基于74160計數(shù)器的電子時鐘設計

1、基于74160計數(shù)器的電子時鐘設計報告學院： 專業(yè)：電子信息科學與技術姓名： 學號：設計目的1. 在了解數(shù)字鐘的原理的前提下，運用剛剛學過的數(shù)字電路知識設計并制作數(shù)字鐘，而且通過數(shù)字鐘的制作進一步了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及其使用方法。2. 由于數(shù)字電子鐘包括組合邏輯電路和時序電路，通過它可以進一步學習與掌握各種組合邏輯電路與時序電路的原理與使用方法，從而實現(xiàn)理論與實踐相結合，并學會使用MAX+plus II軟件的使用以及用DXP軟件畫原理圖和制PCB版，增強實驗設計能力和動手操作能力。3. 通過本次試驗對電子線路知識的整合和電子線路設計能力的訓練，并為后繼課程的學習和畢業(yè)設

2、計打下一定的基礎。設計任務及要求1 實驗任務設計一種簡易數(shù)字鐘，該數(shù)字鐘具有基本功能， 包括準確計時，以數(shù)字形式顯示時、分，以二極管顯示秒的時間和校時功能。2 實驗要求（1）時的計時要求為12和24進制兩種方式，分和秒的計時要求為60進制。（2）準確計時，以數(shù)字形式顯示時間，分小時，分鐘和秒分別用兩個七段顯示來顯示。（3）可以校正時間，兩個校時按鍵，分別校正小時和分鐘。設計方案數(shù)字時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。本次設計利用集成十進制遞增計數(shù)器(74160)和帶譯碼器的七段顯示數(shù)碼管組成的數(shù)字鐘電路。具體設計流程可分為：用MAX+plus II完E

3、PM7128SLC84-6內(nèi)部功能的設計；顯示電路的設計，和開關的設計；用DXP完成時鐘電路硬制板的制作。整體思想如圖：秒個位顯示器秒十位顯示器分個位顯示器分十位顯示器時個位顯示器時十位顯示器秒個位計數(shù)器譯碼器譯碼器譯碼器譯碼器譯碼器譯碼器秒十位計數(shù)器秒個位計數(shù)器分個位計數(shù)器時個位計數(shù)器分十位計數(shù)器時十位計數(shù)器晶體振蕩電路校分控制電路校時控制電路12小時-24小時轉(zhuǎn)換電路一 EPM7128SLC84-6內(nèi)部電路設計1、 時鐘起振電路該電路給數(shù)字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準確的方波信號，可保證數(shù)字鐘的走時準確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都須使用晶體振蕩器電路。如圖：（起振電路）2、利

4、用兩片74160組成60進制遞增計數(shù)器（秒鐘、分鐘部分）利用兩片十進制遞增計數(shù)器74160組成的同步60進制遞增計數(shù)器如圖：（秒鐘部分電路）其中個位計數(shù)為十進制形式。個位與十位計數(shù)器之間采用同步級連方式，將個位計數(shù)器的進位輸出控制端RCO接至十位計數(shù)器容許端ENP，ENT，完成個位對十位計數(shù)器的進位控制。選擇十位計數(shù)器QC與QA和個位計數(shù)器QD和QA做反饋端，經(jīng)與非門輸出控制LDN置數(shù)端，接成六進制計數(shù)形式。當計數(shù)器狀態(tài)為59時，重新置數(shù)00000000，并輸出一進位（S-JW）。其仿真波形為：分鐘部分電路與秒鐘部分相似，當計數(shù)器狀態(tài)為59時，重新置數(shù)00000000，并輸出一進位（M-JW）

