一秒信號源設計計算方法

⑴ 有一個信號發生器，最高輸出電壓只有10V，想要把電壓升到20-30V怎麼辦請高手指點，最好有電路圖，謝謝~

用LM358設計一個運算放大器，直接輸入你的10V信號源，運放電源用32-35V供電，自己設計計算反饋電阻，設定放大倍數為2，輸出就是0-20V的信號，設定放大倍數3，輸出就是0-30V的信號
具體的設計很簡單，就2個電阻，外加一個運放IC，還有一個電源。就可以了

⑵ 設計和製作一函數信號發生器

基於ICL8038函數信號發生器的設計本設計是以ICL8038 和AT89C2051 為核心設計的數控及掃頻函數信號發生器。ICL8038 作為函數信號源
結合外圍電路產生占空比和幅度可調的正弦波、方波、三角波; 該函數信號發生器的頻率可調范圍為1~100kHz, 步進為0.1kHz, 波形穩定, 無明顯失真。
1.系統設計框圖如圖1 為系統設計框圖。本設計是利用鍵盤設置相應的頻率值, 根據所設置頻率段選擇相應電容, 經計算獲得相應數字量送數字電位器實現D/A 轉換, 同時與參考電壓( 本例為5.5V) 相加後形成數控調壓去控制ICL8038 第8 腳, 這樣即可由ICL8038 實現對應頻率值的矩形波、三角波和正弦波。方波幅度經衰減後送單片機可測得信號源頻率並由數碼管顯示。
2.電路原理圖
圖2 為電路原理圖。其中AT89C2051 是8 位單片機, 其中: P1.4~P1.7、P1.2、P1.3、P3.0、P3.1 作為數
碼顯示; P3.3、P3.5 、P3.7 作為鍵盤輸入口; P3.4 作為計數口, 用於測量信號源頻率;P3.0~P3.2 作為數字電位器的SPI匯流排; P1.1、P1.0 可根據需要擴展繼電器或模擬開關選擇ICL8038第10 腳( CAP) 與第11 腳間的電容C。
MCP41010 是8 位字長的數字電位器, 採用三匯流排SPI 介面。/CS: 片選信號, 低電平有效; SCK:時鍾信號輸入端; SI: 串列數據輸入端, 用於寄存器的選擇及數據輸入。MCP41010 可作為數字電位器, 也可以作為D/A 轉換器, 本設計是將MCP41010 接成8 位字長的D/A 轉換器, MCP41010 根據輸入的串列數據, 對基準電壓進行分壓後由中間抽頭輸出模擬電壓, 即VPWO =DN/256VREF ( 式中VREF=5V) 。
函數發生電路ICL8038, 圖2所示是一個占空比和一個頻率連續可調的函數發生電路。ICL8038是一種函數發生器集成塊, 通過外圍電路的設計, 可以產生高精密度的正弦波、方波、三角波信號, 選擇不同參數的外電阻和電容等器件, 可以獲得頻率在0.01Hz~300kHz 范圍內的信號。通過調節RW2 可使占空比在2%~98%可調。第10 腳( CAP) 與第11 腳間的電容C 起到很重要的作用, 它的大小決定了輸出信號頻率的大小, 當C 確定後, 調節ICL8038 第8 腳的電壓可改變信號源的輸出頻率。從ICL8038 引腳9(要接上拉電阻)輸出的波形經衰減後送單片機P3.4 進行頻率測量。
正弦函數信號由三角波函數信號經過非線性變換而獲得。利用二極體的非線性特性, 可以將三角波信號的上升和下降斜率逐次逼近正弦波的斜率。ICL8038 中的非線性網路是由4 級擊穿點的非線性逼近網路構成。一般說來, 逼近點越多得到的正弦波效果越好, 失真度也越小, 在本晶元中N= 4, 失真度可以小於1。在實測中得到正弦信號的失真度可達0.5 左右。其精度效果相當滿意。為了進一步減小正弦波的失真度, 可採用圖2 所示電路中兩個電位器RW3 和RW4 所組成的電路, 調整它們可使正弦波失真度減小。當然, 如果矩形波的占空比不是50% , 矩形波不再是方波, 引腳2 輸出也就不再是正弦波了。 圖2 電路原理圖
經實驗發現, 在電路設計中接10 腳和11 腳的電容值和性能是整個電路的關鍵器件, 電容值的確定也就確定電路能產生的頻率范圍, 電容性能的好壞直接影響信號頻率的穩定性、波形的失真度, 由於該晶元是通過恆流源
對C 充放電來產生振盪的, 故振盪頻率的穩定性就受到外接電容及恆流源電流的影響, 若要使輸出頻率穩定, 必須採用以下措施:外接電阻、電容的溫度特性要好; 外部電源應穩定; 電容應選用漏電小、質量好的非極化電容器。3.實驗結果
當±12V 工作電源時, 輸出頻率如下表: 失真度情況, 實驗數據如下表: 4.軟體流程圖
圖3 為軟體流程圖。T0 設為計數器,T1 設為定時器(初值為5ms)。5ms 啟動主循環, 主要用於鍵盤掃描及掃描顯示, 圖2 中K0 作為控制鍵, K1 作為調整鍵, K2 作為增加鍵; 上電時程序進入頻率設置模式, 按一下K0 鍵程序進入數控模式, 按二下K0 鍵程序進入掃頻模式, 按三下K0 鍵程序進入頻率設置模式, 周而復始。在頻率設置模式, 由K1 鍵和K2 鍵完成頻率設置。 圖3 軟體流程圖基於ICL8038的函數發生器函數發生器是一種可以同時產生方波、三角波和正弦波的專用集成電路。當調節外部電路參數時，還可以獲得占空比可調的矩形波和鋸齒波。因此，廣泛用於儀表之中。一、電路結構函數發生器ICL8038的電路結構如圖虛線框內所示，共有五個組成部分。兩個電流源的電流分別為IS1和IS2，且IS1=I，IS2=2I；兩個電壓比較器Ⅰ和Ⅱ的閾值電壓分別為 和 ，它們的輸入電壓等於電容兩端的電壓uC，輸出電壓分別控制RS觸發器的S端和 端；RS觸發器的狀態輸出端Q和 用來控制開關S，實現對電容C的充、放電；兩個緩沖放大器用於隔離波形發生電路和負載，使三角波和矩形波輸出端的輸出電阻足夠低，以增強帶負載能力；三角波變正弦波電路用於獲得正弦波電壓。RS觸發器是數字電路中具有存儲功能的一種基本單元電路。Q和 是一對互補的狀態輸出端，當Q=1時， ；當Q=0時， 。S和 是兩個輸入端，當 時，Q=0時， ；反之，當 時，Q=1時， ；當S=0， 時，Q和 保持原狀態不變。兩個電壓比較器的電壓傳輸特性如下圖所示。二、工作原理★當給函數發生器ICL8038合閘通電時，電容C的電壓為0V，根據電壓比較器的電壓傳輸特性，電壓比較器Ⅰ和Ⅱ的輸出電壓均為低電平；因而RS觸發器的 ，輸出Q=0， ；★使開關S斷開，電流源IS1對電容充電，充電電流為IS1=I因充電電流是恆流，所以，電容上電壓uC隨時間的增長而線性上升。★當上升為VCC/3時，電壓比較器Ⅱ輸出為高電平，此時RS觸發器的 ，S=0時，Q和 保持原狀態不變。★一直到上升到2VCC/3時，使電壓比較器Ⅰ的輸出電壓躍變為高電平，此時RS觸發器的 時，Q=1時， ，導致開關S閉合，電容C開始放電，放電電流為IS2-IS1=I因放電電流是恆流，所以，電容上電壓uC隨時間的增長而線性下降。起初，uC的下降雖然使RS觸發的S端從高電平躍變為低電平，但 ，其輸出不變。★ 一直到uC下降到VCC/3時，使電壓比較器Ⅱ的輸出電壓躍變為低電平，此時 ，Q=0， ，使得開關S斷開，電容C又開始充電，重復上述過程，周而復始，電路產生了自激振盪。由於充電電流與放電電流數值相等，因而電容上電壓為三角波，Q和 為方波，經緩沖放大器輸出。三角波電壓通過三角波變正弦波電路輸出正弦波電壓。結論：改變電容充放電電流，可以輸出占空比可調的矩形波和鋸齒波。但是，當輸出不是方波時，輸出也得不到正弦波了。三、性能特點ICL8038是性能優良的集成函數發生器。可用單電源供電，即將引腳11接地，引腳6接+VCC，VCC為10~30V；也可雙電源供電，即將引腳11接-VEE，引腳6接+VCC，它們的值為±5~±15V。頻率的可調范圍為0.01Hz~300kHz。輸出矩形波的占空比可調范圍為2%~98%，上升時間為180ns，下降時間為40ns。輸出三角波（斜坡波）的非線性小於0.05%。輸出正弦波的失真小於1%。四、常用接法如圖所示為ICL8038的引腳圖，其中引腳8為頻率調節（簡稱為調頻）電壓輸入端，電路的振盪頻率與調頻電壓成正比。引腳7輸出調頻偏置電壓，數值是引腳7與電源+VCC之差，它可作為引腳8的輸入電壓。如圖所示為ICL8038最常見的兩種基本接法，矩形波輸出端為集電極開路形式，需外接電阻RL至+VCC。在圖(a)所示電路中，RA和RB可分別獨立調整。在圖(b)所示電路中，通過改變電位器RW滑動的位置來調整RA和RB的數值。當RA=RB時，各輸出端的波形如下圖(a)所示，矩形波的占空比為50％，因而為方波。當RA≠RB時，矩形波不再是方波，引腳2輸出也就不再是正弦波了，圖(b)所示為矩形波占空比是15%時各輸出端的波形圖。根據ICL8038內部電路和外接電阻可以推導出占空比的表達式為故RA<2RB。 為了進一步減小正弦波的失真度，可採用如下圖所示電路中兩個100kΩ的電位器和兩個10kΩ電阻所組成的電路，調整它們可使正弦波失真度減小到0.5%。在RA和RB不變的情況下，調整RW2可使電路振盪頻率最大值與最小值之比達到100:1。在引腳8與引腳6之間直接加輸入電壓調節振盪頻率，最高頻率與最低頻率之差可達1000:1。

