數(shù)字邏輯課程設計—數(shù)字鐘綜述

1、數(shù)字邏輯課程設計數(shù)字鐘班級：計114學號：119074122姓名：石險峰指導老師：蘇小虎-11 -任務與要求設計任務：設計一個具有整點報時功能的數(shù)字鐘要求：1、設計一個有“時”、“分”、“秒”（23小時59分59秒）顯示且有 校時功能的數(shù)字鐘。2、有校時功能，可以分別對時及分進行單獨校時，使其校正到標準 時間。3、 計時過程具有整點報時功能，當時間到達整點前10秒進行報時。4、用中小規(guī)模集成電路組成數(shù)字鐘，并在實驗箱上進行組裝、調試。5、畫出框圖和邏輯電路圖。功能：1、計時功能：要求準確計時，以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間。小時的計時要求 為“23翻1”。2、校時功能：當數(shù)字鐘接通電源或者計時

2、出現(xiàn)誤差時， 需要校正時間（簡稱校時） 校時是數(shù)字鐘應具備的基本功能，一般電子手表都具有時、分、秒等 校時功能。3、整點報時：每當數(shù)字鐘計時快要到整點時發(fā)出聲響，此實驗設計當時鐘計時到 59分50秒時開始報時，持續(xù)10秒。、設計方案電路組成框圖:圖1數(shù)字鐘電路組成框圖數(shù)字鐘電路是一個典型的數(shù)字電路系統(tǒng)，其由時、分、秒計數(shù)器 以及校時和顯示電路組成。其主要功能為計時、校時和報時。利用 60進制和24進制遞增計數(shù)器子電路構成數(shù)字鐘系統(tǒng)，由2個60進制同步遞增計數(shù)器完成秒、分計數(shù)，由 24進制同步遞增計數(shù)器完成 小時計數(shù)。秒、分、時之間采用同步級聯(lián)的方式。按鍵fun c_sel產生單脈沖，控制數(shù)字鐘

3、在計時/校時/校分/校秒四個狀態(tài)間切換。報 時功能為整點來臨時蜂鳴器發(fā)出聲響。三、設計和實現(xiàn)過程1.各部分電路的設計過程（1）時分秒計數(shù)器的設計時間計數(shù)電路由秒個位和秒十位計數(shù)器、分個位和分十位計數(shù)器及時個位和時十位計數(shù)器電路構成， 其中秒個位和秒十位計數(shù)器、 分 個位和分十位計數(shù)器為60進制計數(shù)器，而根據(jù)設計要求，時個位和 時十位計數(shù)器為24進制計數(shù)器。秒/分鐘顯示電路：由于秒鐘與分鐘的都是為60進制的，所以它 們的電路大體上是一樣的，都是由一個10進制計數(shù)器和一個6進制計數(shù)器組成；有所不同的是分鐘顯示電路中的10進制計數(shù)器的ENP和ENT引腳是由秒鐘顯示電路的進位信號控制的。分和秒計數(shù)器都

4、是模 M=60的計數(shù)器，其計數(shù)規(guī)律為 000158 59 00?？蛇x兩片74LS160設計較為簡單。時計數(shù)器是一個“ 23翻0”的特殊進制計數(shù)器，即當數(shù)字鐘運行 到23時59分59秒時，秒的個位計數(shù)器再輸入一個秒脈沖時，數(shù)字 鐘應自動顯示為00時00分00秒，實現(xiàn)日常生活中習慣用的計時規(guī) 律。可選兩片74LS160設計。學工_亡蘭前進co3ABQACOSQCEKT00ENPRCOCLHT-ICLKAOA匚口 BDQCLH7QDEHPicqCLRJ4CLMCOUNTER圖2 60進制同步遞增計數(shù)器rOrl-toHbi3虛OJWrtr+znco50 NtHQ dN2 益D08 nq-jZK1-00

5、0aQ0 -NW00 0 00 m3)THEN Q=0;END IF;CASE Q ISWHEN 0=SEC_EN=VCC;MIN_EN=SEC_CO;HOUR_EN=MIN_CO;WHEN 仁 SEC_e n=g nd;min_en二gnd;hour_e n=!set n;whe n 2=sec_e n=gnd;min_e n二!set n;hour_e n=gnd;whe n 3=sec_e n=!set n;min_en二gnd;hour_e n=gnd;end case;end;(3) 整點報時電路的設計因報時須在59分50秒開始，故可在分計時電路引出“5” “9”狀態(tài), 秒計時電路引