5、。（分鐘部分電路）其仿真波形為：3、用兩片74160組成24/12進制遞增計數(shù)器（時鐘部分）由兩片74160組成的能實現(xiàn)12和24進制轉(zhuǎn)換的同步遞增計數(shù)器如圖：（小時部分電路）圖中個位與十位計數(shù)器均為十進制計數(shù)形式，采用同步級連方式。選擇十位計數(shù)器的輸出端QB和個位計數(shù)器的輸出端QC作為反饋，可實現(xiàn)24進制遞增計數(shù)。若選擇十位計數(shù)器的輸出端QA與個位計數(shù)器的輸出端QB作為反饋，則可實現(xiàn)12進制遞增計數(shù)。因為需要實現(xiàn)12進制與24進制的轉(zhuǎn)換，這里做了一個JK觸發(fā)器，如圖：（JK觸發(fā)器）當J，K都接高電平時，CLK通過下降沿有效，使Q端的輸出在高，低電平之間轉(zhuǎn)換，通過圖中的門電路實現(xiàn)當Q為高電平時

6、是12進制，Q為低電平時是24進制。4、EPM7128SLC84-6內(nèi)部整體電路將以上各電路分別集成秒控制塊（S-CT）,分控制塊（M-CT）和小時控制塊（H-CT）,并加上晶體振蕩電路，各控制端和各個輸出端，連接成時鐘內(nèi)部控制電路，如圖：圖中，按鍵M-CT可將秒脈沖直接引入分計數(shù)器，實現(xiàn)分鐘校時；按鍵H-CT可將秒脈沖直接引入小時計數(shù)器，實現(xiàn)時鐘校時；24-12CT可將下降沿引入小時計數(shù)器，實現(xiàn)12小時制與24小時制的轉(zhuǎn)換。圖中24個輸出端可接8個譯碼器，最后在顯示器上實現(xiàn)小時，分鐘與秒鐘的顯示。整體電路仿真波形為：4、EPM7128SLC84-6內(nèi)部引腳分布在MAX+plus II中對其各

7、引腳功能的分布如圖：其外圍電路引腳的實際連接如圖：二 EPM7128SLC84-6外圍電路的設計1外接晶振電路晶體振蕩器是構成數(shù)字式時鐘的核心，它保證了時鐘的走時準確及穩(wěn)定。用外接1MHZ的無源晶振來為內(nèi)部提供1MHZ時鐘信號，晶振旁邊加兩個小電容來時震蕩頻率更穩(wěn)定。電路如圖：2 控制器件利用三個按鍵開關分別控制分鐘校時，時鐘校時和12進制與24進制的轉(zhuǎn)換，在DXP中利用網(wǎng)絡連線與EPM7128SLC84-6相應引腳連接。如圖：電路的工作原理：在此電路中，開關SMCT和SHCT分別作為分鐘和小時的校時按鍵，當按下開關便給分鐘（小時）一個高電平脈沖，相當于給一個脈沖進位，使其計時增加一。S12-

8、24按鍵用來進行12進制與24進制顯示的轉(zhuǎn)換，因為用的用JK觸發(fā)器實現(xiàn)些功能，而JK觸發(fā)器工作是下降沿有效，所以當按下開關相當于給一個低電平脈沖，使JK的輸出端Q的電平發(fā)生變化，實現(xiàn)相應功能。3 顯示譯碼器采用七段顯示譯碼器SN7448N：根據(jù)邏輯功能知道，顯示譯碼器主要完成將四位二進制輸入控制數(shù)碼管顯示（09）；可以完成對數(shù)字的顯示。其實際連接如圖：（顯示譯碼器）4 顯示器: 在此電路圖中所用的顯示器是共陰極形式，陰極必須接地。與顯示譯碼器的實際連接如圖：（顯示器）5 整體電路EPM7128SLC84-6為可編程邏輯器件，其內(nèi)部大部分是由單獨的邏輯門組成，可以對邏輯門進行搭建來完成相應功能。應用軟件MAX plus II可以完成對內(nèi)部功能的搭建，來完成所需功能。再利用網(wǎng)絡布線將按鍵開關，8個顯示譯碼器和8個七段顯示器相應連接起來，構成如圖：（時鐘電路整體原理