數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)—數(shù)字鐘綜述

1、數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)數(shù)字鐘班級(jí)：計(jì)114學(xué)號(hào)：119074122姓名：石險(xiǎn)峰指導(dǎo)老師：蘇小虎-11 -任務(wù)與要求設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能的數(shù)字鐘要求：1、設(shè)計(jì)一個(gè)有“時(shí)”、“分”、“秒”（23小時(shí)59分59秒）顯示且有 校時(shí)功能的數(shù)字鐘。2、有校時(shí)功能，可以分別對(duì)時(shí)及分進(jìn)行單獨(dú)校時(shí)，使其校正到標(biāo)準(zhǔn) 時(shí)間。3、 計(jì)時(shí)過(guò)程具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能，當(dāng)時(shí)間到達(dá)整點(diǎn)前10秒進(jìn)行報(bào)時(shí)。4、用中小規(guī)模集成電路組成數(shù)字鐘，并在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行組裝、調(diào)試。5、畫出框圖和邏輯電路圖。功能：1、計(jì)時(shí)功能：要求準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間。小時(shí)的計(jì)時(shí)要求 為“23翻1”。2、校時(shí)功能：當(dāng)數(shù)字鐘接通電源或者計(jì)時(shí)

2、出現(xiàn)誤差時(shí)， 需要校正時(shí)間（簡(jiǎn)稱校時(shí)） 校時(shí)是數(shù)字鐘應(yīng)具備的基本功能，一般電子手表都具有時(shí)、分、秒等 校時(shí)功能。3、整點(diǎn)報(bào)時(shí)：每當(dāng)數(shù)字鐘計(jì)時(shí)快要到整點(diǎn)時(shí)發(fā)出聲響，此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)當(dāng)時(shí)鐘計(jì)時(shí)到 59分50秒時(shí)開始報(bào)時(shí)，持續(xù)10秒。、設(shè)計(jì)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(gè)典型的數(shù)字電路系統(tǒng)，其由時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器 以及校時(shí)和顯示電路組成。其主要功能為計(jì)時(shí)、校時(shí)和報(bào)時(shí)。利用 60進(jìn)制和24進(jìn)制遞增計(jì)數(shù)器子電路構(gòu)成數(shù)字鐘系統(tǒng)，由2個(gè)60進(jìn)制同步遞增計(jì)數(shù)器完成秒、分計(jì)數(shù)，由 24進(jìn)制同步遞增計(jì)數(shù)器完成 小時(shí)計(jì)數(shù)。秒、分、時(shí)之間采用同步級(jí)聯(lián)的方式。按鍵fun c_sel產(chǎn)生單脈沖，控制數(shù)字鐘

3、在計(jì)時(shí)/校時(shí)/校分/校秒四個(gè)狀態(tài)間切換。報(bào) 時(shí)功能為整點(diǎn)來(lái)臨時(shí)蜂鳴器發(fā)出聲響。三、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程1.各部分電路的設(shè)計(jì)過(guò)程（1）時(shí)分秒計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)時(shí)間計(jì)數(shù)電路由秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器及時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成， 其中秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、 分 個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，而根據(jù)設(shè)計(jì)要求，時(shí)個(gè)位和 時(shí)十位計(jì)數(shù)器為24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。秒/分鐘顯示電路：由于秒鐘與分鐘的都是為60進(jìn)制的，所以它 們的電路大體上是一樣的，都是由一個(gè)10進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)6進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成；有所不同的是分鐘顯示電路中的10進(jìn)制計(jì)數(shù)器的ENP和ENT引腳是由秒鐘顯示電路的進(jìn)位信號(hào)控制的。分和秒計(jì)數(shù)器都

4、是模 M=60的計(jì)數(shù)器，其計(jì)數(shù)規(guī)律為 000158 59 00?？蛇x兩片74LS160設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單。時(shí)計(jì)數(shù)器是一個(gè)“ 23翻0”的特殊進(jìn)制計(jì)數(shù)器，即當(dāng)數(shù)字鐘運(yùn)行 到23時(shí)59分59秒時(shí)，秒的個(gè)位計(jì)數(shù)器再輸入一個(gè)秒脈沖時(shí)，數(shù)字 鐘應(yīng)自動(dòng)顯示為00時(shí)00分00秒，實(shí)現(xiàn)日常生活中習(xí)慣用的計(jì)時(shí)規(guī) 律。可選兩片74LS160設(shè)計(jì)。學(xué)工_亡蘭前進(jìn)co3ABQACOSQCEKT00ENPRCOCLHT-ICLKAOA匚口 BDQCLH7QDEHPicqCLRJ4CLMCOUNTER圖2 60進(jìn)制同步遞增計(jì)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(diǎn)報(bào)時(shí)電路的設(shè)計(jì)因報(bào)時(shí)須在59分50秒開始，故可在分計(jì)時(shí)電路引出“5” “9”狀態(tài), 秒計(jì)時(shí)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(bào)時(shí)作用。電路部分截圖如下：: =中:圖5報(bào)時(shí)電路(4) 顯示電路及完整原理圖1/相關(guān)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(chǎn)生進(jìn)位時(shí)，秒計(jì)數(shù)器高位計(jì)滿，分進(jìn)位信號(hào)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(shí)產(chǎn)生進(jìn)位時(shí)，分計(jì)數(shù)器高位計(jì)滿，時(shí)進(jìn)位信號(hào)的波形min7. 4H 3Q K 2 X 3 X d X Q X i K 2 X帚淨(jìng) min3.OH BhDurp.4H Q0houi13 0H 00X1(3) 時(shí)

10、計(jì)數(shù)器(24進(jìn)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(diǎn)時(shí)，報(bào)時(shí)輸出信號(hào)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(shí)刻為分鐘 59秒鐘為50的時(shí)刻,持續(xù)十秒為高電平，意為報(bào)警顯示。4. 實(shí)物電路組裝調(diào)試的方法、調(diào)試過(guò)程及遇到的問(wèn)題：根據(jù)電路圖進(jìn)行實(shí)物的連接。首先分別進(jìn)行秒、分、時(shí)電路的連

11、接，進(jìn)行調(diào)試，實(shí)現(xiàn)成功后再進(jìn)行校時(shí)電路的連接，檢驗(yàn)分校時(shí)的開 關(guān)是否正確，然后檢驗(yàn)時(shí)校時(shí)的開關(guān)。最后連接報(bào)時(shí)電路。連接完成 將分調(diào)到59分，觀察當(dāng)秒為50時(shí)是否發(fā)聲報(bào)警。調(diào)試分、秒時(shí)，如果到59后立刻清零則表示運(yùn)行正常。調(diào)試小時(shí) 部分時(shí)，如果在計(jì)數(shù)到 23，下一時(shí)刻就清零則表示運(yùn)行正常。校時(shí) 電路的調(diào)試為按下邏輯開關(guān)后，所對(duì)應(yīng)的校時(shí)部分和秒同步，再按下 后則停止。報(bào)時(shí)電路的調(diào)試為：先將分調(diào)到 59分，在秒到50時(shí)，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(shí)會(huì)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(shù)試驗(yàn)箱接觸不良的問(wèn)題。5. 設(shè)計(jì)結(jié)論此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)需要先進(jìn)行仿真，再將電路連接出來(lái)，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(cuò)時(shí)便能準(zhǔn)確地找 出錯(cuò)誤所在并及時(shí)糾正了。四、經(jīng)驗(yàn)、體會(huì)總結(jié)在此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)