盲人报时钟的设计与制作数字电子技术课程
设计
——数字电子技术课程设计
盲人报时钟
1.1课程设计的目的
为盲人设计时钟是一项新颖，同时又被广泛需要的课题，随着数字时钟成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便，盲人用时钟也可以通过按键用声音报时，打破思维上的传统。而由于数字集成电路技术的迅速发展及其采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。尽管目前市场上已有现成的数字钟集成电路芯片出售，价格便宜、使用也方便，但鉴于数字钟电路的基本组成包含了数字电路的主要组成部分，因此进行数字钟的设计是必要的。在这里将已学过的比较零散的数字电路的知识有机的、系统的联系起来用于实际，来锻炼综合分析和设计电路的能力。
本次设计以数字电子为主，实现对时、分、秒显示的计时装置，周期为12小时，显示满刻度为11时59分59秒，并具有手动校时和手动报时功能的数字电子钟。本系统的设计电路由脉冲控制模块，声响模块，时间模块，扫描电路，数码管及扬声器等几部分组成。采用电池作电源，采用低功耗的cmos芯片及液晶显示器，发生器使用晶体振荡、加法计数器74ls161、74ls192、减法计数器74ls191、基本rs触发器、由555定时器构成的多谐振荡器、及cmos与门电路、或门电路，将标准秒信号送入“秒计数器”；计数器采用“可予制四位二进制异步清除”计数器来实现，分别组成两个六十进制（秒、分）、一个十二进制（时）的计数器；报时电路以门电路、触发器、555定时器及扬声器构成，要求在设有报时，报分开关。当按报时开关时，能以声响数目告诉盲人。当按报分开关时，同样能以声响数目告诉盲人，但每响一下代表十分钟（报时与报分的声响频率不同）。校时电路是由与非门构成的双稳态触发器，用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行调整的；译码显示电路选用bcd-7段锁存译码/驱动器74ls48构成，再经过六位led七段显示器显示出来。如图表1所示。
设计指标
1.具有时、分、秒计时功能（小时1~12），要求用数码管显示。 2.具有手动校时、校分功能。
3.设有报时、报分开关。当按报时开关时，能以声响数目告诉盲人。当按报分开关时，同样能以声响数目告诉盲人，但每响一下代表十分钟（报时与报分的声响的频率应不同）。
原理框图
1.盲人报时钟的基本构成
本设计是一个显示时间的系统，所以三个计数器分别为60、60、12进制。用拨码开关不同的组合分别控制调时、调分、正常计时三种不同的状态。在调时、调分的过程中，计数器间的CP脉冲被屏蔽掉，由单步脉冲代替CP输入；相反正常计时的时候，单步脉冲被屏蔽掉。报时电路中，将响声计数器和时（分）计数器的状态进行比较，状态相同时比较电路发出停止报时的信号。
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图1 原理框图
2.盲人报时钟的基本工作原理
时间模块由多谐振荡电路，分频电路，时间计数器电路和校正电路构成： (1)多谐振荡器采用集成电路555定时器与RC组成，设产生振荡频率为f0=1000HZ，R3为可调电位器，微调R3可调出1000HZ的脉冲信号。
(2)分频器的主要功能有两个：一是产生标准秒脉冲信号，二是可提供功能扩展电路所需要的的信号（报时电路所用到的频率信号可由此引出）。选用3片中规模计数器74LS161构成10*10*10进制计数器可得到标准秒脉冲信号。
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图2 555定时器内部结构图
VCCR170ΩU5A74S03N85VU6A74S03NQAQBQCQDRCO14131211153456ABCDQAQBQCQDRCO14131211153456ABCDU7A74S03NQAQBQCQDRCO1413121115R25.1kΩR3100kΩ50%Key=AVCC47625RSTDISTHRTRICONGND1OUT33456ABCD7ENP10ENT91~LOAD~CLRCLK7ENP10ENT91~LOAD~CLRCLK7ENP10ENT91~LOAD~CLRCLKU1LM555CM2U22U32U4XSC4Ext Trig+_A+_+B_74LS161N74LS161N74LS161NC110nFC210nFXSC1Ext Trig+_A+_+B_+A_XSC2Ext Trig+_B+_+A_XSC3Ext Trig+_B+_
图3 多谐振荡器和分频器产生秒脉冲图
(3)时，分，秒计数器
秒脉冲信号经秒计数器、分计数器、时计数器之后分别得到“秒”个位、十位，“分”个位、十位以及“时”个位、十位的计时输出信号，然后送至译码显示电路，以便实现用数字显示时、分、秒的要求。“秒”和“分”计数器因应为六十进制，而“时”计数器应为十二进制，要实现这一要求可选用中规模集成计数器74LS161和74LS191.
①六十进制计数器
可以由两块中规模集成计数器74LS161构成，一块组成十进制，另一块组成六进制，组合起来就构成六十进制计数器。
②十二进制计数器
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