数字钟集成电路应用及其功能扩展
【摘要】本文介绍了由大规模时钟集成电路LM 8560 芯片组成的数字钟电路及其多种扩展电路; 叙
述了其在高校电子电路课程设计中应用的意义L
【关键词】LM 8560 芯片; 课程设计; 多功能扩展
【中图分类号】TN 47【文献标识码】A
在理工科高校的电类专业课程中, 基本都有电子电路(或电子技术) 课程设计L该课程是实践性
课程, 而其内容的安排是直接影响教学质量和效果的主要因素L因为该课程设计的开设一般是刚学
完模拟电路和数字电路, 一些专业课、单片机课程还未学, 不能做一些较复杂的电子电路, 但简单的
电子电路的设计与制作可能会与模拟、数字实验相类似L所以选择合适的课程设计内容是保证教学
质量和效果的基础L 本文介绍的主要由大规模时钟集成电路LM 8560 芯片组成的数字钟电路具有
基本电路简洁实用, 具有多种扩展功能可让学生进行设计和制作L 由LM 8560 芯片组成的数字钟
电路的这一特性, 使学生既有基本制作任务、又有发挥任务, 可充分调动学生的主观能动性, 这样有
利于循序渐进, 培养学生的创新意识和能力L
1数字钟基本电路和原理
图1数字钟的基本电路框图
1.1数字钟基本原理及电路图框图
本文介绍的数字钟主要由大规模时钟集成电路LM 8560 和二
进制计数器4060 构成的60Hz 精密时钟源等组成L电路框图如图1
所示L
220V 交流电源经变压器变为15V 交流电压, 再经过两个二极
管(1N 4001) 整流, 电解质电容(220V ö1 6V ) 滤波, 即可得到较稳定
的9V 直流电源来供给电路工作L
晶振(30720Hz) 通过CD4060 的13 分频为LM 8560N 提供了60Hz 的基准频率, 并通过对两个
三极管(9013、9012) 来实现对双阴极显示屏的两阴极(26、29 脚) 的控制L
1. 2主要芯片基本功能简介
LM 8560 是一种大规模时钟集成电路, 内含分频器、校时器、12 进制计数器、60 进制计数器、译
码器、显示驱动器等, 它与双阴极显示屏组合可以制成数字钟钟控电路[1 ]L 作为时钟, 它准确醒目;
在1 小时59 分钟或59 分钟内, 作为控制开关它动作无误L这种集成电路是低压PMO S 器件, 典型
工作电压15V 时功耗700mW , 采用双列28 脚塑封, 常用工作电压是9V、12V 或15V L其第1 至14
引脚是字段驱动输出; 第15 脚至28 脚是功能控制和电源端L 当需要使用或设计扩展功能时, 可利
用芯片的各种不同引脚L 如第17 脚是延时(睡眠) 控制输出端, 第19 脚是显示闹响时间控制端, 第
25 脚是计时脉冲时钟输入端, 第26 脚为50ö60Hz 选择端, 第27 脚为RC 输入端, 第28 脚是12ö24
小时显示选择端等来实现功能的扩展L
图1 数字钟基本电路框图中的时钟源部分主要利用CD4060 (14 位二进制计数器ö分频器和振
荡器) 芯片来完成L它的内部电路由两部份组成: 一部分电路是14 级分频器, 分频器部分是由T 触
发器组成的14 位二进制串行计数器, 其分频系数为16 - 16384; 另一部分电路是振荡器, 振荡器
部分是由外接电阻和电容构成的RC 振荡器, 也可以通过外接晶振构成高精度晶体振荡器L 本电
路采用由CD4060 和30720 晶振构成60Hz 时基源从13 脚输出, 供给LM 8560 的25 引脚L
在以下设计扩展功能中, 当用到+ 5V 电源时, 都由主电路中的9V 电源经LM 7805 即可得到L
2显示星期的扩展电路设计
该电路由74L S123 可重置单稳电路、4017 计数器和7 个发光二极管显示电路组成L 如再加上
译码显示电路, 可由数码管构成星期显示电路L
图2星期扩展电路图
2.1星期扩展电路原理图如图2 所示L
图3LM 8560AM 信号和单稳
输出信号波形图
2.2实现星期扩展的原理
由LM 8560 组成的数字钟的显示屏上原有上午(AM )、
下午(PM ) 的显示L 但AM、PM 端的信号如图3 所示, 是多
个脉冲组成的信号, 不能直接用作CD4017 计数器的触发
信号L 经试验可用如下方法, 从LM 8560 的第1 脚“AM ”引
出信号经过由74L S123 组成的可重置单稳电路, 将“AM ”
第3期沈小丽: 数字钟集成电路应用及其功能扩展63
原信号变成一天只有一个上升沿的信号, 该信号通过CD4017 计数器进行计数, 当第8 个脉冲(即
第8 天) 到来时, 由Q 7 反馈到CD4017 的RST 脚, 将CD4017 清零重新开始计数; 从而分别显示星
