基于74160計(jì)數(shù)器的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)

基于74160計(jì)數(shù)器的電子時(shí)鐘

設(shè)計(jì)報(bào)告學(xué)院：專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)姓名：學(xué)號(hào)：設(shè)計(jì)目的在了解數(shù)字鐘的原理的前提下，運(yùn)用剛剛學(xué)過的數(shù)字電路知識(shí)設(shè)計(jì)并制作數(shù)字鐘，而且通過數(shù)字鐘的制作進(jìn)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。由于數(shù)字電子鐘包括組合邏輯電路和時(shí)序電路，通過它可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時(shí)序電路的原理與使用方法，從而實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合，并學(xué)會(huì)使用MAX+plusII軟件的使用以及用DXP軟件畫原理圖和制PCB版，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手操作能力。通過本次試驗(yàn)對(duì)電子線路知識(shí)的整合和電子線路設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練，并為后繼課程的學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下一定的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)任務(wù)及要求實(shí)驗(yàn)任務(wù)設(shè)計(jì)一種簡易數(shù)字鐘，該數(shù)字鐘具有基本功能，包括準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以數(shù)字形式顯示時(shí)、分，以二極管顯示秒的時(shí)間和校時(shí)功能。實(shí)驗(yàn)要求（1）時(shí)的計(jì)時(shí)要求為12和24進(jìn)制兩種方式，分和秒的計(jì)時(shí)要求為60進(jìn)制。（2）準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以數(shù)字形式顯示時(shí)間，分小時(shí)，分鐘和秒分別用兩個(gè)七段顯示來顯示。（3）可以校正時(shí)間，兩個(gè)校時(shí)按鍵，分別校正小時(shí)和分鐘。

設(shè)計(jì)方案數(shù)字時(shí)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。本次設(shè)計(jì)利用集成十進(jìn)制遞增計(jì)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(shè)計(jì)流程可分為：用MAX+plusII完EPM7128SLC84-6內(nèi)部功能的設(shè)計(jì)；顯示電路的設(shè)計(jì)，和開關(guān)的設(shè)計(jì)；用DXP完成時(shí)鐘電路硬制板的制作。整體思想如圖：譯碼器分個(gè)位計(jì)數(shù)器

譯碼器分個(gè)位計(jì)數(shù)器內(nèi)部電路設(shè)計(jì)1、時(shí)鐘起振電路該電路給數(shù)字鐘提供一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的方波信號(hào)，可保證數(shù)字鐘的走時(shí)準(zhǔn)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：JZ-1JZ-2<「；」vccJZ-1JZ-2<「；」vcc（起振電路）、利用兩片74160組成60進(jìn)制遞增計(jì)數(shù)器（秒鐘、分鐘部分）利用兩片十進(jìn)制遞增計(jì)數(shù)器74160組成的同步60進(jìn)制遞增計(jì)數(shù)器如圖：舉且三二^^,5畝區(qū)於心討一|>sh-B繆儂二七―舉且三二^^,5畝區(qū)於心討一|>sh-B繆儂二七―手且二七三、E,/ik^cnr~,：比山INnou-1 >s-kA二”「…b—c舞m—i >s-kB料件"…尸f's^-kD笆?"…L"S'U珀（秒鐘部分電路）其中個(gè)位計(jì)數(shù)為十進(jìn)制形式。個(gè)位與十位計(jì)數(shù)器之間采用同步級(jí)連方式，將個(gè)位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出控制端RCO接至十位計(jì)數(shù)器容許端ENP,ENT,完成個(gè)位對(duì)十位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位控制。選擇十位計(jì)數(shù)器QC與QA和個(gè)位計(jì)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(jìn)制計(jì)數(shù)形式。當(dāng)計(jì)數(shù)器狀態(tài)為59時(shí)，重新置數(shù)00000000，并輸出一進(jìn)位（SJW）。其仿真波形為：分鐘部分電路與秒鐘部分相似，當(dāng)計(jì)數(shù)器狀態(tài)為59時(shí)，重新置數(shù)00000000，并輸出一進(jìn)位（MJW）。

