【电子技术综合设计】数字钟(包含12/24进制切换功能以及闹钟功能) |
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工程开源: 链接:https://pan.baidu.com/s/1L3WuEZPFwGlosRgE_8aqNw?pwd=u09w 提取码:u09w B站演示: 【电子技术综合设计】数字电子时钟(包含计数模块、12/24进制切换模块以及闹钟模块)_哔哩哔哩_bilibili 一、设计要求 1. 24小时制的时、分、秒计时; 2. 手动调时功能; 3. 闹钟功能; 4. 12/24小时制转换; 5. 星期显示。 二、总体框架设计 1. 设计60进制加法计数器,作为秒钟和分钟; 2. 设计24进制加法计数器,作为时钟; 3. 设计调时电路; 4. 设计7进制加法计数器,作为星期; 5. 组成7x24小时时钟模块; 6. 设计比较电路,作为闹钟模块; 7. 设计12进制(1-12)计数器; 8. 组合成数字钟。 三、设计步骤 1. 设计12(1-12)/24(0-23)小时计时切换模块 采用置数法,使用2片74LS160N芯片,1片74LS00N芯片,1片74LS10N芯片,1片74LS74N芯片,实现12/24进制可切换加法计数器, 作为时钟显示电路: (1)对于12进制,当计数到0001-0010(即12)时,置数回0000-0001(即1),故与非门12A接法如 图1 所示。 图1 与非门12A输入端接个位片U1输出端QB,十位片U2输出端QA。 当启用12进制并计满12位时,与非门12A输出信号为0,否则为1。 (2)对于24进制,当计数到0010-0011(即23)时,置数回0000-0000(即0),故三输入与非门24A接法如 图2 所示。 图2 三输入与非门24A输入端接个位片U1输出端QB、QA,十位片U2输出端QB。 当启用24进制并计满24位时,三输入与非门24A输出信号为0,否则为1。 (3)综上,两加法器的输入端接法如 图3 所示。 图3 个位片U1输入端B、C、D接地,输入端A接三输入与非门24A输出信号;十位片U2输入端均接地。 (4)为实现在12或24进制时都能置数的功能,引入单刀双掷开关SS,其接法如 图4 所示; 图4 单刀双掷开关SS输入端接入两个与非门的输出信号,输出端接入个位片U1与十位片U2的置数端LOAD’。 当启动12(24)进制并计满12(24)位时,单刀双掷开关SS输出信号为0,个位片U1与十位片U2同时进行置数。 (5)考虑到现实中若以12进制记录时间,则需要进行两次循环才能使星期显示进1位,故采用一个D触发器实现1位二进制计数器,其接法如 图5 所示。 图5 ① 脉冲端CLK接单刀双掷开关SS输出端; ② 输入端D = 输出端Q’; ③ 输出端Q接次级加法器U3的脉冲端CLK作进位信号; ④ 控制端PR’接高电平,复位端CLR’接三输入与非门B的输出信号。 启用12进制时,PR=CLR=1,12位数计满两次才输出一次进位信号;启用24进制时,PR=1,CLR=0,只需计满一次即可输出进位信号; (6)12/24小时计时切换模块的完整电路如 图6 所示。 图6 当启动12进制时,十位-个位从0001-0010跳变到0001-0011的一瞬间,个位片与十位片同时进行置数,回到0000-0001,完成12进制(1-12)计数; 当启用24进制时,十位-个位从0010-0011跳变到0001-0100的一瞬间,个位片与十位片同时进行置数,回到0000-0000,完成24进制(0-23)计数。 2. 设计7 x 12/24小时制时钟计时电路模块 (1)使用2片74LS160N芯片,1片74LS00N芯片,设计60进制加法计数电路,作为秒钟显示电路: ① 秒钟个位片U1的进位端RCO接到秒钟十位片U2的使能端ENP和ENT充当进位允许信号,其接法如 图7 所示。 图7 当个位片计满一个循环后,十位片进一位; ② 实现60进制要对十位片采用清零法。U2输出端QC、QB通过与非门60A后,接回U2清零端CLR’作清零信号,其接法如 图8 所示。 图8 当计满60位时,与非门60A输出信号为0,秒钟十位片U2进行清零,秒钟个位片U1也刚好为0; ③ 非门CS1A输入端接与非门60A输出端,其输出端接入下一级分钟个位片U3的进位端CLK作进位信号,其接法如 图9 所示。 图9 当计满60位数时,本级清零,次级进一位; 问:为什么进位信号需要经过一个非门再接入次位的个位片? 答:因为74LS160为上升沿触发。当十位片不为0110(即6)时,与非门60A的输出信号为1,此时若不经过非门而直接接入次位的个位片,会使其直接进一位,这就是为什么当电路刚接通时时钟个位片和分钟个位片会显示为1的原因。 解决办法就是加上一个非门,这样就能保证次位的个位片能正确进位。 ④ 秒钟完整电路图如 图10 所示。 图10 当十位-个位从0101-1001跳变到0110-0000的一瞬间,个位片与十位片同时回到0000,完成60进制(0-59)计数; (2)使用2片74LS160N芯片,共用同一片74LS00N芯片,设计60进制加法计数电路,作为分钟显示电路,其接法如 图11 所示: 思路同上,其中分钟十位片输出端Q2Q1通过与非门60C; 图11 (3)以12/24小时计时切换模块为基础,使用1片74LS10N芯片,设计7进制(1-7)加法计数电路,作为星期显示电路: 7进制采用置数法。星期片U3输入端D0接高电平;输出端Q2Q1Q0接三输入与非门7A后,接入置数端LORD’作置数信号。当输出端Q3Q2Q1Q0从0111跳变到1000的一瞬间,芯片进行置数,重新回到0001,完成7进制(1-7)计数。 图12 (4)连接12/24进制切换模块: 分钟十位片U4输出端Q2Q1通过与非门C后,接入时钟个位片的进位端CLK作进位信号,其接法如 图13 所示。 注意:此时星期片、时钟十位片、时钟个位片分别为U7、U6、U5。 图13 当计满60位数时,本级清零,次级进一位; (5)设计时钟/分钟调时电路: ① 使用开关CS,用于控制秒钟电路; ② 使用单刀双掷开关MTS/CTS,其输入端一端接与非门的输出信号,另一端接脉冲信号,当切换为脉冲端时用作时钟/分钟的调时; ③ 使用单刀双掷开关WTS,用作星期的调整。 完整接法如 图14 所示; 图14 3. 设计闹钟模块 使用5片74LS85N芯片和蜂鸣器,设计时钟和分钟的比较电路: (1)比较电路采用并联扩展法。5片芯片的比较输入端I(A=B)均接高电平,其余两个均接地,如 图15 所示; 图15 (2)4片时钟/分钟比较芯片从最低位(分钟个位)起步比较,其输出端F(A>B)、F(A |
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