)定時(shí)鬧鐘功能

其電路圖如下所示：

鬧鐘電路圖

4.調(diào)時(shí)、調(diào)分電路

如電路圖（全圖），將時(shí)、分電路的計(jì)數(shù)器直接接到振蕩器，再分別由開關(guān)“1”及“2”控制電路的接通與斷開，實(shí)現(xiàn)調(diào)時(shí)、調(diào)分。

總電路圖

總電路圖設(shè)計(jì)如圖所示