⑶ 用555定時器設計一個周期T=1S的矩形脈沖信號源。要求：占空比為2/3，電容C=1UF。

這個設計是比較簡單的，在數電模電的課本里都有專門講555定時器的，555定時器的各種使用方法也都有介紹。

下面我簡單講一下設計矩形脈產生電路（只是理論設計不考慮實際情況），由：T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C=1S；T1/(T1+T2)=2/3這兩個公式，可解得R1+R2=952KΩ，R2=476KΩ，按照這個數值去設置R1、R2的阻值，出來的就是按題目要求設計的矩形脈沖信號，占空比為2/3，電容C=1UF，周期T=1S

(3)一秒信號源設計計算方法擴展閱讀：

555定時器可工作在三種工作模式下：

1.單穩態模式：在此模式下，555功能為單次觸發。應用范圍包括定時器，脈沖丟失檢測，反彈跳開關，輕觸開關，分頻器，電容測量，脈沖寬度調制（PWM）等。

在單穩態工作模式下，555定時器作為單次觸發脈沖發生器工作。當觸發輸入電壓降至VCC的1/3時開始輸出脈沖。輸出的脈寬取決於由定時電阻與電容組成的RC網路的時間常數。當電容電壓升至VCC的2/3時輸出脈沖停止。根據實際需要可通過改變RC網路的時間常數來調節脈寬。輸出脈寬t，即電容電壓充至VCC的2/3所需要的時間由下式給出：

雖然一般認為當電容電壓充至VCC的2/3時電容通過OC門瞬間放電，但是實際上放電完畢仍需要一段時間，這一段時間被稱為「弛豫時間」。在實際應用中，觸發源的周期必須要大於弛豫時間與脈寬之和（實際上在工程應用中是遠大於）。

2.無穩態模式：在此模式下，555以振盪器的方式工作。這一工作模式下的555晶元常被用於頻閃燈、脈沖發生器、邏輯電路時鍾、音調發生器、脈沖位置調制（PPM）等電路中。如果使用熱敏電阻作為定時電阻，555可構成溫度感測器，其輸出信號的頻率由溫度決定。

無穩態工作模式下555定時器可輸出連續的特定頻率的方波。電阻R1接在VCC與放電引腳(引腳7)之間，另一個電阻(R2)接在引腳7與觸發引腳（引腳2）之間，引腳2與閾值引腳（引腳6）短接。工作時電容通過R1與R2充電至2/3VCC，然後輸出電壓翻轉，電容通過R2放電至1/3VCC，之後電容重新充電，輸出電壓再次翻轉。

對於雙極型555而言，若使用很小的R1會造成OC門在放電時達到飽和，使輸出波形的低電平時間遠大於上面計算的結果。

3.雙穩態模式（或稱施密特觸發器模式）：在DIS引腳空置且不外接電容的情況下，555的工作方式類似於一個RS觸發器，可用於構成鎖存開關。

雙穩態工作模式下的555晶元類似基本RS觸發器。在這一模式下，觸發引腳（引腳2）和復位引腳（引腳4）通過上拉電阻接至高電平，閾值引腳（引腳6）被直接接地，控制引腳（引腳5）通過小電容（0.01到0.1μF）接地，放電引腳（引腳7）浮空。所以當引腳2輸入高(有誤應為低)電壓時輸出置位，當引腳4接地時輸出復位。

參考資料：網路-555定時器

⑷ 怎麼設計: 已知cpld信號源脈沖頻率為50M，試編寫一分頻程序，得到一周期為1秒（頻率為1Hz）的脈沖頻率

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⑸ 利用51單片機，4個數碼管設計一個計時器，要求在數碼管上顯示的數據從0開始每1秒鍾加1。

