万年历时钟显示器的设计和制作

1、14姓名： 黄霞 课程设计 学号：20124755 数字电路实验报告专业： 计算机控制技术 年级： 2012级 姓名： 黄霞 学号： 20124755 指导教师： 毛群 阿坝师专电子信息工程系目录万年历时钟显示器的设计和制作2题目2技术指标2设计过程3课题分析3方案论证3计数器3 译码显示电路4方案实现4计数器电路4日、月、年的设计9译码显示电路14校时电路14万年历时钟显示器的设计和制作 数字时钟是一种采用数字电路技术实现“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。与机械时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，不仅作为家用电子时钟为大家喜爱，而且可以用于机场、车站、

2、码头、体育场、等公共场所，给人们提供了准确的时间。在此基础上，可以扩展做出万年历的时钟显示器，对各年份等都能显示出来。 万年历数字时钟从原理上来说是一种典型的数字电路。目前，数字时钟的功能越来越强，并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。但从学习的角度考虑，在此设计报告中以小规模的集成电路来设计制作万年历时钟。（一） 设计责任书题目多功能万年历时钟的设计和制作技术指标 设计一个能直接显示“年”、“月”、“日”、“星期”、“时”、“分”、“秒”的十进制的石英万年历时钟显示器。设计过程课题分析时钟实际是一个标准频率（1HZ）进行计数的计数电路，由于计数的起始时刻不可能与标准的时间一致，故需要加一个

3、校时电路。同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定，通常用石英晶体振荡器电路构成。一个万年历时钟显示器需做到对“年”、“月”、“日”、“星期”、“时”、“分”、“秒”的显示。主要有以下各部分组成，其整个电路的框架图如下图所示：年计数月计数天计数时计数分计数星期计数译码显示电路秒计数万年历时钟显示器框架图方案论证计数器 年、月、日、星期、时、分、秒分别为1,12、31（28、29、30）、7、24、60、 60 进制的计数器，在此课程设计中均采用74LS160来实现（也可用74LS163，74LS190等计数器来实现）。在实现的电路中有两种方案来实现清零（同步置数和异步清零）。（2）. 译码显示

4、电路 在本课程设计中全部采用十进制集成块，因而计数器的译码显示均采用BCD-七段译码显示器。3，方案实现计数器电路秒和分的设计秒显示原理图 分显示原理图 上图为秒和分显示的原理图，分秒的清零原理一样可以用同样的卡诺图表示，十位清零Q1Q0Q3Q2000111100001320145X611XXXX10XXXX上只需要显示0-5六个数字即可，所以用74LS90这块芯片来连接，用一个与门连接十位上的6连接到芯片十位上的清零端，个位设置为满9清零，当十位为5，个位为9时，在下一刻将为60时连接到清零端的与门起作用，使两块芯片清零，又重新跳动。对于分计数器的CP,就是秒计时器的清零信号。芯片十位的开始

5、工作是由于芯片个位上的进位端给的高电平连接到芯片十位脉冲上使其工作。时的设计时显示原理图时钟的清零原理可以用卡诺图来描述： 000111100001X201XXXX11XXXX10XXXX 0001111000013201457611XXXX1089XX从图上可以知道时的显示有两位（十位与个位），个位会显示0-9十个数字，而十位只需要显示0-2三个数字即可达到我们想要的结果（即得到二十小时）。当十位数字跑到2，个位数字跑到4是，用与门连接产生一个清零信号输给十位和个位的清零端（），从而达到清零效果，让时钟循环的跳动起来。并且把与门的清零信号接到天数和星期的CP,作为星期和天数的脉冲信号。完整的

