数码显示电子钟

数码显示电子钟

产品简介

数码显示电子钟电路,采用一只PMOS大规模集成电路

LM8560(TMS3450NL)和四位LED显示屏,通过驱动显示屏便能显示时、分。震荡部分采用石英晶体振时基信号源,从而保证了走时的精度。本电路还提供了定时报警功能,它定时调整方便,电路稳定可靠,非常适合广大电子爱好者装配使用。本电路还扩展成定时控制开关等功能。

工作原理

电路原理图见下图。IC1LM8560是50/60HZ的时基24小时专用数字钟集成电路,有28只管教,1-14脚是显示笔画输出,15脚为正电源端,20脚为负电源端,27脚是内部振荡器RC输入端,16脚为报警输出。

T1为降压变压器,经桥式整流(VD6-VD9)及其滤波(C3、C4)后得到直流电,供主电路和显示屏工作。当交流电源停电时,备用电池通过VD5向电路供电。

IC2(CD4060)、JT、R2、C2构成50HZ的时基电路,CD4060内部包含14为二分频器和一个振荡器,电路简洁,30720HZ的信号经分频后,得到50HZ信号送到LM8560的25脚,并作出秒信号经YT2、VT3驱动显示屏的冒号闪动。

当调好定时间后并按下开关K1(白色键),显示屏右下方有绿点指示,到定时时间有驱动信号经R3使VT1工作,即可定时报警输出。

在面板上从左到右,存在五个微动开关,分别是S4、S3、S2、S1调小时,S2调分钟,S3调时钟,S4调定时,K1定时报警开关(及闹铃开关)。

调时钟时,需按下S3的同时按下S1,即可调小时数;按下S3的同时按下S2可调分钟数。

调定时报警时,需下S4的时按下S1即可调闹钟的小时数,按下S4的同时按下S2可调事实上的闹铃数。

总体设计

数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置,通过计时精度很高的石英晶振(也可采用卫星传递的时钟标准信号),采用相应进制的计数器,转化为二进制数,经过译码和显示电路准确地将时间“时”“分”“秒”用数字的方式显示出来。

系统各模块的原理与实现

一、石英晶体振荡器的结构特点

石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器,被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中,以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。

石英晶体振荡器是利用石英晶体(二氧化硅的结晶体)的压电效应制成的一种谐振器件,它的基本构成大致是:从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶体,它可以是正方形、矩形或圆形等),在它的两个对应面上涂敷银层作为电极,在每个电极上各焊一根引线接到管脚上,再加上封装外壳就构成了晶体谐振器,简称为

石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装,也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。下图是一种金属外壳封装的石英晶体结构示意图。极窄的范围内,石英晶体呈感性。

电路采用外接30720Hz的晶振来组成晶体振荡器,其振荡信号经本CD4060内部分频后,在16引脚端输出准确的50Hz频率信号输入LM8560时钟集成电路的作为25号引脚基准时钟信号

二、CD 4060秒脉冲发生器

CD4060由一振荡器和14级二进制串行计数器位组成,振荡器的结构可以是RC或晶振电路,CR为高电平时,计数器清零且振荡器使用无效。所有的计数器位均为主从触发器。在CP1(和CP0)的下降沿计数器以二进制进行计数。在时钟脉冲线上使用斯密特触发器对时钟上升和下降时间无限制。

CD4060

内部方框图CD4060 4060BD典型振荡器连接:上图-RC振荡器下图-晶体振荡器

对最大额定值:

CD 4060直流电气特性

VDD = 15V 0

.

5

0.

05

0.

05

VO H

输出

高电

平电

VDD = 5V

4

.

9

5

4.

95

5

4

.

9

5

V VDD = 10V

9

.

9

5

9.

95

10

9

.

9

5

VDD = 15V

1

4

.

9

5

14

.9

5

15

1

4

.

9

5

VI L

输入

低电

平电

VDD=5V,VO=0.

5V 或4.5V

1

.

5

2

1.

5

1.

5

V VDD=10V,VO=1

.0V 或9.0V

3

.

4

3.

3.

VDD=15V,VO=1

.5V 或13.5V

4

.

6

4.

4.

VI H

输入

高电

平电

VDD=5V,VO=0.

5V 或4.5V

3

.

5

3.

5

3

3

.

5

V VDD=10V,VO=1

.0V 或9.0V

7

.

7.

6

7

.

VDD=15V,VO=1 .5V 或13.5V 1

1

.

11

.0

9

1

1

.