沒有定時器的不過有數字鍾的
你可以參考下
其中可有有用的

摘要
本題給出基於單片機的數字中的設計，設計由單片機作為核心控制器，通過頻率計數實現計時功能，將實時時間經由單片機輸出到顯示設備——數碼管上顯示出來，並通過鍵盤來實現啟動、停止、復位和調整時間的功能。
關鍵詞： 單片機、數字鍾、AT89S52、LED
1 引言
在單片機技術日趨成熟的今天，其靈活的硬體電路的設計和軟體的設計，讓單片機得到了廣泛的應用，幾乎是從小的電子產品，到大的工業控制，單片機都起到了舉足輕重的作用。單片機小的系統結構幾乎是所有具有可編程硬體的一個縮影，可謂是「麻雀雖小，五臟俱全」。
現在是一個知識爆炸的新時代。新產品、新技術層出不窮，電子技術的發展更是日新月異。可以毫不誇張的說，電子技術的應用無處不在，電子技術正在不斷地改變我們的生活，改變著我們的世界。在這快速發展的年代，時間對人們來說是越來越寶貴，在快節奏的生活時，人們一旦遇到重要的事情而忘記了時間，這將會帶來很大的損失，因此我們需要一個計時系統來提醒這些忙碌的人。 然而，隨著科技的發展和社會的進步，人們對時鍾的要求也越來越高，傳統的時鍾已不能滿足人們的需求。多功能數字鍾不管在性能上還是在樣式上都發生了質的變化，如電子鬧鍾、數字鬧鍾等等。 單片機在多功能數字鍾中的應用已是非常普遍的，基於單片機的數字鍾給人們帶來了極大的方便。
現今，高精度的計時工具大多數都使用了石英晶體振盪器，由於電子鍾，石英錶，石英鍾都採用了石英技術，因此走時精度高，穩定性好，使用方便，不需要經常調校，數字式電子鍾用集成電路計時，解碼代替機械式傳動，用LED顯示器代替指針顯示進而顯示時間，減小了計時誤差，這種表具有時，分，秒顯示時間的功能，還可以進行時和分的校對，片選的靈活性好。本文利用單片機實現數字時鍾計時功能的主要內容，其中AT89S52是核心元件同時採用數碼管動態顯示「時」，「分」，「秒」的現代計時裝置。與傳統機械表相比，它具有走時精確,顯示直觀等特點。它的計時周期為24小時，顯滿刻度為「23時59分59秒」，另外具有校時功能，斷電後有記憶功能，恢復供電時可實現計時同步等特點。
2 方案論證
2.1 方案一
數字鍾採用FPGA作為主控制器。由於FPGA具有強大的資源，使用方便靈活，易於進行功能擴展，特別是結合了EDA，可以達到很高的效率。此方案邏輯雖然簡單一點，但是一塊FPGA的價格很高，對於做電子鍾來說有一點浪費，而且FPGA比較難掌握，本設計中不作過多研究，也不採用此方案。
2.2 方案二
數字鍾由幾種邏輯功能不同的CMOS數字集成電路構成，共使用了10片數字集成電路，其原理圖如圖2.1所示。它是由秒信號發生器（時基電路）、小時分鍾計數器及解碼和驅動顯示電路3部分組成，其基本工作過程是：時基電路產生精確周期的脈沖信號，經過分頻器作用給後面的計數器輸送1HZ的秒信號，最後由計數器及驅動顯示單元按位驅動數碼管時間顯示，但是這樣設計的電路比較復雜，使用也不靈活，而且價格比較高，故不採用此方案。

圖2.1 方案二原理示意圖

2.3 方案三
AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術製造，與工業80C51產品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統可編程，亦適於常規編程器。在單晶元上，擁有靈巧的8位CPU和在系統可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、有效的解決方案。它具有串列口，片內晶振及時鍾電路。另外，AT89S52可降至0Hz 靜態邏輯操作，支持2種軟體可選擇節電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振盪器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬體復位為止。
基於AT89S52單片機來實現系統的控制,外圍電路比較簡單，成本比較低，此系統控制靈活能很好地滿足本課題的基本要求和擴展要求，因此選用該方案。其硬體框圖如圖2.2所示，原理圖見附錄圖6.1。

圖2.2 數字鍾硬體框圖

2.4 電路組成及工作原理
本文數字時鍾設計原理主要利用AT89S52單片機,由單片機的P0口控制數碼管的位顯示，P2口控制數碼管的段顯示，P1口與按鍵相接用於時間的校正。在設計中引入220V交流電經過整流、濾波後產生+5V電壓，用於給單片機及顯示電路提供工作電壓。
整個系統工作時，秒信號產生器是整個系統的時基信號，它直接決定計時系統的精度，將標准秒信號送入「秒計數器」，「秒計數器」採用60進制計數器，每累計60秒發出一個「分脈沖」信號，該信號將作為「分計數器」的時鍾脈沖。「分計數器」也採用60進制計數器，每累計60分鍾，發出一個「時脈沖」信號，該信號將被送到「時計數器」。「時計數器」採用24進制計時器，可實現對一天24小時的累計。顯示電路將「時」、「分」、「秒」計數器的輸出，通過六個七段LED顯示器顯示出來。校時電路是直接加一個脈沖信號到時計數器或者分計數器或者秒計數器來對「時」、「分」、「秒」顯示數字進行校對調整。在本設計中，24小時時鍾顯示、秒錶的設計和顯示都是依靠單片機中的定時器完成。使用定時器T0產生1s的中斷，在中斷程序中完成每一秒數字的變化，並在主程序中動態顯示該字元。其功能框圖如圖2.3所示。

