计数器和计时继电器怎么接

时间：2022-02-14 理论教育版权反馈

【摘要】：由晶振产生稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准，再经分频器输出标准秒脉冲。计时出现误差时可以用校时电路进行校时。振荡器的稳定度和频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，通常采用石英晶体构成振荡器电路。在此实验中，采用的是信号源单元提供的1Hz秒脉冲，它同样是采用晶体分频得到的。在此给出分钟的校时电路，小时的校时电路与它相似，不同的是进位位。

一、实验目的

(1)学习数字系统的设计方法和调试方法。

(2)进一步掌握计数器的设计及应用。

(3)熟悉555定时器的实际应用，学习数字系统的调试方法。

二、实验任务

设计、安装、调试一台多功能数字钟，该电路具有以下功能:

(1)准确计时，以数字形式显示时、分、秒。

(2)小时计时要求“12翻1”，分和秒的计时为60进制。

(3)具有校时功能;

(4)整点报时: 模仿广播电台整点报时(前四响为低音，最后一响为高音)。

(5)其他功能(任选)。

三、实验原理

数字钟一般由晶振、分频器、计时器、译码器、显示器和校时电路等组成，其原理框图如图4－2－9所示。

图4－2－9 数字钟的原理框图

该电路的工作原理为:

由晶振产生稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准，再经分频器输出标准秒脉冲。秒计数器计满60后向分计数器进位，分计数器计满60后向小时计数器进位，小时计数器按照“12翻1”的规律计数，到12小时计数器计满后，系统自动复位重新开始计数。计数器的输出经译码电路后送到显示器显示。计时出现误差时可以用校时电路进行校时。整点报时电路在每小时的最后50s开始报时(奇数秒时)直至下一小时开始，其中前4响为低音，最后一响为高音。分别为51s，53s，55s，57s发低音，第59s发高音，高音低音均持续1秒。

1．晶体振荡器

晶体振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度和频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，通常采用石英晶体构成振荡器电路。一般说来，振荡器的频率越高，计时的精度也就越高。在此实验中，采用的是信号源单元提供的1Hz秒脉冲，它同样是采用晶体分频得到的。

2．分频器

因为石英晶体的频率很高，要得到秒脉冲信号需要用到分频电路。由晶振得到的频率经过分频器分频后，得到1Hz的秒脉冲信号、500Hz的低音信号和1000Hz的高音信号。

3．秒计时电路

由分频器来的秒脉冲信号，首先送到“秒”计数器进行累加计数，秒计数器应完成一分钟之内秒数目的累加，并达到60秒时产生一个进位信号，所以，选用一片74LS90和一片74LS92组成六十进制计数器，采用反馈归零的方法来实现六十进制计数。其中，“秒”十位是六进制，“秒”个位是十进制。电路图如图4－2－10所示。

图4－2－10 秒计时电路图

4．分计时电路

“分”计数器电路也是六十进制，可采用与“秒”计数器完全相同的结构，用一片74LS90和一片74LS92构成。

5．小时计时电路

“12翻1”小时计数器是按照“01－02－03－…－11－12－01－02－…”规律计数的，这与日常生活中的计时规律相同。在此实验中，小时的个位计数器由4位二进制同步可逆计数器74LS191构成，十位计数器由D触发器74LS74构成，将它们级连组成“12翻1”小时计数器。电路图如图4－2－11所示。

图4－2－11 小时计时电路图

计数器的状态要发生两次跳跃: 一是计数器计到9，即个位计数器的状态为Q03Q02Q01 Q00=1001，在下一脉冲作用下计数器进入暂态1010，利用暂态的两个1即Q03Q01使个位异步置0，同时向十位计数器进位使Q10=1; 二是计数器计到12后，在第13个脉冲作用下个位计数器的状态应为Q03Q02Q01Q00=0001，十位计数器的Q10=0。第二次跳跃的十位清0和个位置1信号可由暂态为1的输出端Q10，Q01，Q00来产生。

6．译码显示电路

译码电路的功能是将“秒”、“分”、“时”计数器中每个计数器的输出状态(8421码)，翻译成七段数码管能显示十进制数所要求的电信号，然后再经数码管把相应的数字显示出来。

译码器采用74LS48译码/驱动器。

显示器采用七段共阴极数码管。

7．校时电路

当数字钟走时出现误差时，需要校正时间。校时控制电路实现对“秒”、“分”、“时”的校准。在此给出分钟的校时电路，小时的校时电路与它相似，不同的是进位位。电路图如图4－2－12所示。

图4－2－12 校时电路图

8．整点报时电路

整点报时电路如图4－2－13所示。当“分”“秒”计数器计时到59分50秒时，“分”十位的QD4QC4QB4QA4=0101，“分”个位的QD3QC3QB3QA3=1001，“秒”十位的QD2QC2QB2QA2=0101，“秒”个位的QD1QC1QB1QA1=0000，由此可见，从59分50秒到59分59秒之间，只有“秒”个位计数，而QC4QA4QD3QA3QC2QA2=1，将它们相与，即: QC4QA4QD3QA3QC2QA2=1，每小时最后十秒钟C=1。在51、53、55、57秒时，“秒”个位的QA1=1，QD1=0; 在59秒时，“秒”个位的QA1=1，QD1=1。