电子制作天地网站欢迎您的光临,欢迎提出宝贵意见或建议。本站信息产业部备案: 粤ICP备05114582号
CD4033,CD4518数字电子钟电路图
Digital electronic clock

时间:2012-6-24 20:56:29 来源:互联网 作者:不详 编辑: 【关闭


CD4033,CD4518数字电子钟电路图,Digital electronic clock

关键字:CD4033,CD4518,CD4040,电子钟电路图

作者:李岗
1.电路原理图
  电路如图所示。与那些用专用的数字电子钟集成电路不同,电路采用了CD4000系列的CMOS集成电路制作,其特点是走时精确、省电(用4节5号电池供电)、时间调整方便。
  2.数字电子钟计数原理
  电路由时钟脉冲电路、分/小时计数电路、时间显示电路、时间调整电路4部分组成;电路原理框图如下图所示。电路电源为5V,采用4节5号充电电池供电。
CD4033,CD4518数字电子钟电路图Digital electronic clock
  
  时钟脉冲电路输出周期为1s的脉冲信号。电路采用了频率为1MHz的有源晶体振荡器IC1,它体积小巧并具有很高的精度;其封装为4脚矩形排列,有两个电源引脚、一个输出引脚及一个空置的引脚,管脚接线如图1中所示。它的误差为±5ppm;理论上说每天计时误差不超过1秒钟。该振荡器供
  电电压为正5V,故电路采用4节5号充电电池供电。电路通过3个4518集成电路中的6组10分频电路,把1MHz的脉冲变成1Hz脉冲信号。
  分/小时计数电路实际上分别是60分频和24分频电路,采用4040集成电路组成6分频电路和24分频电路实现。这里的6分频电路从10分钟计数器的输入端取计时脉冲信号,以实现60分钟向小时进位的功能。当分钟计时到了60分钟的时候,向小时计数器IC发出加1的计数脉冲信号;在小时加1的同时,分钟计数器归零。这样从显示的结果来看,分钟显示范围是从0分到59分。小时显示器的进位单位是24小时;每到23小时59分钟时,再加1分钟则变成0小时0分。
  3.数码管节电措施
  时间显示电路由4只CD4033计数/译码/驱动IC与4只配套的CD5011系列的数码管组成。数码管的驱动方式有动态和静态两种;采用动态驱动的每个段码驱动电流平均为15mA;采用静态驱动一般在10—20mA。这样,按照每个数码管显示数字时平均为5个段码计算,驱动电流为50—100mA。4个数码管的电子钟需要300rnA的电流驱动,如果用5号充电电池供电仅可用半天;所以目前的LED数字电子钟大多采用交流供电。
  电路的设计目标是用5号电池充电一次使用半个月;为此,电路采用了多种节电措施。首先是采用了超高亮度的数码管。这种数码管仅仅用1mA的驱动电流。就可以发出普通数码管用20mA电流相同的亮度;当使用20rnA电流时,发出的光亮足以保证在室外阳光下正常显示。有关超高亮度LED的发光效率的具体数据,有兴趣的读者可以在网络等文献中查阅。
  第二是采用了小时与分钟每秒钟交替显示一次的措施;即把一秒钟分成两段,“分钟”和“小时”
  各显示一段时间,当分钟显示时小时熄灭。小时显示时分钟熄灭。电路从IC4的5脚取出1Hz的秒信号。其占空比为0.4;用门4、门5、门6将相位调整到每秒钟分钟显示0.6秒、熄灭0.4秒;小时显示04秒,熄灭0.6秒。
  第三是采用了CD4033的零消隐功能,也就是当十位的数字为零时,该位数码管不亮;举例来说,当前时间为8时6分,不显示08时06分,而显示8时6分。
  最后一项措施是显示的亮度受环境光线强弱的控制,当夜晚室内光线较暗时,数码管自动降低亮度。具体做法是每只数码管通过一个光敏电阻接地。光敏电阻可用φ5的,阻值用亮电阻小于5kΩ的5606或者5516;如果不知道型号,应采用亮电阻最小的那一挡。
  采用了上述节电措施后,效果如何评估呢?超高亮度LED数码管耗电为普通数码管的十分之一,轮流显示措施节电一半,零位不亮耗电约为原来的70%,夜间降低亮度使耗电为原来的60%;整机耗电的平均电流为8mA;耗电为原来的百分之二,大大延长了电池使用时间。
  4.时间调整电路
  时间调整电路采用所见即所得的方式,也就是在时钟正常工作的状态下,不用按动任何开关,只需按动快进或者慢进按钮,就可以向前调整时间;到了当前时间后,松开按钮,钟表就可以正常进入计时状态。在正常计时状态下,IC4的14脚的10Hz信号通过一个5kQ电阻输出给下一级计数器的1脚;当按下慢进按钮AN1时,IC3的12脚输出的2kHz信号直接输入到lC4的1脚。这样,计数器的速度快了200倍,不再是每分钟加1,而是每秒钟加3;也就是每秒钟可向前调整3分钟。按下快进按钮AN2则用50kHz信号取代原来的10Hz信号,可在一秒钟的时间向前调整90多分钟。