圖2.3 秒錶外中斷的功能示意圖

數字鍾的電路設計主要功能是提供單片機和外部的LED顯示、273地址鎖存和片選以及外部存儲器2764的介面電路，此外還需要設計相關的LED驅動電路。
（1）電路原理和器件選擇
本實例相關的關鍵部分的器件名稱及其在數字鍾電路中的主要功能：
89S52：單片機，控制LED的數據顯示。
LED1--LED6：用於顯示單片機的數據，其中三個採用7段顯示用於顯示時、分、秒的十位，另三個採用8段顯示用於顯示時、分、秒的個位。
74LS273：鎖存器，LED顯示擴展電路中的段碼和位碼使用了兩片74LS273，上升沿鎖存。
74LS02：與非門，與單片機的讀寫信號一起使用，選中外部的74LS273，決定LED的欄位和字位的顯示內容。
7407：驅動門電路，提供數碼管顯示的驅動電流。
74LS04：非門，對單片機的片選信號取反，並和讀寫信號一起使用，決定74LS273的片選。
L1--L4：發光二極體，通過單片機的P1.4--P1.7控制，用以顯示秒錶和時鍾的時間變化。
BUZZER：揚聲器，在程序規定的情況下，發出聲音，提示計時完畢。
74LS373：地址鎖存器，將P0口的地址和數據分開，分別輸入到2764的數據和地址埠。
2764：EPROM，為單片機提供外部的程序存儲區。
開關K0、K1、K2分別調整秒、分、時。
按鍵RESET：在復位電路中，起到程序復位的作用。
按鍵PULSE：提供單脈沖，從而實現單片機對外部脈沖的計數功能，利用單脈沖實現相應位加1。
（2）地址分配和連接
P2.7：和寫信號一起組成字位口的片選信號，字位口的對應地址位8000H
P2.6：和寫信號一起組成欄位口的片選信號，欄位口的對應地址位4000H
D0--D7：單片機的數據匯流排，LED顯示的內容通過D0--D7數據線從單片機傳送到LED
P2.0--P2.5：單片機的P2口，和2764的高端地址線相連，決定2764中的存儲單元的地址。
P1.4--P1.7：單片機的P1口，和反光二極體L1--L4相連，通過單片機的P1.4--P1.7控制，用以顯示秒錶和時鍾的時間變化。
（3）功能簡介
LED顯示模塊與單片機的連接中，對LED顯示模塊的讀寫和字位、欄位通道的選擇是通過單片機的P2.6、P2.7口完成。其中，P2.6、P2.7口的片選信號需要和讀寫信號做一定的邏輯操作，以保證字位和欄位選擇的正確性。
外部存儲器2764是通過74LS373和單片機相連，並且通過P2口的相關信號線進行地址的分配。地址范圍為0000H--1FFFH。
3 各電路設計和論證
3.1電源電路設計
在各種電子設備中，直流穩壓電源是必不可少的組成部分，它不僅為系統提供多路電壓源，還直接影響到系統的技術指標和抗干擾性能。要想得到我們所要的+5V輸出電壓，就需將交流220V的電壓經過二極體全波整流、電容濾波、7805穩壓輸出穩定的5V直流電壓為整個電路提供電源。

圖3.1 電源電路圖
4個IN4004組成橋式整流電路，電容(104uf)用於濾波，LM7805將經過整流濾波的電壓穩定在5V輸出。
3.2 晶體振盪器
51系列單片機內部有一個時鍾電路（其核心時一個反相放大器），但並沒有形成時鍾的振盪信號，因此必須外接諧振器才能形成振盪。如何用這個內部放大器，可以根據不同的場合做出不同的選擇。這樣就對應了單片機時鍾產生的不同方式：若採用這個放大器，產生振盪即為內部方式；若採用外部振盪輸入，即為外部方式。
方案一、內部方式
如果在51單片機的XTAL1和XTAL2引腳之間外接晶體諧振器，便會產生自激振盪，即可在內部產生與外加晶體同頻率的振盪時鍾。
最常見的內部方式振盪圖如圖3.2所示。

圖3.2 晶體振盪電路

不同單片機最高工作頻率不一樣，如AT89C51的最高工作頻率為24MHZ，AT89S51的最高工作頻率可達33MHZ。由於製造工藝的改進，現在單片機的工作頻率范圍正向兩端延伸，可達40MHZ以上。振盪頻率越高表示單片機運行的速度越快，但同時對存儲器的速度和印刷電路板的要求也就越高。頻率太高有時反而會導致程序不好編寫（如延時程序）。一般來說，不建議使用很高頻率的晶體振盪器。51系列的單片機應用系統一般都選用頻率為6～12MHZ的晶振。
這個電路對C1、C2的值沒有嚴格的要求，但電容的大小多少會影響振盪器的穩定性、振盪器頻率的高低、起振的快速性等。一般外接晶體時，C1、C2的值通常選為20～100PF。
晶體振盪器是數字鍾的核心。振盪器的穩定度和頻率的精確度決定了數字鍾計時的准確程度，通常採用石英晶體構成振盪器電路。一般說來，振盪器的頻率越高，計時的精度也就越高。在此設計中，信號源提供1HZ秒脈沖，它是採用晶體分頻得到的。AT89S52單片機有一個用於構成內部振盪器的反相放大器，XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入、輸出端。石英晶體和陶瓷諧振器都可以用來一起構成自激振盪器。從外部時鍾源驅動器件，XTAL2可以不接，而從XTAL1接入，由於外部時鍾信號經過二分頻觸發後作為外部時鍾電路輸入的，所以對外部時鍾信號的占空比沒有其它要求，最長低電平持續時間和最少高電平持續時間等還是要符合要求的。反相放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2，兩端連接石英晶體及兩個電容形成穩定的自激振盪器。電容通常取30PF左右。振盪頻率范圍是1.2～12MHz。
晶體振盪器的振盪信號從XTAL2端輸出到片內的時鍾發生器上。時鍾發生器為二分頻器。向CPU提供兩相時鍾信號P1和P2。每個時鍾周期有兩個節拍（相）P1和P2，CPU就以兩相時鍾P1和P2為基本節拍指揮AT89S52單片機各部件協調工作。在本次設計中取石英晶體的振盪頻率為11.0592MHz。
另外在設計電路板時，晶振、電容等均應盡量靠近單片機晶元，以減小分布電容，進一步保證振盪器的穩定性。
方案二、外部方式
在較大規模的應用系統中可能會用到多個單片機，為保證各單片機之間時鍾信號的同步，應當引入唯一的公用外部脈沖信號作為各單片機的共同的振盪脈沖，也就是要採用外部方式，外部振盪信號直接引入XTAL1和XTAL2引腳。
由於HMOS、CHMOS單片機內部時鍾進入的引腳不同，因此外部振盪信號的接入方式也不一樣。所以不選用此方案。
3.3 校時電路
當數字鍾走時出現誤差時，需要校正時間。校時控制電路實現對「秒」、「分」、「時」的校準。其電路圖如圖3.3所示：