6、出“ 5” “0”狀態(tài)，用與門連接后即可接到蜂鳴器，起 到報時作用。電路部分截圖如下：: =中:圖5報時電路(4) 顯示電路及完整原理圖1/相關器件源碼counter6subdesig n coun ter6(clk:i nput;q2.0:output;)variable圖表1顯示電路ss:mach ine of bits(q2.O) with states(s0=0,s1=1,s2=2,s3=3,s4=4,s5=5);en d;deledSUBDESIGN deled(num3.0:INPUT;a,b,c,d,e,f,g:OUTPUT;)BEGINTABLENUM3.0=a,b,c,d,e

7、,f,g;H0=1,1,1,1,1,1,0;H1=0,1,1,0,0,0,0;H2=1,1,0,1,1,0,1;H3=1,1,1,1,0,0,1;H4=0,1,1,0,0,1,1;H5=1,0,1,1,0,1,1;H6=1,0,1,1,1,1,1;H7=1,1,1,0,0,0,0;H8=1,1,1,1,1,1,1;H9=1,1,1,1,0,1,1;HA=1,1,1,0,1,1,1;HB=0,0,1,1,1,1,1;HC=1,0,0,1,1,1,0;HD=0,1,1,1,1,0,1;HE=1,0,0,1,1,1,1;HF=1,0,0,0,1,1,1;END TABLE;END;begin ss.

8、clk=clk; table ss=ss; s5=s4; s4=s3; s3=s2; s2=s1; s1=s0; s0=s5;end table; en d;select_dispsubdesig n select_disp (sel2.0:i nput; in 03.0:i nput; in 13.0:i nput; in 23.0:i nput; in 33.0:i nput; in 43.0:i nput; in 53.0:i nput; out3.0:output;)begin case sel is when 0=out=inO; whe n 1=out=in 1; when 2=o

9、ut=i n2; when 3=out=in3; whe n 4=out=in 4; whe n 5=out=in 5; end case;圖表2數(shù)字鐘原理圖3.部分電路的仿真圖(1) 秒向分產生進位時，秒計數(shù)器高位計滿，分進位信號的波形H 0H 5H 3H 80 X q X 2 X 3 X 4 x 5 X Q X昴 seep 4參 sec3.O參 min7.4Q min(3 0(2) 分向時產生進位時，分計數(shù)器高位計滿，時進位信號的波形min7. 4H 3Q K 2 X 3 X d X Q X i K 2 X帚淨 min3.OH BhDurp.4H Q0houi13 0H 00X1(3) 時

10、計數(shù)器(24進制)的輸出波形琴 hour/. 4H )uA1尋 hojr3. 0Hl 00 * 1M f 3(4 J 5 JE ) 丁 K s |(9 JC 0 K 1(4) 整點時，報時輸出信號的波形cp speak 前 min3.O 前 min7.4)sac3.O 前 &ec7 4iu.r.rj.rjuuuuuuuuiLLiiuuiJUUUiui*1 *1 *MMWULLL90a2)(3X)o圖中由低電平變?yōu)楦唠娖降臅r刻為分鐘 59秒鐘為50的時刻,持續(xù)十秒為高電平，意為報警顯示。4. 實物電路組裝調試的方法、調試過程及遇到的問題：根據(jù)電路圖進行實物的連接。首先分別進行秒、分、時電路的連

11、接，進行調試，實現(xiàn)成功后再進行校時電路的連接，檢驗分校時的開 關是否正確，然后檢驗時校時的開關。最后連接報時電路。連接完成 將分調到59分，觀察當秒為50時是否發(fā)聲報警。調試分、秒時，如果到59后立刻清零則表示運行正常。調試小時 部分時，如果在計數(shù)到 23，下一時刻就清零則表示運行正常。校時 電路的調試為按下邏輯開關后，所對應的校時部分和秒同步，再按下 后則停止。報時電路的調試為：先將分調到 59分，在秒到50時，蜂 鳴器發(fā)出聲響，持續(xù)十秒。電路連接好后，打開電源有時會出現(xiàn)LED數(shù)碼顯示不穩(wěn)定的現(xiàn)象， 可能是數(shù)字電子技術試驗箱接觸不良的問題。5. 設計結論此次的數(shù)字鐘設計需要先進行仿真，再將電路連接出來，只有熟 悉邏輯電路及其芯片各引腳的功能，那么在電路出錯時便能準確地找 出錯誤所在并及時糾正了。四、經驗、體會總結在此次的數(shù)字鐘設計