1^-s-JW0□ 1 1 L■^-CLK0?■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■m-l-D0 LLT_LLT LLT1m-l-C0 ^_rt_n_m-l-B0 m-l-A0 Bnimnam -e^m-JW0口nm-h-D0m-h-C0 i_l Lm-h-B0JLjLm-h-A0 1 1_1_1_i i_i_i iName: ^Value:r600.0ns3.6us 4.2us 4.8i…苜w…[==>^^——其仿真波形為：回<in山N%?！賥…[==>^^——其仿真波形為：回<in山N%。x-llo山INno。（分鐘部分電路）沖，徐A0加二［F—<mlh后*巴二產(chǎn)-5一然三gw1t,/卜二。'件皿-I?m-kO務(wù)*曠］?（記?"I "B2m'n>kA'-1.8us 2.4us 3.Ous由兩片74160組成的能實(shí)現(xiàn)12和24進(jìn)制轉(zhuǎn)換的同步遞增計(jì)數(shù)器如圖：（小時(shí)部分電路）圖中個(gè)位與十位計(jì)數(shù)器均為十進(jìn)制計(jì)數(shù)形式，采用同步級(jí)連方式。選擇十位計(jì)數(shù)器的輸出端QB和個(gè)位計(jì)數(shù)器的輸出端QC作為反饋，可實(shí)現(xiàn)24進(jìn)制遞增計(jì)數(shù)。若選擇十位計(jì)數(shù)器的輸出端QA與個(gè)位計(jì)數(shù)器的輸出端QB作為反饋，則可實(shí)現(xiàn)12進(jìn)制遞增計(jì)數(shù)。因?yàn)樾枰獙?shí)現(xiàn)12進(jìn)制與24進(jìn)制的轉(zhuǎn)換，這里做了一個(gè)JK觸發(fā)器，如圖： :己沃 ?櫻： 3 "（JK觸發(fā)器）當(dāng)J，K都接高電平時(shí)，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(shí)現(xiàn)當(dāng)Q為高電平時(shí)是12進(jìn)制，Q為低電平時(shí)是24進(jìn)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(shí)控制塊（H-CT）,并力口上晶體振蕩電路，各控制端和各個(gè)輸出端，連接成時(shí)鐘內(nèi)部控制電路，如圖：二:先造之二〉口照:二:先造之二〉口照:二:力圖:二:西堂:二U二：力談:二*1題:圖中，按鍵M-CT可將秒脈沖直接引入分計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)分鐘校時(shí);按鍵H-CT可將秒脈沖直接引入小時(shí)計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘校時(shí)；24-12CT可將下降沿引入小時(shí)計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)12小時(shí)制與24小時(shí)制的轉(zhuǎn)換。圖中24個(gè)輸出端可接8個(gè)譯碼器，最后在顯示器上實(shí)現(xiàn)小時(shí)，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+plusII中對(duì)其各引腳功能的分布如圖:.匚,?：■—匚0匚金匚金匚金匚一.A匚0匚金匚13TZI：匚HW匚*匚,?：■H?匚M匚金匚金匚A匚口2Rs口2RsIH=:口13口口口口■?：口口口工□?="=<□**?A-c■*R-ZJ叮其外圍電路引腳的實(shí)際連接如圖：FartUIEFMT128SLCE4-6|22aLuc'-l2-a2VridrymLNl521Full?FartUIEFMT128SLCE4-6|22aLuc'-l2-a2VridrymLNl521Full?一nr一蘭七一PINIvsmi—FLNl一k,!N=>鼻匕(tlNtAQgJnunMmwHtAEEJclJM(AWHtAnEJclJMmwHtAEEJclJM(AWHtAnEJclJMmwHtAEEJclJM(AWHtAnEJclJMLWNWicUMnl—ALWQiLWKLi二 外圍電路的設(shè)計(jì)1外接晶振電路晶體振蕩器是構(gòu)成數(shù)字式時(shí)鐘的核心，它保證了時(shí)鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。用外接1MHZ的無源晶振來為內(nèi)部提供1MHZ時(shí)鐘信號(hào)，晶振旁邊加兩個(gè)小電容來時(shí)震蕩頻率更穩(wěn)定。電路如圖：

2控制器件利用三個(gè)按鍵開關(guān)分別控制分鐘校時(shí)，時(shí)鐘校時(shí)和12進(jìn)制與24進(jìn)制的轉(zhuǎn)換，在DXP中利用網(wǎng)絡(luò)連線與EPM7128SLC84-6相應(yīng)引腳連接。如圖：電路的工作原理：在此電路中，開關(guān)SMCT和SHCT分別作為分鐘和小時(shí)的校時(shí)按鍵，當(dāng)按下開關(guān)便給分鐘（小時(shí)）一個(gè)高電平脈沖，

相當(dāng)于給一個(gè)脈沖進(jìn)位，使其計(jì)時(shí)增加一。S12-24按鍵用來進(jìn)行12進(jìn)制與24進(jìn)制顯示的轉(zhuǎn)換，因?yàn)橛玫挠肑K觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)些功能，而JK觸發(fā)器工作是下降沿有效，所以當(dāng)按下開關(guān)相當(dāng)于給一個(gè)低電平脈沖，使JK的輸出端Q的電平發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。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(jìn)制輸入控制數(shù)碼管顯示（0~9）；可以完成對(duì)數(shù)字的顯示。其實(shí)際連接如圖：UHHVCC4VCC產(chǎn)VCC3BI/RBOrbTLTVCCVCC4VCC產(chǎn)VCC3BI/RBOrbTLTVCC16VCCH-H-A7H-H-BH-H-C2；H-H-D6^AO

AlA2A3GND8GND13hh812hhb11hhc10hhd9hhe15hhf14hhgSN7448N（顯示譯碼器）

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(shí)際連接如圖：DHH1vcc6VCC1vcc6VCChhb9hhc8hhd5h,h.e4hhf2h,h.g3GND~7DpyAmber-CA（顯示器）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(dú)的邏輯門組成，可以對(duì)邏輯門進(jìn)行搭建來完成相應(yīng)功能。應(yīng)用軟件MAXplusII可以完成對(duì)內(nèi)部功能的搭建，來完成所需功能。再利用網(wǎng)絡(luò)布

線將按