圖3.3 校時電路
3.4 解碼顯示電路
解碼電路的功能是將「秒」、「分」、「時」 計數器中每個計數器的輸出狀態（8421碼），翻譯成七段(或八段)數碼管能顯示十進制數所要求的電信號，然後再經數碼管把相應的數字顯示出來。解碼器採用74LS248解碼/驅動器。顯示器採用七段共陰極數碼管。顯示部分是整個電子時鍾最為重要的部分，共需要6位LED顯示器。採用動態顯示方式，所謂動態顯示方式是時間數字在LED上一個一個逐個顯示，它是通過位選端控制在哪個LED上顯示數字，由於這些LED數字顯示之間的時間非常的短，使的人眼看來它們是一起顯示時間數字的，並且動態顯示方式所用的介面少，節省了CPU的管腳。由於埠的問題以及動態顯示方式的優越性，在此設計的連接方式上採用共陰級接法。顯示器LED有段選和位選兩個埠，首先說段選端，它由LED八個埠構成，通過對這八個埠輸入的不同的二進制數據使得它的時間顯示也不同，從而可以得到我們所要的時間顯示和溫度。但對於二十個管腳的AT89S52來說，LED八個段選管腳太多，於是我選用2764晶元來擴展主晶元的管腳，74LS164是數據移位寄存器，還選用了74LS373作為數據緩存器。
選用器件時應注意解碼器和顯示器的匹配，包括兩個方面：一是功率匹配，即驅動功率要足夠大。因為數碼管工作電流較大，應選用驅動電流較大的解碼器或OC輸出解碼器。二是邏輯電平匹配。例如，共陰極型的LED數碼管採用高電平有效的解碼器。推薦使用的顯示解碼器有74LS48、74LS49、CC4511。
3.5 顯示電路結構及原理
（1）單片機中通常用七段LED構成 「8」 字型結構，另外，還有一個小數點發光二極體以顯示小數位！這種顯示器有共陰和共陽兩種！發光二極體的陽極連在一起的（公共端）稱為共陽極顯示器，陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。
一位顯示器由8個發光二極體組成，其中，7個發光二極體構成字型「8」的各個筆劃,另一個發光二極體為小數點為。當在某段發光二極體上施加一定的正向電壓時，該段筆畫即亮；不加電壓則暗。為了保護各段LED不被損壞，需外加限流電阻。
在本設計中時、分、秒的十位採用七段顯示，個位採用八段顯示，使得更易於區分時、分、秒。
（2）LED顯示器介面及顯示方式
LED顯示器有靜態顯示方式和動態顯示方式兩種。靜態顯示就是當顯示器顯示某個字元時，相應的段恆定的導通或截止，直到顯示另一個字元為止。LED顯示器工作於靜態顯示方式時，各位的共陰極接地；若為共陽極則接+5V電源。每位的段選線分別與一個8位鎖存器的輸出口相連，顯示器中的各位相互獨立，而且各位的顯示字元一經確定，相應鎖存的輸出將維持不變。
正因為如此，靜態顯示器的亮度較高。這種顯示方式編程容易，管理也較簡單，但佔用I/O口線資源較多。因此，在顯示位數較多的情況下，一般都採用動態顯示方式。
由於所有6位段皆由一個I/O口控制，因此，在每一瞬間，6位LED會顯示相同的字元。要想每位顯示不同的字元，就必須採用掃描方法流點亮各位LED，即在每一瞬間只使某一位顯示字元。在此瞬間，段選控制I/O口輸出相應字元段選碼（字型碼），而位選則控制I/O口在該顯示位送入選通電平（因為LED為共陰，故應送低電平），以保證該位顯示相應字元。如此輪流，使每位分時顯示該位應顯示字元。
在多位LED顯示時，為了簡化電路，降低成本，將所有位的段選線並聯在一起，由一個8位I/O口控制。而共陰（共陽）極公共端分別由相應的I/O口線控制，實現各位的分時選通。
段選碼，位選碼每送入一次後延時2MS，因人的視覺暫留效應，給人看上去每個數碼管總在亮。

圖3.4 六位LED動態顯示電路
3.6 鍵盤部分
它是整個系統中最簡單的部分，根據功能要求，本系統共需三個按鍵：分別對時、分、秒進行控制。並採用獨立式按鍵。
按鍵按照結構原理可分為兩類，一類是觸點式開關按鍵，如機械式開關、導電橡膠式開關等；另一類是無觸點式開關按鍵，如電氣式按鍵，磁感應按鍵等。前者造價低後者壽命長。目前，微機系統中最常見的是觸點式開關按鍵。
按鍵按照介面原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩類，這兩類鍵盤的主要區別是識別鍵符及給出相應鍵碼的方法。編碼鍵盤主要是用硬體來實現對鍵的識別，非編碼鍵盤主要是由軟體來實現鍵盤的定義與識別。
全編碼鍵盤能夠由硬體邏輯自動提供與鍵對應的編碼，此外，一般還具有去抖動和多鍵、竄鍵保護電路。這種鍵盤使用方便，但需要較多的硬體，價格較貴，一般的單片機應用系統較少採用。非編碼鍵盤只簡單地提供行和列的矩陣，其它工作均由軟體完成。由於其經濟實用，較多地應用於單片機系統中。在本套設計中由於只需要幾個功能鍵，此時，可採用獨立式按鍵結構。
獨立式按鍵是直接用I/O口線構成的單個按鍵電路，其特點是每個按鍵單獨佔用一根I/O口線，每個按鍵的工作不會影響其它I/O口線的狀態。獨立式按鍵的典型應用如圖3.5 所示。
獨立式按鍵電路配置靈活，軟體結構簡單，但每個按鍵必須佔用一根I/O口線，因此，在按鍵較多時，I/O口線浪費較大，不宜採用。

圖3.5 獨立式按鍵結構圖
3.7 復位電路
復位時使CPU和系統中的其他功能部件都處於一個確定的初始狀態，復位後計算機就從這個狀態開始工作。在復位期間，CPU並沒有開始執行程序，是在做准備工作。
無論時在計算機剛上電時、斷電後、還是系統出現故障時都需要復位。
51單片機的復位條件靠外部電路實現。當時鍾電路工作時，只要在單片機的RESET引腳上持續出現2個TP以上的高電平就可以使單片機復位。但時間過短往往使復位部可靠。為了確保復位，RESET引腳上的高電平一般要維持大約10ms以上。
常見的復位電路有上電復位和按鍵復位電路。在此我們選用按鍵復位電路。
（1）上電復位電路
上電復位電路是利用電容充電來實現的。在接通電源的瞬間，RESET端的電位與VCC相同，都是+5V。隨著RC電路的充電，RESET的電位逐漸下降，只要保證RESET為高電平的時間大於10ms就能正常復位了。如圖3.6（1）所示。

圖3.6（1）上電復位電路
（2）按鍵復位電路
在單片機已經通電的情況下，只需要按下圖3.6（2）的K鍵也可以復位，此時VCC經過電阻Rs、Rk分壓，在RESET端產生一個復位高電平。
在圖3.6（2）的電路中，干擾容易竄入復位端，雖然在大多數情況下不會造成單片機的錯誤復位，但可能會引起內部某些寄存器的錯誤復位。這時可在RESET端接上一個去耦電容。
另外有些單片機應用系統中的外圍晶元也需要復位，如果這些復位端的復位電平要求和單片機的復位要求一致，則可以直接與之相連。常將RC電路接施密特電路後再接入單片機的復位端。這樣系統可以有多個復位端，以便保證外部晶元和單片機可靠地同步復位。

