万年历 时钟设计

数字电路实验报告

数字电路 设 计 报 告

专业： 嵌入式系统工程 年级： 嵌入式班 姓名： 丁腾淘 学号： 20113062 指导教师： 毛群

阿坝师专电子信息工程系

数字电路实验报告

数字万年历时钟设计

1 设计目的

（1） 培养独立思考、综合用所学有关的相应知识的能力， （2） 更好的掌握《数电》课堂所学知识。 （3） 掌握proteus的基本用法和仿真。

2 设计思路

（1）设计时分秒24、60进制电路。 （2）设计星期。

（3）设计年月日电路。 （4）设计校正电路。

（5）设计秒脉冲发生电路。

3 设计过程

3．1 课题分析

时钟实际是一个标准频率（1HZ）进行计数的计数电路，由于计数的起始时刻不可能与标准的时间一致，故需要加一个校时电路。同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定，通常用石英晶体振荡器电路构成。一个万年历时钟显示器需做到对“年”、“月”、“日”、“星期”、“时”、“分”、“秒”的显示，主要有以下各部分组成，其整个电路的框架图：

3.2 方案论证 （1）. 振荡器

主要用于来产生频率稳定的时间信号标准，以保证数字时钟的走时准确及稳定。要产生稳定的时标信号，一般用石英晶体振荡器。现在使用的指针时钟和

数字电路实验报告

数字时钟都是用石英振荡器电路。从数字时钟的精确度来讲，晶体振荡器的频率越高计时越精确，但这样会增加分频器的级数。所以在确定频率时应考虑这俩方面的因素，然后再选择石英晶体的具体型号。 （2）. 分频器

振荡器产生的时标频率很高，为了得到1HZ的秒信号，需要对振荡器的输出信号进行分频。分频器的级数和每级的分频次数要根据时标频率来确定。目前，石英电子时钟采用32768HZ的时标信号，将此信号经过15级2分频即可得到周期为1秒的信号，当然也可选其它的时基信号，确定分频器的级数后再选择适合的集成电路。 （3）. 计数器

年、月、日、星期、时、分、秒分别为365、12、31（28、29、30）、7、24、60、 60 进制的计数器，在此课程设计中采用74LS160、也可用74LS163，74LS190等计数器来实现。在实现的电路中有两种方案来实现清零（同步置数和异步清零）。 （4）. 译码显示电路

计数器的译码显示可采用BCD-七段译码显示器。 （5）. 校时电路

在刚开机接通电源时，由于“年”、“月”、“日”、“星期”、“时”、“分”、“秒”为任意值，所以需要进行调整。（具体实现思路？） 3.3 方案实现

（1）. 确定石英晶体振荡电路

振荡器是数字时钟的心脏。它的准确性和稳定性直接影响表的精度。 （2）. 多级分频电路

100HZ的标时信号，不能直接用来计时，需要将它变成为1S的脉冲信号，即“秒”信号。故需对时标信号进行分频（具体实现思路？）。 （3）. 计数器电路

a) 时、分、秒的设计

本实验大多采用74ls160、74ls151和一些常见的门电路。以下是它们的功能表：

74ls160的功能表

数字电路实验报告

74ls151的功能表

方案：清零方式

由于74ls160同步清零，异步置数。

故秒的清零由秒的十位满五则清零。秒的脉冲直接用秒脉冲提供。

设：秒的清零信号为y、分即y a b在秒清零的同时产生一个分

的cpm=a·b

同理分的清零由分的十位满五则清零。y a b

在清零的同时产生一个小时的cph=a b

在小时满二十三时产生一个小时的清零信号和一个星期的脉冲和天的脉冲

连接电路仿真如下图所示：

b) 星期的设计

星期的设计思路：星期是七进制，星期是从星期一到星期日， 在七段译码器显示是：1、2、3、4、5、6、8（为了和人们的习惯一样，用8来表示星期日），但是七段译码器是显示0—9，在显示星期时，需将0、7、9这三个数屏蔽而不显示，在此电路中采用异步置数的方法来做到。为此要做到当达到6时就将其置数8，在8消失的同时将其置数1。由星期显示的置数时序逻辑图可以看出在LAOD’保持两个脉冲的低电平时由6和8 产生的低电平之和，同时可以看出置数8的信号只比置数1的信号早一个脉冲，从而实现显示了8的下一个是显示1。

数字电路实验报告

c) 日、月、年的设计

天、月、年：由于要实现天的控制，需要年和月的反过来控制天的计数。所以把天、月、年的控制合在一起阐述。

由于天的控制需要年与月的反馈，所以暂时只做最基本的，不做置数信号。

（如图3）

置数信号将在下文说明。但我们在这里可以把日的四种置数信号做出来，大月为31天，小月为30天，平年的二月为28天，闰年的二月为29天。如图 4所示。 1、 当日的十位满三时，形成一个置数号即三十天的置数信号。 2、 当日的十位满三日的个位满一，形成一个置数信号，即三十一天的置数

信号。 3、 当日的十位满二，日的个位满八形成一个置数信号，即二十八的置数信

号。 4、 当日的十位满二，日得个位满九形成一个置数信号。即二十九天的置数

信号

在这里日的脉冲是上文小时的置数信号。

图 3

图 4

数字电路实验报告

▼ 一年中，我们都知道，4、6、9、11是小月，二月又有平年和闰年之，

故我们把二月单独出来，由于在一年中，就只有大月，小月，和二月，在我们数字电路中，既然我们判断出了小月和二月，那么不是小月或不

是二月的就是大月。即 Y大月= Y小月非在这里我们用数据选择器74ls151来实现。但只能选择出4、6、9月，为了方便起见故选择11月我用门电路来实现。 (这里要注意一点

端

)

Y大月=Y+Y11

Y大月= Y小月非

仿真如下图所示：

▼ 由于二月有平年、闰年之分，故我们需要把闰年和平年区分出来。在这 里我们判断闰年

Y全0=ys3·····

Y全0=ys3···

（1）、个位十位不全为零时：

数字电路实验报告

yg2 yg1 yg0

Ys0 yg3

Ya=（Ys0 Yg1 Yg0+ Ys0 Yg1 Yg0）Y全0 （2）、个位十位全为零时：

Yb2 yb1 yb0

）Y全0 Y闰年=Yb+Ya Y平年闰年 仿真得下图：

现在把上面的全部结合到一起就完成了大小月的判断，二月的区分即完成了日得置数和月的脉冲。信号如下图所示：

数字电路实验报告

月的置数

当月满十二时就要对月进行置数，这时我们要使用74ls160的置数端

（load）在置数的同时也就是年得脉冲（cp）

Cp=Load=yys0·yyg1

在这里月的脉冲就是上文提到的用年得置数信号作为月的脉冲，这里

就不详细解释了。

（4）. 显示电路

BCD-七段译码器的实现

（5）. 这里只需要注意一点：该显示译码器的高位为左端，从左到右，依次由

高位到低位。

（6）. 校时电路

实现异步调时的控制。

在这里调整电路的构成我用最简单最明了的方法来实现对晚年的调整，

数字电路实验报告

即用开关来实现对各个模块的控制， …… 此处隐藏：1586字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……