數(shù)字電子鐘電路

1、數(shù)字電子鐘邏輯電路設(shè)計摘要本次數(shù)字時鐘電路設(shè)計使用了三片74LS161二進制計數(shù)器,三片74LS160十進制計數(shù)器和一片74LSOO二輸入四與非門采用異步連接設(shè)計構(gòu)成數(shù)字電子鐘。分、秒均使用60 進制循環(huán)計數(shù)，時使用24 進制循環(huán)計數(shù)。關(guān)鍵詞電子時鐘；清零；循環(huán)計時1 設(shè)計任務(wù)及主要技術(shù)指標和要求1.1 設(shè)計任務(wù)：用中小規(guī)模集成電路設(shè)計一臺能顯示時，分，秒的數(shù)字電子鐘。1.2 主要技術(shù)指標和要求：1.2.1 由 555 定時器產(chǎn)生 1Hz 的標準秒信號。1.2.2秒、分為 0059 進制計數(shù)器1.2.3時為 0023 二十四進制計數(shù)器。2 引言數(shù)字電子鐘是一種用數(shù)字顯示秒、分、時的計時裝置，與

2、傳統(tǒng)的機械鐘相比，具有走時準確、顯示直觀、無機械傳動裝置等優(yōu)點，因而得到廣泛的應(yīng)用。如，日常生活中的電子手表，車站、碼頭、機場等公共場所的大型數(shù)顯電子鐘。3 工作原理數(shù)字電子鐘所采用的是十六進制計數(shù)器74LS161 和十進制計數(shù)器74SL160，根據(jù)時分秒各個部分的的不同功能，設(shè)計成不同進制。秒的個位，需要 10 進制計數(shù)器，十位需6 進制計數(shù)器（計數(shù)到59 時清零并進位）。秒部分設(shè)計與分鐘的設(shè)計完全相同；時部分的設(shè)計為當(dāng)時鐘計數(shù)到24 時，使計數(shù)器的小時部分清零，從而實現(xiàn)整體循環(huán)計時的功能。3.1 4位同步計數(shù)器 74LS161引腳結(jié)構(gòu)圖，如圖1（ 74SL160的引腳結(jié)構(gòu)與 74SL161

3、完全相同）：3.2 二輸入四與非門 74LS00 引腳結(jié)構(gòu)圖，如圖2：3.3 74LS161功能如表 1 所示：3.4 非門真值表如表 2 所示：輸入輸出PTCP CD1D2D3Q0Q1Q2Q3LLLLLHLD0D1D2D3D0D1D2D3HHHH計數(shù)HHL保持HHL保持表 1 74LS161功能表ABY001011101110表 2與非門真值表4 電路組成部分1 / 84.1 計數(shù)部分：利用 74LS161芯片， 74LS160 芯片和 74LS00 芯片組成的計數(shù)器，它們采用異步連接，利用外接標準 1Hz脈沖信號進行計數(shù)。4.2顯示部分： 將三片 74LS161芯片和三片 74LS60的

4、Q0Q1Q2 Q3 腳分別接到實驗箱上的數(shù)碼顯示管上，根據(jù)脈沖的個數(shù)顯示時間。5 設(shè)計步驟及方法所有 74LS161芯片和 74LS160的 16 腳接 5V 電源 ( 置為 1) ，3 腳、 4 腳、5 腳、6 腳和 8 腳接地（置為 0）。74LS00芯片的 14 腳接 5V電源（置為 1）， 7 腳接地。5.1 秒設(shè)計秒部分具體設(shè)計如圖 3 示：圖 3 秒部分設(shè)計圖2 / 8秒的個位部分為逢十進一，十位部分為逢六進一，從而共同完成60進制計數(shù)器。當(dāng)計數(shù)到 59 時清零并重新開始計數(shù)。 秒的個位部分的設(shè)計：利用十進制計數(shù)器74LS160和與非門 74LS00 在面包板上設(shè)計10 進制計數(shù)器

5、顯示秒的個位。計數(shù)器的 1 腳接高電平， 7 腳及 10 腳接 1。因為 7腳和 10 腳同時為 1 時計數(shù)器處于計數(shù)工作狀態(tài). 秒的個位和十位的2 腳相接從而實現(xiàn)同步工作， 15 腳（串行進位輸出端） 接十位的 7 腳和 10 腳。個位計數(shù)器由 Q3Q2Q1Q0（ 0000）2 增加到（ 1001）2 時產(chǎn)生進位，并十位部計數(shù)器的 2 腳脈沖輸入端 CP，從而實現(xiàn) 10 進制計數(shù)和進位功能。利用 74LS161和 74LS00在面包板上設(shè)計 6 進制計數(shù)器顯示秒的十位：7 腳和 10 腳接各位計數(shù)器的 15 腳（串行進位輸出端） ，當(dāng)個位計數(shù)器由Q3 Q2Q1Q0（0000）2 增加到（ 1

