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数字电子钟逻辑电路设计

一、实验目的:

1、掌握数字钟的设计方法;

2、熟悉集成电路的使用方法。

二、设计任务和要求:

1、设计一个有“时”,“分”,“秒”(23小时59分59秒)显示且有校时功能的电子钟;

2、 用中小规模集成电路组成电子钟;

3、画出框图和逻辑电路图,写出设计报告;

4、选做:①闹钟系统。②整点报时。③日历系统。

三、方案选择和论证:

1.分秒功能的实现:用两片74290组成60进制递增计数器

2.时功能的实现:用两片74290组成24进制递增计数器

3.定点报时:当分秒同时出现为0时,灯亮。

4.日历系统:月跟日分别用2片74192实现,月份就接成12进制,日则接成31进制,星期由1片74192组 成7进制,从星期一至星期天。

四、方案的设计:

1、可调时钟模块:

秒、分、时分别为60、60和24进制计数器。用两片74LS290做一个二十四进制, 输入计数脉冲CP加在CLKA’端,把QA与与CPLB’从外部连接起来,电路将对CP按照8421BCD码进行异步加法计数。通过反馈端,控制清零端清 零,其中个位接成二进制形式,十位接成四进制形式。其电路图如下:

 

 


数字电子钟逻辑电路设计
同理利用两片74290组成的六十进制计数器,如下图所示

 


数字电子钟逻辑电路设计
将两个六十进制的加法计数器和一个二十四进制的加法计数器进行级联:将秒的十位进位脉冲接到分的个位输入脉冲,将分的十 位进位脉冲接到时的个位输入脉冲,这样就可以组成最基本的电路。

2.校时电路:

例如说时的校准,开关1上端接1HZ脉冲,下端接分的进位。当开关打到上端时电路进入校准功能,当开关打到下端时 电路进入正常计时功能。其电路如总电路图所示

3.整点报时:

分别用2个或非门接到分和秒的各输出个节点处,再用一个与非门与报时灯链接,当输出同时为零时,即整点时,报时灯 就亮了,起到报时功能。本实验使用LED发光(1s),其电路图如下:

 


数字电子钟逻辑电路设计
4.日历系统:

月和日都用2片74192实现。月份功能则接成13进制,因为月份分日都是从1开始计起,所以要求从0001开 始,到1101时,立刻清零,清零时应该切换到置数状态,即将ABCD置1000,通过一个与非门链接到LOAD端置零,同时也将计数器置为0001的状 态。其电路图如下所示

 


数字电子钟逻辑电路设计
日功能74192三十一进制电路图:

 

数字电子钟逻辑电路设计
总电路图:

 
四、电路调试:

调试这部分工作在EWB仿真软件上进行。对于电路的调试应该分为几个部分,分别对电路各个部分的功能都进行调试, 之后,每连接一部分都要调试一次。

在实现日历系统时,如月份需要显示灯显示1~31。一开始以为只把计数器链接成三十一进制即可,结果显示灯只显示 0~30,没有自己预期的结果。经过仔细思考,要把0去掉不显示,从1开始显示,而还要显示31。经过查书,最后,知道开始需置数成0001状态,到 1000才清零,清零的同时回到置数0001状态,通过多次链接、测试,终于实现了。

在实现校时功能过程中,由于之前想得太过复杂了,浪费了大量时间,最后,经过上网搜索,到图书馆查书,简单的用了 个开关连接到脉冲实现了。

五、收获心得体会:

整个过程花了我不少时间,可当做完时才发现做这个数字钟是多么简单的一件事,主要是在调试时花了不少时间,其间换 了不少器件,有的器件在理论上可行,但在实际运行中就无法看到效果,所以调试花了我不少时间,有时无法找出错误便更换器件重新接线以使电路正常运行。

在实际的操作过程中,能把理论中所学的知识灵活地运用起来,并在调试中会遇到各种各样的问题,电路的调试提高了我 们解决问题的能力,学会了在设计中独立解决问题,也包括怎样去查找问题。似乎所有的事都得自己新手去操作才会在脑海中留下深刻的印象,这个小小的课程设计 让我可以熟练的操作EWB软件,也了解了不少器件的功能的应用,也加深了对数字电路认识和理解。

本次课程设计主要是用软件仿真,如果是实际加工电路板就更加锻炼我们的动手能力了,因此,我们的能力还有待提高。

本文链接:http://baike.cntronics.com/abc/1000

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