数字电子表1Hz秒脉冲信号的设计
为了设计 [摘 要]数字时钟，首先需要产生稳定的标准时间脉冲信号，但是由于脉冲源产生的脉冲信号的频率高，所以高频脉冲信号成为适合计时的低频脉冲信号即"秒脉冲信号" (频率1HZ
1引言
数字钟是对标准频率(1Hz )进行计数的计数电路，由振荡器、分配器、计数器、解码器和显示电路构成。 由振荡器产生的时钟信号经过分频器形成秒脉冲信号。
2与非门的选择
在实际应用中，与非门一般包括ttln与门和CMOS与非门。 两者在使用中有很多不同：
1 )对电源电压稳定性方面) TTL和与非门对电源电压稳定性要求严格，只能在4.5~5.5V之间浮动。 超过该范围时，零件无法正常动作，会损坏零件。 CMOS和NAND门的电源电压可以允许为3~8V。
2 ) TTL和NAND门不用的输入端可以悬空或高电平连接； CMOS和NAND不用的输入端子不能悬空。 请根据逻辑功能的要求连接Vdd和Vss。
3 ) TTL和与非门的输出端不能直接连接电源电压或接地，也不能并联使用。 请将Vdd和Vss直接连接到CMOS和NAND的输出端子上，以免损坏部件。
综上所述，TTL和NAND速度快(数ns )，耗电量大(mA级)，负荷力大，即使空闲也大多不处理。 CMOS和NAND门速度慢、功耗低、省电(uA级)、负载力小，需要空着脚处理，建议选择TTL和NAND门。
3晶体振荡器的选择设计
振荡器是数字钟的核心，产生一个标准频率信号，由分频器分为秒脉冲。 可以选择一般的秒脉冲振荡器来产生1Hz的脉冲信号，例如，可以用555定时器构成多谐振荡器来产生秒脉冲信号(
2 )石英振荡器也可以用作数字电子表的秒脉冲信号源(图1 )。 振荡器频率的稳定度和精度决定了数字钟的准确度。
一般来说，晶振频率越高，定时精度越高。 晶体振荡器具有频率准确、振荡稳定、温度系数小等特点，能够满足一般电子表的准确性要求，因此通常采用晶体构成振荡电路。 32768芯片是晶体振荡器的核心。 32768芯片是滤波器，相当于电感，只有在同时满足相位条件和振荡条件时振荡器才能正常工作。 振荡器由石英晶体、微调电容器、逆变器构成。 其电路如图2所示，图中的Rf为反馈电阻，电阻值为10~100M，其作用是为CMOS反相器提供偏置，使电路在放大区工作，反相器是高增益的反相器。 电容器C1、C2组成晶体和谐振网络，提供180度相移，构成逆变器和正反馈网络，满足产生振动的两个条件，即振幅和相位条件。 电容器C1是频率微调电容器，取值为5—25pF，C2是温度补偿电容器，一般取值为20—50pF。 非门2发挥整形作用，将振荡波形转换为方波。 目前，石英晶体的频率多取32768Hz秒的脉冲信号。 晶体振荡器具有频率精确、振动稳定、温度系数小等特点，且晶振频率越高，产生的秒脉冲越稳定，设计中采用了32768Hz的晶体振荡器。
4分频器的选择设计
由于晶体振荡器产生的信号频率较高，需要分频电路才能获得秒脉冲，分频器的功能主要是产生标准秒脉冲。 为了将晶振频率为32768Hz的信号分频为秒脉冲，可以选择CD4060的14位串行计数器/振荡器实现分频和振荡的功能，但是CD4060只能进行14级分频，所以必须增加一级分频其电路如图3所示。
5调试中出现的问题及解决方法
5.1在分频电路中，不能产生2Hz信号
原因分析：振荡器振荡后14分频时出现相位误差。
解决方法：中CD4060接10K电阻后接地； 加470K电阻。 (参照图3 ) 5.2CD4013分频时，产生不稳定的1Hz秒脉冲信号
原因分析：在实际电路中，CD4013的R1、R2和S1、S2应全部接地。
解决方法：将R1、R2和S1、S2接地。
作者简介：玩命的缘分，1981年生，女，福建石狮，本科，闽南理工学院研究实习员；
参考文献
[1] pyddp .数字电子技术[M] .重庆：重庆大学出版社，2002 .
[2]傻瓜香水.电子技术基础. [M] .北京：高等教育出版社，1998 .
[3]忧河马.数字电子技术基础[M] .北京：高等教育出版社，1990 .
应用技术