CD4033,CD4518数字电子钟电路图Digital electronic clock
二、在面包板上组装数字电子钟
  1.拼合面包板
  电路总共使用了16个集成电路,这些集成电路总共占用100多列面包插孔,超过了一块面包板的63列插孔;再考虑到其他元器件,可使用2块面包板制作电路。将2块面包板按同一方向上下对齐,用它上面的燕尾钩、燕尾槽连接并固定成一块大面包板。
  2.安装集成电路
  根据电路的特点,安排每个集成电路在面包板上面的位置,将它们插放在面包板上。可以根据自己的想法灵活安排各个部分的布局。以本文所介绍的一种布局为例,首先考虑的因素是怎样观察时间结果。电路有4位数字输出,0~23小时和0—59分钟:也就是说,小时和分钟各用2个数码管。采用2位绿色数码管显示分钟数字,2位红色数码管显示小时。考虑到数码管与驱动集成电路CD4033的连线长度应尽量短,将数码管的安装在CD4033的上方。为了便于观察,显示小时和分钟的电路分别安装在面包板的左右两边;一种布局方案如下图所示。
  如图4所示的集成电路从左到右的位置说明:
  上方面包板是IC16、IC1、IC15、IC2、IC3、IC4、IC5、IC14和lCl3,下方面包板是IC12、lC11、IC8、IC7、IC6、lC10和IC9。
  3.分步组装
  对于比较复杂的电路,不要采用把全部电路组装完成后再进行调试的方法;建议采用分步组装的方法。分步组装的原则是先组装那些相对可以独立工作的电路,以便组装一部分电路之后,就可以对这一部分电路进行调试;确保这部分电路组装成功后.再进行下一步的组装,直至全部电路组装调试成功。
  结合本电路的特点,建议分步组装的顺序是:
  时间显示电路一分钟/小时计数电路一时钟j脉冲产生电路一时间调整电路时间显示电路组装完成后,应该可以显示0到9999的数字。分钟/小时计数电路组装完成后,电路可以显示0时0分到23时59分的数字。
  时钟脉冲电路组装完成后,时间显示电路可以显示24小时的时间。
  时间调整电路组装完成后,可以调整时间以显示当前时间。
CD4033,CD4518数字电子钟电路图Digital electronic clock
  4.双BCD同步加计数器
  CD4518集成电路CD4518的管脚接线图如下图所示(略)。
  该集成电路内部包含有两个相互独立的计数器单元,各管脚功能如下。
  CPA、CPB:时钟输入端,上升沿触发:CPEA、CPEB端高电平有效。
  CPEA、CPEB:时钟输入端,下降沿触发:CPA、CPB端低电平有效。
  Q1A~Q4B:计数器输出端,2组共8个,为二一十进制计数器。
  RA、RB:加高电平计数器清零。
  CD4518与CD4520计数器管脚接线完全相同,它们的不同之处在于CD4518为十进制,而4520为十六进制。4518的输出端波形图如下图所示。
  从下图可以看出,如果单独观察各个输出端的计数结果,Q1、Q2、Q3、Q4的分频系数分别为2、5、10、10;例如,当时钟输入端CP的频率为100Hz,则Q1、Q2、Q3、Q4输出的频率分别为:50Hz、20Hz、10Hz、10Hz;仔细观察会发现,Q3、Q4输出的脉冲频率相同,但相位不同,占空比也不同。
  调整时钟脉冲电路时可用一个压电陶瓷片监听电路是否正常工作;方法是将压电陶瓷片的一脚接在4518的一个输出端上,另一脚接地。如果电路工作正常,连接的4518的输出端频率在音频范围内时,就可以听到压电陶瓷片发出声音。
  5.时间调整
  开机后,按下快进按钮AN1调整小时,可将显示时间小时调整到当前时间;按下慢进按钮AN2,将显示分钟调整到当前时间。
  6.拓展实验
   (1)可通过改变时间调整电路中按钮连接到4518的不同计数输出端,得到较快或者较慢的时间调整速度。
   (2)还可以增加一个时钟脉冲禁止输入按钮,按动它可以让时钟暂停计数;特别适用于需要把时钟调慢几秒钟的情况。


◆相关文章◆
◆ 编辑推荐 ◆
用户:
更多评论
您要为您所发的言论的后果负责,故请各位遵纪守法并注意语言文明。60个字以内
留言:
验证码:

免责声明:
●本站所有内容均来自网络,以学习为目的,如果侵犯了您的利益,请来信告知,立即删除,站长邮件为"diy+dzdiy.com",请将"+"变更为"@"
●电子制作存在风险,请注意人身安全,如果您在根据本站电路进行制作过程中发生伤害,本站不负任何责任。

版权所有:www.dzdiy.com ? 2001-2012 本站信息产业部备案: 粤ICP备05114582号