IO L

输出

低电

平电

(Note

3)

VDD = 5V, VO =

0.4V

.

5

2

0.

44

0.88

.

3

6

mA VDD = 10V, VO

= 0.5V

1

.

3

1.

1

2.25

.

9

VDD = 15V, VO

= 1.5V

3

.

6

3.

8.8

2

.

4

IO H

输出

高电

平电

(Note

3)

VDD = 5V, VO =

4.6V

-

.

5

2

-0

.4

4

-0.88

-

.

3

6

mA VDD = 10V, VO

= 9.5V

-

1

.

3

-1

.1

-2.25

-

.

9

VDD = 15V, VO

= 13.5V

-

3

.

6

-3

.0

-8.8

-

2

.

4

II N 输入

电流

VDD = 15V, VIN

= 0V

-

.

3

-10-5

-0

.3

-1

.0

μA

CD4060 交流电气特性:

三、数字钟控电路

LM8560是一种大规模时钟集成电路它与双阴极显示屏组nra,可以制成数字钟钟控电路。作为时钟,它准确醒目:作为控制开关,它动作无误;在1小时59分钟或59分钟内,能任意暂停,使用十分方便。

仔细观察从。^-9的每个数字并比较图1所示的笔段。不难内部

电路参看图2,

LM8560各脚功能,参看图3。

第①~@脚全部是笔段输出。第⑩脚是V ss引出端歹电压,第⑩脚是VDD引出端,接负电压。第⑩脚伪12小时制显示和瓤小时制显示选择端。采用24小时制显示,该脚应接于V ss,采用12小时制显示可悬空。本电路设计为看出每数字实际是7段字划组成的图形中不同笔段的组合每段笔划用一只发光二极管。分别用a,b,c,d,e,f,g表示。如果每段笔划中的发光二极管按一定规律发光时,就组成了一定的数字如6,c两段发光,则组成“1',a,b,c,d,g发光,则组成,.3",7划全发光,则组成数字“8",

把各段笔划上的发光二极管的阴极连于一点的光屏,叫单阴极显示屏;把各段笔划上的发光二极管的阴极按一定规律连在两点,这样的显示屏叫双阴极显示屏工_M8560采用双动态驱动电路,配用的显示屏是双阴极3专位LED数字显示屏。5UH·的交流电经半波整流,加到双阴极显示屏土,每组字段就会交替导通发光,由于人们的视觉惯性,看到笔段上的划线是连续发光的,这样设计数字电路中的笔画就可以减少一半,简化了电路,降低了成本,双阴极显示屏内部电路参

看图2

12小时制显示,故第⑩脚悬空。第⑩脚为50H:和60H:选择,它通过第⑩脚为时钟电路提供了基准频率。若采用50Hz基准颇率,第⑩脚应接V&S, 50Hz信号由市电降压滤波整形后由第⑩脚引人。第⑩脚是RC输入端,当停电后,备用电源自动启用,由内部振提供基准频率。振荡频率为90QHzo第⑩脚外接RC,决定了内部振荡频率的准确性。停电后,除显示屏不显示之外,其它各功能均能保留。

第⑨脚为分位调整引出脚,第@脚为时位调整引出脚,分别用按钮联于Vss,这两个脚接通Vss分位、时位分别以每秒递增1的速度递进。这两个脚可以用来校时和预置报警时间及睡眠时间。

第⑩脚为报警显示输入端,第⑩脚为睡眠显示输入端。分别把这两脚接到V 5s,可分别显示报警时间和睡眠时间,配合第@脚和第⑩脚的时间调整功能,可任意设定报警时间和睡眠时间,当实际时间和预置时间一致时,可从第⑩脚输出一个5mA的报警信号,驱动压电片发出报替声音,或整流滤波后驱动继电器控制其它电器工作。当睡眠时间逐分递减到零时,第⑩脚输出的睡眠输出电压跳到零,也可控制其它电器工作。这是数字钟最重要的用途。

性.看到笔段上的笔划是连续发光的。这样设计,数字电路中的笔划就可以减少一半,简化了电路,降低了成本双阴极显示屏在1小时59分钟的报警时间内,如果第⑧脚接到Vss,可以有9分钟的报警暂停时间在1小时59分钟内,可任意启用报警暂停功能。

整个电原理图见图4,印刷电路图见图5。由于时钟电路为长时间运行电路,要求变

压器功率不小于3W,质量较好的不易发热。所有整流二极管要求反向漏电要求,可用1N4001或其它同类二极管。继电器可选用具有常开和常闭点的

四附总电路图见下一页

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