6、时、分、秒的电路图C)星期的设计星期显示的原理图星期显示的卡诺图置数信号： 000111100001320145611XXXX108XXX星期的设计思路：星期是七进制，星期是从星期一到星期日， 在七段译码器显示是：1、2、3、4、5、6、8，但是七段译码器是显示09，在显示星期时，需要从星期一开始显示则要在芯片的置数信号来临的时候置入1，是星期从1 开始跑起走，一直跑到星期天循环，在8是由一个与门和一个或非门将置数信号（）连接到芯片的置数端，当芯片产生8 的时候 ，或非门输出低电平使芯片置入1来实现循环而星期的CP由时钟的清零信号连接。日、月、年的设计天、月、年：由于要实现天的控制，需要年和月

7、的反过来控制天的计数。所以把天、月、年的控制合在一起阐述。 对日的分析 天显示原理图 ，,从上图天十位的接法可以看出使采用置数的方法来达到循环的。实现置数的思路是：因天数的显示不仅因为月份不同还要判断年份是否是平年闰年来判断二月是在29天置数还是在28天置数， 所以在产生天数的置数信号有四个，根据月份和年份的不同来产生来循环。对月显示的分析：00000101101011011110110000013267540189XXXXXX11XXXXXXXX101011X12XXXX选用8选1数据选择器74LS151来连线，数据选择器的A、B、C分别表示，接，其余端都接地，输出端Y就表示二月。则可以判断

8、 , 把数据选择器的A、B、C接，D1、D3接，D2、D5、D6、D7接高电平，剩下的接低电平，输出Y表示小月，表示大月。 , 月份由两位显示（十位和个位），个位上会显示1-9九个数字，而十位上只需要显示0,1两个数字即可，所以当月份显示到12时，查收一个信号到个位和十位芯片的置数端，使芯片达到循环的效果，个位芯片置1，十位芯片置0即可。然而月的CP信号是由天数的置数信号产生的。 月份的显示图对年份的判断对年份个位和十位的卡诺图: 00000101101011011110110000013267540189XXXXXX111819XXXXXX101011131216171514当十位为奇数时，

9、闰年的函数为：判断当十位为偶数时，闰年的函数为：个位十位是否为零影响闰年的判断，所以要设置一个年十位和个位全为零和不全为零则：用A、B、C表示，D0接，其余的都接低电平，输出Y就表示个位的全0，表示个位的全0非。用同样的方法可以表示十位的全0和全0非。当年的十位和个位为0时，千位和百位的卡诺图如下图所示：00000101101011011110110000013267540189XXXXXX111819XXXXXX101011131216171514当千位为奇数时，闰年的函数为：当千位为偶数时，闰年的函数为：年的电路图 制作年只需要四块74LS160芯片，每一块芯片的CP都是由月份置数信号产生

10、的，判断平年和闰年，年十位的奇偶函数相或再并上年十位和年个位的不全为零即（+）/年千位的奇偶函数相或在并上年十位和年个位的不全为零和全为零Y闰年=（+）/+（+）/因为置数端产生置数信号时低电平产生置数，所以用一个反相器再连在天数的置数端，是天数产生置数，每一个月产生应该产生的天数置数，保持循环。 闰年连接图 此图连接就是判断平年，闰年的判断连接图，闰年连接出来以后就可以连接出天数的置数信号，即 以上显示的就是天数的置数信号产生的连接方式，每月的天数并上月份，二月的再并上平年还是闰年得到天数的置数信号，因为置数端产生置数信号时低电平产生置数，所以用一个反相器再连在天数的置数端，使天数产生置数，每一个月产生应该产生的天数置数，保持循环。 天数的置数信号连接月份的CP，连接到月份的CLK上使月份的芯片工作起来 图6 “天”、“月”、“年”计时的实现此图为天，月，年的整个连接视图。包括平年，闰年的判断，天数置数信号的判断都清晰可见 译码显示电路 BCD-七段译码器的实现上图是真实4线的译码显示器的内部原理图，在此课程设计中用的都是4线译码 显示器来达到显示的，4线显示器由上图的原理通过集成而来的。图为万年历的所有译码管的显示图片校时电路校时电路的设计思路：分钟、小时、天数、月份、年的CIK一