圖3.6（2） 按鍵復位電路
4 軟體設計
4.1 程序流程
程序整體設計：定時模塊，顯示模塊，時間調整模塊，狀態調整模塊。
（1）總體介紹：此部分主要介紹定時模塊，和顯示模塊。定時部分採用經典的定時器定時。它實現了數字鍾的主要部分和秒錶的主要部分，以及進行定時設置。顯示模塊是實現數字鍾的又一重要部分，其模塊的獨立程度直接影響到數字鍾的可視化程度。在此部分的設計中，設置專用顯示數據緩沖區，與分、時及其他數據緩沖區數據區別，在其中存放的是顯示段碼，而其他緩沖區存放的是時間數據。在顯示時，首先將時間十進制數據轉化為顯示段碼，然後送往數碼管顯示。顯示段碼採用動態掃描的方式。在要求改變顯示數據的類別時，只須改變指向數據緩沖區的指針所指向的十進制數據緩沖區即可。
（2）時間調整：時間調整有多種方式。一、可以直接進入相關狀態進行有關操作，二、將調整分兩步，先進入狀態，然後執行操作，這兩步分別由兩個鍵控制。方式一，比較直接，設計思想也比較簡單，但是，這種方式存在操作時間和控制鍵數目的矛盾。如果用比較少的鍵，那麼可能會在進入狀態後處於數據調整等待狀態，這樣會影響到顯示的掃描速度（顯示部分可以採用8279晶元來控制，可以解決此問題）。 當然在這種方式下，還可以使用多個狀態鍵，每個狀態鍵，完成一個對應數據的調整。如果採用二的方式，就不會出現這種情況。因為狀態的調整，與狀態的操作可以分別由兩個鍵控制，其狀態的調整數可以多達256個（理論上），操作的完成是這樣的，一鍵控制狀態的調整，一鍵控制數據的調整。以上兩種方式的實現都可以採用查詢和中斷的方式。兩種方式必須注意的問題是兩者進行相關操作的過程不能太長否則會影響顯示的掃描。利用查詢的方式，方法傳統，對此就不作過多的討論，以下是採用中斷的方式實現的數字鍾的一些討論和有關問題作的一些處理。基於以上的討論可以設計如下：將調整分為狀態調整和數據調整兩部分，每次進入中斷只執行一次操作，然後返回，這樣，就不必讓中斷處於調整等待狀態，這樣，可以使中斷的耗時很小。將定時器中斷的優先順序設置為最高級，那麼中斷的方式和查詢的方式一樣不會影響到時鍾的記數。
（3）中斷方式應注意的問題：
採用中斷的方式，最好將定時器中斷的優先順序設置為最高級，關於程序數據的穩定性應注意兩個問題：一、在低優先順序中斷響應時，應在入棧保護數據時禁止高優先順序的中斷響應。二、在入棧保護有關數據後，對中斷程序執行有影響的狀態位，寄存器，必須恢復為復位狀態的值。例如，在用到了十進制調整時，在中斷進入時，需將PSW中的AC，CY位清零，否則，十進制調整出錯。
（4）定時准確性的討論：
程序中定時器，一直處於運行狀態，也就是說定時器是理想運作的，其中斷程序每隔0.1秒執行一次，在理想狀態下，定時器定時是沒有系統誤差的，但由於定時器中斷溢出後，定時器從0開始計數，直到被重新置數，才開始正確定時，這樣中斷溢出到中斷響應到定時器被重新置數，其間消耗的時間就造成了定時器定時的誤差。如果在前述定時器不關的情況下，在中斷程序的一開始就給定時器置數，此時誤差最小，誤差大約為：每0.1秒，誤差7—12個機器周期。當然這是在定時器定時剛好為0.1秒時的情況，由以上分析，如果數字鍾設計為查詢的方式或是在中斷的方式下將定時器中斷設置為最高級，我們在定時值設置時，可以適當的扣除9個機器周期的時間值。但如果在中斷的情況下，沒有將定時器中斷設置為最高級，那就要視中斷程序的大小，在定時值設置時，扣除相應的時間值。
（5）軟體消抖：
消抖可以採用硬體（施密特觸發器）的方式如圖4.4所示，也可以採用軟體的方式。在此只討論軟體方式。軟體消抖有定時器定時，和利用延時子程序的方式。一，定時器定時消抖可以不影響顯示模塊掃描速度，其實現方法是：設置標志位，在定時器中斷中將其置位，然後在程序中查詢。將其中斷優先順序設置為低於時鍾定時中斷，那麼它就可以完全不影響時鍾定時。二，在採用延時子程序時，如果顯示模塊的掃描速度本來就不是很快，此時可能會影響到顯示的效果，一般情況下，每秒的掃描次數不應小於50次，否則，數碼的顯示會出現閃爍的情況。因此，延時子程序的延時時間應該小於20毫秒，如果採用定時器定時的方式，延時時間不影響時鍾。
如果，設計時採用的是中斷的方式來完成有關操作，同樣可以採用軟體的方式來消抖，其處理思想是：中斷不能連續執行，兩次之間有一定的時間間隔。
4.1.1 系統主程序流程圖

圖4.1 主程序流程圖
4.1.2 各子程序流程圖

圖4.2 時鍾調整子程序流程圖 希望可以幫到你.!

⑹ 單片機高手看過來

//方波信號產生的源代碼--三峽學院-文建祥 原創

#include"reg51.h"

sbit out=P1^0; //定義信號輸出埠，可改變

//延時函數，del為延時參數，可以改變頻率
void delay(unsigned char del)
{
unsigned char i;
for(;del>0;del--)
for(i=0;i<10;i++); //可以改變數值10，就可以改變頻率
return ;
}
void main(void)
{
out=0; //初值
while(1) //循環，產生方波信號，改變del，就可以改變頻率
{
out=~out;
delay(2);
}
}

這是我編的信號發生端的程序，接下來跟硬體有很大關系就只講講思路了：
1.信號輸入單片機的外部中斷引腳，軟體上設置中斷為邊緣觸發。中斷函數就對變數計數。
2.用定時器，定時一秒，通過定時一秒，檢查中斷次數，就可以就算出頻率，周期，脈寬等參數。
3.液晶顯示介面相對較簡單，編程較復雜，而數碼顯示分靜態、動態。動態介面電路簡單，軟體復雜，靜態推薦用UART串口加74HC164,實現，軟體非常簡單。

⑺ 請問數字電子鍾設計中的秒基準源精度是什麼意思

秒基準源
就是產生最基本的計時信號（秒）的單元
比如
振盪器（晶振、陶瓷振盪器、RC振盪器，當然是晶振的精度最好了）、內部計數器（單片機等器件上的內部計數器）、自己用軟體實現的延遲、移位寄存器等
精度
指的是上述信號源發出的
秒
信號和世界上的最精準的時鍾相差多少
一秒的定義我忘了
記得是用光
1/XXX
定義的
；
比如
你可以說
「我的秒基準精度是＋—
0.001%」
或者
每24小時
-15s
可以參考一下鍾表生產商的表示方式

⑻ 信號源的主要技術指標

信號發生器的技術指標主要包括3項內容。
一、頻率特性
信號發生器的頻率特性包括有效頻率范圍、頻率准確度和頻率穩定度。
1)有效頻率范圍
有效頻率范圍是指信號的各項指標均能得到保證時的輸出頻率范圍。在有效頻率范圍內，有的儀器採用頻率連續可調式，有的儀器採用頻率分波段連續調節，有的儀器則採用一系列的離散頻率。
2)頻率准確度
信號發生器的頻率准確度是指輸出信號頻率的實際值fx與其標稱值f0的相對偏差，其表達式為：