期一至星期日, 实现星期电路的扩展如图2 所示L
只要保证满足: T ﹤ T w ﹤ 2T 即可L
图4整点报时的扩展电路图
3整点报时扩展电路的设计
该电路由光电耦合4N 25, 三极管放大和脉
冲触发的语音报时芯片构成L
3.1整点报时扩展电路原理图如图4 所示
图5分显示LM 8560 第8 引脚触发脉冲波形图
3.2实现整点报时扩展原理
LM 8560 的第8 引脚是数字钟L ED 显示屏的
十分位b 段驱动, 数字钟的十分位有1、2、3、4、5、0
六种显示状态, 当显示屏的十分位显示1、2、3、4、0
时, b 段为高; 当显示5 时, b 段为低L这样当时钟的分指示00- 49 时,LM 8560 的第8 引脚高电平,
当时钟的分指示50- 59 时,LM 8560 的第8 引脚低电平, 分显示波形触发脉冲如图5 所示L
用如图5 所示的上升沿作触发脉冲去控制汉语报时音乐片, 以实现整点报时功能L
4数码显示秒电路扩展的设计
该电路由60 进制计数器、译码器和数码显示器等构成L
图6秒的扩展电路框图
4.1显示秒扩展电路原理框图如图6 所示L
4.2实现秒扩展原理
如图6 所示,LM 8560 的第14 引脚为秒显示的冒号驱动
端, 利用该第14 引脚作为60 进制计数器的计数脉冲可实现
显示秒的扩展电路L秒计数显示电路是一个60 进制计数器,
它由一级10 进制计数器和一级6 进制计数器构成, 采用两片中规模集成电路CD4510 串接起来构
成秒计数器L 低位CD4510 构成10 进制计数器, 低位CD4510 的进位位作为高位CD4510 的CL K
计数脉冲, 高位CD4510 的Q 1、Q 2 信号经“与门”后作为两片CD4510 的清零信号, 从而实现模为
60 的计数器[2 ]L CD4510 的Q 0、Q 1、Q 2、Q 3 端输出经74L S47 译码器到数码显示输出L
5其他功能的扩展
集成电路LM 8560 芯片组成的数字钟电路具有多种扩展功能可开发设计, 可对学生不限定具
体功能L 下面提供几个扩展功能作参考:
(1)交直流两用L 因由LM 8560 专用芯片组成的数字钟电路在掉电的情况下, 时钟无保持功
能, 利用交直、流两用实现当交流断开时自动用直流供电L
64 中国计量学院学报2001 年
(2)实现24 小时制L由LM 8560 专用芯片组成的数字钟电路可实现12 小时制和24 小时制的
转换L
(3)大屏幕数字显示钟L 将原LM 8560 专用芯片组成的数字钟电路的显示信号去驱动大屏幕
数字显示器(需要设计较大功率的电源) L
(4)定时控制其它器件L
(5)简易频率计、计数器等L
6结束语
在开展电子电路课程设计时, 如何选择合适的设计任务, 使课程设计的内容既有基本任务, 又
有发挥任务; 既有模拟电子内容, 又有数字电子内容; 既有一定的难度, 又有一定的深度L 由
LM 8560 专用芯片组成的数字钟电路, 为我们提供了比较适合的设计和扩展对象, 利用本文所述的
数字钟电路在我们开展的电子电路课程设计中得到了较好效果, 参加课程设计学生们对这样的实
践性设计课程表现出很高的热情和兴趣L
【参考文献】
[1 ]李可. 数字钟电路及应用[M ]. 北京: 电子工业出版社, 1996.
[2 ]童诗白. 模拟电子技术[M ]. 北京: 高等教育出版社, 1998.
The appl ication of the dig ital clock IC and
its expan s ion function
SHEN Xiao2li
(Schoo l ofM echanical & Elect ronics Ch ina Inst itute ofM et ro logy, Hangzhou 310034, Ch ina)
Abstract: Th is art icle in t roduces the digital clock circu it w h ich ismade up of the large scale clock
in tegrated circu it ch ip LM 8560 and the expan sion of th is circu it. The sign if icance in the elect ron2
ics cou rse design is also discu ssed.
Key words: ch ip LM 8560; cou rse design; expan sion funct ion
第3 期沈小丽: 数字钟集成电路应用及其功能扩展65