6、001）2 時產(chǎn)生進位，并十位部分開始計數(shù)，通過 74LS00對 Q2 1 與非接入的1腳清零端和分個位計數(shù)器的2Q74LS161腳脈沖輸入端 CP，從而實現(xiàn)6 進制計數(shù)器和進位功能。5.2分鐘的設(shè)計分鐘部分具體設(shè)計如圖4 示：3 / 8圖 4 分部分設(shè)計圖分鐘個位部分逢十進一， 十位部分逢六進一， 從而共同完成60 進制計數(shù)器。當(dāng)計數(shù)到59 時重新開始計數(shù)。利用 74LS160和 74LS00設(shè)計 10進制計數(shù)器顯示分的個位：1 腳，7 腳和 10 接高電平， 15 腳（串行進位輸出端）接十位計數(shù)器的7 腳和 10 腳。當(dāng)個位計數(shù)器由 Q321（0）QQ Q00002增加到（1001） 時產(chǎn)

7、生進位， 十位計數(shù)器和各位計數(shù)器的2 腳相接從而2實現(xiàn)同步工作。并將計數(shù)器的2 腳脈沖輸入端，從而實現(xiàn)10 進制計數(shù)器和進位功能。利用 74LS161和 74LS00在面包板上設(shè)計6 進制計數(shù)器顯示分的十位 ：當(dāng)由 Q3 21Q0（）2 增加到（）2 時，通過74LS00Q Q00000101對 Q21 與非接入的腳清零端和小時的個位計數(shù)器的2腳脈沖Q74LS161 1輸入端，從而實現(xiàn)6 進制計數(shù)器和進位功能。5.3小時的設(shè)計4 / 8小時部分具體設(shè)計如圖5 示：圖 5小時部分設(shè)計圖利用 74LS160和 74LS00設(shè)計 10 進制計數(shù)器顯示小時的個位：7 腳和 10 腳接高電平。 15 腳

8、（串行進位輸出端）接入十位計數(shù)器的7 腳和10 腳，個位計數(shù)器和十位計數(shù)器的2 腳相接從而實現(xiàn)同步工作方式。小時十位計數(shù)器的2 腳脈沖輸入端，從而實現(xiàn)10 進制計數(shù)器和進位功能。利用 74LS161 和 74LS00 在面包板上設(shè)計計數(shù)器顯示分鐘的十位：當(dāng)十位計數(shù)器由 Q3Q2Q1Q（0 0000）2 增加到（0010）2 并且個位計數(shù)器 Q3Q2Q1Q0由（0000）2 增加到（ 0100）2 時，通過 74LS00 對十位計數(shù)器的 Q1 和個位計數(shù)器 Q2 與非，分別接入十位和個位的的1腳清零端，從而共74LS161同完成 24 進制計數(shù)器并清零。5 / 86 電路總體說明通過外接時鐘脈沖

9、 CP 的作用下 ,秒的個位加法計數(shù)器開始記數(shù)， 通過譯碼器和數(shù)碼顯示管顯示數(shù)字即計數(shù)器。當(dāng)經(jīng)過 10 個脈沖信號后，秒個位計數(shù)器完成一次循環(huán)，秒十位計數(shù)器的 CP與秒個位計數(shù)器的 CP同步 , 秒個位計數(shù)器的 Qcc 使得秒十位的 P 和 T 端同時為 1（Qcc 為進位端，當(dāng)個位為 9 時進位并 Qcc=1）, 從而秒十位開始計數(shù)，秒十位計數(shù)器工作 1 次，通過譯碼器和數(shù)碼顯示管，秒十位數(shù)字加 1。當(dāng)經(jīng)過 60 個脈沖信號，秒部分完成一個周期，分鐘個位計數(shù)器的 CP 通過秒十位計數(shù)器的 Q2Q1 與非得到脈沖，分鐘個位計數(shù)器工作一次，通過譯碼器和數(shù)碼顯示管，分鐘的個位數(shù)字加1。分部分的工作方式與秒部分完全相同。當(dāng)經(jīng)過 3600個脈沖信號，分鐘部分完成一個周期，小時個位計數(shù)器的 CP通過分十位計數(shù)器的 Q2Q1 與非得到脈沖，小時個位計數(shù)器工作一次，通過譯碼器和數(shù)碼顯示管，小時的個位數(shù)字加 1。當(dāng)小時個位部分完成一個周期，小時十位計數(shù)器的CP 與小時個位計數(shù)器的CP 同步 ,小時個位計數(shù)器的Qcc使得小時十位的 P 和 T 端同時為 1, 從而小時十位開始計數(shù)，小時十位計數(shù)器工作 1 次，通過譯碼器和數(shù)碼顯示管，小時的十位數(shù)字加 1。當(dāng)小時十位部分計數(shù)到 2 同時小時的個位部分計數(shù)到 4，小時個位計數(shù)器的清零端和十位計數(shù)