式中，fmax、fmin分別為信號頻率在任何一個規定的時間間隔內的最大值和最小值。
一般來說，振盪器的頻率穩定度應比所要求的儀器頻率准確度高1〜2個數量級。
二、輸出特性
1)輸出電平調節范圍
低頻和高頻信號發生器的輸出電平通常用電壓電平表示，微波信號發生器則用功率電平表示。電平表示的方法可用電壓，也可用分貝表示。-般輸出電平並不高，但調節范圍較寬，可達107。
2)輸出電平準確度
輸出電平準確度一般在±3%〜±10%的范圍內。
3)輸出電平穩定度和平坦度
輸出電平穩定度是指輸出電平隨時間變化的情況，而平坦度是指調節頻率時輸出電平幅度的變化情況。
4)輸出阻抗
信號發生器的輸出阻抗因信號發生器的類型不同而不同。低頻信號發生器的輸出阻抗有50Ω、600Ω、5000Ω三種，而高頻信號發生器則為50Ω和75Ω兩種。使用高頻信號發生器時，要特別注意阻抗的匹配。
三、調制特性
對高頻倍號發生器來說，一般還能輸出調幅波和調頻波，有的還帶有調相和脈沖調制等功能。當調制信號由信號發生器內部產生時，稱為內調制。當調制信號由外部電路或低頻信號發生器提供時，稱為外調制。

⑼ 一個周期為1秒占空比為50%的信號源是什麼意思

一、周期1秒，則這個信號源的振盪頻率就是1赫芝（頻率等於周期的倒數）；
二、占空比為50%是說這個信號源在一個振盪周期內，高電平的寬度和低電平的寬度各佔50%，即：高電平的寬度為0.5秒，低電平的寬度也是0.5秒。

⑽ 數字鍾設計

數字電子時鍾課程設計
題目： 數字電子時鍾課程設計
目 錄
一、設計任務及設計要求…………………………………………（3）
二、設計方案論證 ………………………….. …………. （3）
1.總體方案及框圖
2.各部分論證
三、單元電路設計…………………………………………………（4）
1.振盪器 ………………………………………………………（4）
2. 秒、分、時計數器…………………………………………（5）
3. 顯示解碼/驅動器和LED七段數碼顯示管……………….（6）
4. 分頻器……………………………………………………（7）
5. 報時電路…………………………………………………（9）
四、總體電路設計及原理………………………………………（13）
五、元器件明細表………………………………………………（10）
六、心得體會……………………………………………………（11）
七、參考文獻……………………………………………………（11）
一、設計任務及設計要求
1.設計任務
數字電子鍾的邏輯電路
2.設計要求
（1）由晶振電路產生1HZ的校準秒信號。
（2）設計一個有「時」、「分」、「秒」（23小時59分59秒）顯示切且具有校時、校分、校秒的功。
（3）整點報時功能。要求整點差10秒開始每隔1秒鳴叫一次，共五次，每次持續時間為一秒，前五次為500赫茲的聲音，最後依次為1000赫茲的聲音。
（4）用中小規模集成電路組成電子鍾，並在實驗箱上進行組裝和調試。
（5）劃出框圖和邏輯電路圖，寫出設計，實驗總結報告。
二、設計方案論證
數字鍾原理框圖如圖1所示，電路一般包括以下幾個部分：振盪器、分頻器、解碼顯示電路、時分秒計數器、校時電路、報時電路。
圖一
對於各個部分而言
 數字鍾計時的標准信號應該是頻率相當穩定的1HZ秒脈沖，所以要設置標准時間源。
 數字鍾計時周期是24小時，因此必須設置24小時計數器，他應由模為60的秒計數器和分計數器及模為24的時計數器組成，秒、分、時由七段數碼管顯示。
 為使數字鍾走時與標准時間一致，校時電路是必不可少的。設計中採用開關控制校時直接用秒脈沖先後對「時」「分」「秒」計數器進行校時操作。
 能進行整點報時。在從59分50秒開始，每隔2秒鍾發出一次低音「嘟」的信號，連續五次，最後一次要求最高音「嘀」的信號，此信號結束即達到正點。
三、單元電路設計
1. 各獨立功能部件的設計
（1） 、振盪器
振盪器是計時器的核心，其作用是產生一個標准頻率的脈沖信號振盪頻率的精度和
穩定度決定了數字鍾的質量。第一種方
案採用石英晶體振盪器，如圖二。使用
振盪頻率為32768HZ的石英晶體和反
向器構成一個穩定性極好、精度較高
的時間信號源。改變電容C可以

圖 二 石英晶體振盪器
振盪器的頻率進行微調，再通過一個反相器，輸出32768HZ的方波將此方波的頻率進行15次二分頻後，在輸出端剛好可得到頻率為1HZ的脈沖信號。
第二種方案如圖三採用集成電路555定時器與RC組成的多諧振盪器。輸出的脈沖頻率為fS=1/[(R1+2R2)C1ln2]=1KHZ，周期T=1/fS=1ms。若參數選擇：R1=R2=10K歐姆，C1=47uF時，可以得到秒脈沖信號。
圖三 方波信號發生器
附555定時器的功能表
輸 出 輸 出
閥值輸入（v11） 觸發輸入（v12） 復位（RD） 輸出（VO） 發電管T
× × 0 0 導通
<2/3VCC <1/3VCC 1 1 截止
>2/3VCC >1/3VCC 1 0 導通
<2/3VCC >1/3VCC 1 不變 不變
（2） 秒、分、時計數器
U1到U6 六個74LS161構成數字鍾的秒、分、時計數器。
 U1、U2共同構成秒計數器，它由兩個74LS161構成六--十進制的計數器，如圖四。U1作為秒個位十進制計數器，它的復位輸入RD、和置位輸入LD都接低電平，秒信號脈沖作為計數脈沖輸入到CP1端，輸出端C控制U2秒十位計數器的計數脈沖輸入。Q1、Q2、Q3、Q4作為秒個位的計時值送至秒個位七段顯示解碼/驅動器。
U2作為秒十位六進制計數器，它的計數脈沖輸入受到秒個位U1的控制，其計數器使能端EP、ET與U1的輸出端C相連接。當U2計數器計到0011，即清零信號到復位輸入端時，Q1、Q2、Q3、Q4輸出的都是零。Q1、Q2、Q3、Q4作為秒十位的計時值送至秒十位七段顯示解碼/驅動器。
 U3 、U4分別構成分個位十進制和分十位六進制計數器，如圖四。U3、U4與U1、U2的連接方法相似。當計數器輸出為01011001狀態，U3（U1）、U4（U2）的LD端同時為「0」，使計數器立即返回到00000000狀態。這樣就構成了六十進制計數器。
圖四 六十進制計數器
 U5、U6共同構成時計數器，它由兩個74LS161構成六十進制的計數器
如圖五。U5作為時十位計數器，它的復位輸入RD、和置位輸入LD都接低電平，時信號脈沖作為計數脈沖輸入到CP1端，輸出端C控制U6秒十位計數器的計數脈沖輸入。Q1、Q2、Q3、Q4作為秒個位的計時值送至秒個位七段顯示解碼/驅動器。當計數器輸出為00100100狀態，U5、U6的LD端同時為「0」，使計數器立即返回到00000000狀態。這樣就構成了二十四進制計數器。
U12
圖五 二十四進制計數器
（3） 顯示解碼/驅動器和LED七段數碼顯示管
六個74LS248集成電路構成數字鍾的七段數碼顯示管顯示解碼/驅動器。74LS248七段顯示解碼器輸出高電平有效，將8421BCD碼譯成七段（a、b、c、d、e、f、g）輸出，用以直接驅動LED七段數碼顯示對應的十進制數。74LS248的顯示功能：
顯示功能見功能表的上半部分。[DCBA]是二進制碼輸入，要正確的執行顯示功能，有關的功能端必須接合適的邏輯電平，這些功能端的作用隨後介紹。對於0～9輸入，[DCBA]相當BCD8421碼。當超過9以後，解碼器仍然有字型輸出，具體見圖六。當[DCBA]=1111時，數碼管熄滅。實驗時要在筆劃段電極串聯電阻，以保護LED數碼管。
表1 中規模顯示解碼器74LS248的功能表
圖六 74LS248顯示字型與輸入的對應關系
如圖七，六個LED七段數碼顯示管利用不同發光段組合的方式顯示不同數碼，都採用+5V電源作為每段發光二極體的驅動電源。需要發光的段為高電平，不發光的段為低電平。設計中採用共陰極數碼管，每段發光二極體的正向降壓，隨顯示光的顏色有所不同，通常約2V～3V，點亮電流在5～10mA。六個LED七段數碼顯示管分別顯示秒個位、十位；分個位、十位；時個位、十位的計數十進制數

