数码显示电子钟.doc

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引脚功能图

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：
电源电压(VDD)
-0.5V 到+18V
输绝入电压 (VIN)
-0.5V 到VDD +0.5V
储存温度范围 (TS)
-65℃ 到+150℃
(PD)
普通双列封装
700 mW

小外形封装
500 mW

焊接温度(TL)
（焊接10秒）
260℃

建议操作条件：
电源电压(VDD)
+3V to +15V
输入电压 (VIN)
0V 到 VDD
工作温度范围 (TA)
-40℃ to +85℃

CD 4060直流电气特性

符号
参数
测试条件
-40°C
+25°C
+85°C
单位
最小
最大
最小
典型
最大
最小
最大

IDD
静态电流
VDD=5V,VIN = VDD或 VSS

20

20

150
μA

VDD=10V,VIN = VDD或VSS

40

40

300

VDD=15V,VIN= VDD 或 VSS

80

80

600

VOL
输出低电平电压
VDD = 5V

0.05

0
0.05

0.05
V

VDD = 10V

0.05

0
0.05

0.05

VDD = 15V

0.05

0
0.05

0.05

VOH
输出高电平电压
VDD = 5V
4.95

4.95
5

4.95

V

VDD = 10V
9.95

9.95
10

9.95

VDD = 15V
14.95

14.95
15

14.95

VIL
输入低电平电压
VDD=5V,VO=0.5V 或4.5V

1.5

2
1.5

1.5
V

VDD=10V,VO=1.0V 或 9.0V

3.0

4
3.0

3.0

VDD=15V,VO=1.5V 或 13.5V

4.0

6
4.0

4.0

VIH
输入高电平电压
VDD=5V,VO=0.5V 或4.5V
3.5

3.5
3

3.5

V

VDD=10V,VO=1.0V 或 9.0V
7.0

7.0
6

7.0

VDD=15V,VO=1.5V 或13.5V
11.0

11.0
9

11.0

IOL
输出低电平电流 (Note 3)
VDD = 5V, VO = 0.4V
0.52

0.44
0.88

0.36

mA

VDD = 10V, VO = 0.5V
1.3

1.1
2.25

0.9

VDD = 15V, VO = 1.5V
3.6

3.0
8.8

2.4

IOH
输出高电平电流 (Note 3)
VDD = 5V, VO = 4.6V
-0.52

-0.44
-0.88

-0.36

mA

VDD = 10V, VO = 9.5V
-1.3

-1.1
-2.25

-0.9

VDD = 15V, VO = 13.5V
-3.6

-3.0
-8.8

-2.4

IIN
输入电流
VDD = 15V, VIN = 0V

-0.30

-10-5
-0.30

-1.0
μA

VDD = 15V, VIN = 15V

0.30

10-5
0.30

1.0

CD4060 交流电气特性：
符号
参数
条件
最小
典型
最大
单位
tPHL4, tPLH4
传递延迟时间到Q4
VDD = 5V

550
1300
ns
VDD = 10V

250
525
VDD = 15V

200
400
tPHL, tPLH
Qn to Qn+1
VDD = 5V

150
330
ns
VDD = 10V

60
125
VDD = 15V

45
90
tTHL, tTLH
过渡时间
VDD = 5V

100
200
ns
VDD = 10V

50
100
VDD = 15V

40
80
tWL, tWH
最小时钟脉冲宽度
VDD = 5V

170
500
ns
VDD = 10V

65
170
VDD = 15V

50
125
trCL, tfCL
最大时钟上升和下降时间
VDD = 5V

No Limit
ns
VDD = 10V

No Limit
VDD = 15V

No Limit
fCL
最大时钟频率
VDD = 5V
1
3

MHz
VDD = 10V
3
8

VDD = 15V
4
10

tPHL(R)
重置传输时延
VDD = 5V

200
450
ns
VDD = 10V

100
210
VDD = 15V

80
170
tWH(R)
最小复位脉冲宽度
VDD = 5V

200
450
ns
VDD = 10V

100
210
VDD = 15V

80
170
CIN
平均输入电容
Any Input

5
7.5
pF
CPD
功耗电容

50

pF
应用电路：

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到
笔段上的笔划是连续发光的。这样设计, 数字电路中的
笔 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