数字电子钟电路.doc

数字电子钟逻辑电路设计摘要 本次数字时钟电路设计使用了三片74LS161二进制计数器,三片74LS160十进制计数器和一片74LSOO二输入四与非门采用异步连接设计构成数字电子钟。分、秒均使用60进制循环计数，时使用24进制循环计数。关键词 电子时钟；清零；循环计时1设计任务及主要技术指标和要求1.1 设计任务： 用中小规模集成电路设计一台能显示时，分，秒的数字电子钟。1.2 主要技术指标和要求：1.2.1 由555定时器产生1Hz的标准秒信号。1.2.2 秒、分为0059进制计数器1.2.3 时为0023二十四进制计数器。 2引言数字电子钟是一种用数字显示秒、分、时的计时装置，与传统的机械钟相比，具有走时准确、显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到广泛的应用。如，日常生活中的电子手表，车站、码头、机场等公共场所的大型数显电子钟。3工作原理数字电子钟所采用的是十六进制计数器74LS161和十进制计数器74SL160，根据时分秒各个部分的的不同功能，设计成不同进制。秒的个位，需要10进制计数器，十位需6进制计数器（计数到59时清零并进位）。秒部分设计与分钟的设计完全相同；时部分的设计为当时钟计数到24时，使计数器的小时部分清零，从而实现整体循环计时的功能。3.1 4位同步计数器74LS161引脚结构图，如图1（74SL160的引脚结构与74SL161完全相同）： 3.2 二输入四与非门74LS00引脚结构图，如图2： 3.3 74LS161功能如表1所示：3.4 非门真值表如表2所示：输入输出PTCPCD1D2D3Q0Q1Q2Q3L LLLLHL D0D1D2D3D0D1D2D3HHHH计数HHL保持HHL保持表1 74LS161功能表ABY001011101110表2 与非门真值表4电路组成部分4.1 计数部分：利用74LS161芯片，74LS160芯片和74LS00芯片组成的计数器，它们采用异步连接，利用外接标准1Hz脉冲信号进行计数。4.2 显示部分： 将三片74LS161芯片和三片74LS60的Q0Q1Q2Q3脚分别接到实验箱上的数码显示管上，根据脉冲的个数显示时间。5设计步骤及方法所有74LS161芯片和74LS160的16脚接5V电源(置为1)，3脚、4脚、5脚、6脚和8脚接地（置为0）。74LS00芯片的14脚接5V电源（置为1），7脚接地。5.1 秒设计秒部分具体设计如图3示： 图3 秒部分设计图秒的个位部分为逢十进一，十位部分为逢六进一，从而共同完成60进制计数器。当计数到59时清零并重新开始计数。秒的个位部分的设计：利用十进制计数器74LS160和与非门74LS00在面包板上设计10进制计数器显示秒的个位 。计数器的1脚接高电平，7脚及10脚接1。因为7脚和10脚同时为1时计数器处于计数工作状态.秒的个位和十位的2脚相接从而实现同步工作，15脚（串行进位输出端）接十位的7脚和10脚。个位计数器由Q3Q2Q1Q0（0000）2增加到（1001）2时产生进位，并十位部计数器的2脚脉冲输入端CP，从而实现10进制计数和进位功能。利用74LS161和74LS00在面包板上设计6进制计数器显示秒的十位 ：7脚和10脚接各位计数器的15脚（串行进位输出端），当个位计数器由Q3Q2Q1Q0（0000）2增加到（1001）2时产生进位，并十位部分开始计数，通过74LS00对Q2Q1与非接入74LS161的1脚清零端和分个位计数器的2脚脉冲输入端CP，从而实现6进制计数器和进位功能。 5.2 分钟的设计分钟部分具体设计如图4示： 图4 分部分设计图分钟个位部分逢十进一，十位部分逢六进一，从而共同完成60进制计数器。当计数到59时重新开始计数。利用74LS160和74LS00设计10进制计数器显示分的个位 ：1脚，7脚和10接高电平，15脚（串行进位输出端）接十位计数器的7脚和10脚。当个位计数器由Q3Q2Q1Q0（0000）2增加到（1001）2时产生进位，十位计数器和各位计数器的2脚相接从而实现同步工作。并将计数器的2脚脉冲输入端，从而实现10进制计数器和进位功能。利用74LS161和74LS00在面包板上设计6进制计数器显示分的十位 ：当由Q3Q2Q1Q0（0000）2增加到（0101）2时，通过74LS00对Q2Q1与非接入74LS161的1脚清零端和小时的个位计数器的2脚脉冲输入端，从而实现6进制计数器和进位功能。5.3 小时的设计小时部分具体设计如图5示：图5 小时部分设计图利用74LS160和74LS00设计10进制计数器显示小时的个位 ：7脚和10脚接高电平。15脚（串行进位输出端）接入十位计数器的7脚和10脚，个位计数器和十位计数器的2脚相接从而实现同步工作方式。小时十位计数器的2脚脉冲输入端，从而实现10进制计数器和进位功能。利用74LS161和74LS00在面包板上设计计数器显示分钟的十位 ：当十位计数器由Q3Q2Q1Q0（0000）2增加到（0010）2并且个位计数器Q3Q2Q1Q0由（0000）2增加到（0100）2时，通过74LS00对十位计数器的Q1和个位计数器Q2与非，分别接入十位和个位的74LS161的1脚清零端，从而共同完成24进制计数器并清零。6电路总体说明通过外接时钟脉冲CP的作用下,秒的个位加法计数器开始记数，通过译码器和数码显示管显示数字即计数器。当经过10个脉冲信号后，秒个位计数器完成一次循环，秒十位计数器的CP与秒个位计数器的CP同步,秒个位计数器的Qcc使得秒十位的P和T端同时为1（Qcc为进位端，当个位为9时进位并Qcc=1）,从而秒十位开始计数，秒十位计数器工作1次，通过译码器和数码显示管，秒十位数字加1。当经过60个脉冲信号，秒部分完成一个周期，分钟个位计数器的CP通过秒十位计数器的Q2Q1与非得到脉冲，分钟个位计数器工作一次，通过译码器和数码显示管，分钟的个位数字加1。分部分的工作方式与秒部分完全相同。当经过3600个脉冲信号，分钟部分完成一个周期，小时个位计数器的CP通过分十位计数器的Q2Q1与非得到脉冲，小时个位计数器工作一次，通过译码器和数码显示管，小时的个位数字加1。当小时个位部分完成一个周期，小时十位计数器的CP与小时个位计数器的CP同步, 小时个位计数器的Qcc使得小时十位的P和T端同时为1,从而小时十位开始计数，小时十位计数器工作1次，通过译码器和数码显示管，小时的十位数字加1。当小时十位部分计数到2同时小时的个位部分计数到4，小