圖七 顯示解碼/驅動器和數碼顯示管
（4）分頻器
分頻器電路是由三個74LS90構成，如圖八。74LS90是非同步十進制計數器，它由一個一位二進制計數器和一個非同步五進制計數器組成。將QA與CP2相連，計數脈沖由CP1端輸入，輸出由QA～QD引出，即得到十進制計數器。只有在復位輸入R0(1)= R0(2)=0和置位輸入S9(1)= S9(2)=0時，才能夠在計數脈沖（下降沿）作用下實現二—五—十進制加計算。因為要對輸入的脈沖進行三次10分頻，三片74LS90的復位輸入R0(1)、 R0(2)和置位輸入S9(1) 、S9(2)都接低電平。振盪器輸出的方波脈沖計數器作為U1的CP1端的輸入時鍾脈沖，U1的QD端的輸出脈沖作為U2的CPA端的輸入時鍾脈沖，U2的QD端的輸出脈沖作為U3的CP1端的輸入時鍾脈沖，U3的QD端的輸出脈沖fO=fS/103¬¬¬¬¬¬¬=1HZ，即為秒信號方波脈沖，成為秒、分、時計數器的計數脈沖和時間校準信號。
將JK觸發器的J、K端都接在高電平，Qn+1=JQn+KQn=Qn,每輸入一個時鍾脈沖後，觸發器翻轉一次，觸發器處於計數狀態。經過觸發器的二分頻，Q端輸出為500HZ的脈沖作為低音脈沖。
經過U1、U2計數器的二次十分頻，輸出的脈沖頻率為10HZ，作為秒校時脈沖。

圖八 分頻器
附74LS90二—五—十進制計數器功能圖
復位輸入 置位輸入 輸出
R0(1) R0(2) S9(1) S9(2) QA QB QC QD
H H L × L L L L
H H × L L L L L
× × H H H L L H
L × L × 計數
L × × L 計數
× L L × 計數
× L × L 計數

JK觸發器的功能表
J K Qn Qn+1 說明
0 0 0 0 輸出狀態不變
1 1
0 1 0 0 輸出狀態與J端狀態相同
1 0
1 0 0 1 輸出狀態與K端狀態相同
1 1
1 1 0 1 每輸入一個脈沖輸出狀態改變一次
1 0

（五）報時電路
整點報時電路要求在每個整點發出音響，因此需要對每個整點進行時間解碼，以其輸出驅動音響控制電路。如圖九。
若要在每一整點發出五低音、一高音報時，需要對59分50秒到59分59秒進行時間解碼。QD4～QA4是分十位輸出，QD3～QA3是分個位輸出，QD2～QA2是秒十位輸出，QD1～QA1秒個位輸出。在59分時，A= QC4 QA4 QD3 QA3=1；在50秒時，B= QC2 QA2=1；秒個位為0、2、4、6、8秒時，QA1=0,C= QA1=1；因而F1=ABC= QC4QA4 QD3 QA3 QC2 QA2 QA1僅在59分50秒、52秒、54秒、56秒、58秒時等於1，故可以用F1作低音的控制信號。
當計數器每計到59分59秒時，A= QC4 QA4 QD3QA3=1,D= QC2 QA2 QD1 QA1=1,此時F2=AD=1。把F2接至JK觸發器控制端J端，CP端加秒脈沖，則再計1秒到達整點時F3=1,故可用F3作一次高音控制信號。
用F1控制5次低音、F3控制高音，經音響放大器放大，每當「分」和「秒」計數器累計到59分50、52、54、56、58秒發出頻率為500HZ的五次低音，0分0秒時發出頻率為1000HZ的一次高音，每次音響的時間均為一秒鍾，實現了整點報時的功能。

圖九 整點報時電路
四、原理圖（見最後一頁）
五、元器件明細表
序號 元器件名稱 型號規格 數量（個） 備注
U0 集成定時器 5G555定時器 1 構成多諧振盪器
U1～U6 同步加法計數器 74161 6 構成模加法計數器
U7～U9 非同步十進制計數器 74LS90 3 構成分頻器
U10 七端顯示解碼器 74LS248 6 分別顯示秒、分、時的數字
U11～U12 與非門 多輸入與非門 2
U13 J-K觸發器 1
C1、C2 電容 2 C1=C2=104pf
R1 R2 電阻 2 R1 =2K、R2=5.1K
R、R` 電阻 2 R=1k,R`=47
U14 U20 門器件 非門 1
U15～U19 門器件 與門 6 多輸入與門
U21～U23 門器件 與非門 3 多輸入與非門
U24 觸發器 J-K觸發器 1
U25 晶體三級管 1
U26 喇叭 1 實現鬧鈴
六、設計體會
在整個課程設計完後，總的感覺是：有收獲。以前上課都是上一些最基本的東西，而現在卻可以將以前學的東西作出有實際價值的東西。在這個過程中，我的確學得到很多在書本上學不到的東西，如：如何利用現有的元件組裝得到設計要求，如何找到錯誤的原因，如何利用計算機來畫圖等等。但也遇到了不少的挫折，有時遇到了一個錯誤怎麼找也找不到原因所在，找了老半天結果卻是晶元的管腳接錯了，有時更是忘接電源了。在學習中的小問題在課堂上不可能犯，在動手的過程中卻很有可能犯。特別是在接電路時，一不小心就會犯錯，而且很不容易檢查出來。但現在回過頭來看，還是挺有成就感的。