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【電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)】數(shù)字電子時(shí)鐘（包含計(jì)數(shù)模塊、12/24進(jìn)制切換模塊以及鬧鐘模塊）_嗶哩嗶哩_bilibili

一、設(shè)計(jì)要求

1. 24小時(shí)制的時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)；

2. 手動(dòng)調(diào)時(shí)功能；

3. 鬧鐘功能；

4. 12/24小時(shí)制轉(zhuǎn)換；

5. 星期顯示。

二、總體框架設(shè)計(jì)

1.?設(shè)計(jì)60進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，作為秒鐘和分鐘；

2.?設(shè)計(jì)24進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，作為時(shí)鐘；

3.?設(shè)計(jì)調(diào)時(shí)電路；

4.?設(shè)計(jì)7進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，作為星期；

5.?組成7x24小時(shí)時(shí)鐘模塊；

6.?設(shè)計(jì)比較電路，作為鬧鐘模塊；

7.?設(shè)計(jì)12進(jìn)制（1-12）計(jì)數(shù)器；

8.?組合成數(shù)字鐘。

三、設(shè)計(jì)步驟

1.?設(shè)計(jì)12(1-12)/24(0-23)小時(shí)計(jì)時(shí)切換模塊

????????采用置數(shù)法，使用2片74LS160N芯片，1片74LS00N芯片，1片74LS10N芯片，1片74LS74N芯片，實(shí)現(xiàn)12/24進(jìn)制可切換加法計(jì)數(shù)器,?作為時(shí)鐘顯示電路：

（1）對(duì)于12進(jìn)制，當(dāng)計(jì)數(shù)到0001-0010（即12）時(shí)，置數(shù)回0000-0001（即1），故與非門12A接法如 圖1?所示。

圖1

????????與非門12A輸入端接個(gè)位片U1輸出端QB，十位片U2輸出端QA。

????????當(dāng)啟用12進(jìn)制并計(jì)滿12位時(shí)，與非門12A輸出信號(hào)為0，否則為1。

（2）對(duì)于24進(jìn)制，當(dāng)計(jì)數(shù)到0010-0011（即23）時(shí)，置數(shù)回0000-0000（即0），故三輸入與非門24A接法如 圖2?所示。???????

???????圖2

????????三輸入與非門24A輸入端接個(gè)位片U1輸出端QB、QA，十位片U2輸出端QB。

????????當(dāng)啟用24進(jìn)制并計(jì)滿24位時(shí)，三輸入與非門24A輸出信號(hào)為0，否則為1。

（3）綜上，兩加法器的輸入端接法如 圖3?所示。

圖3

????????個(gè)位片U1輸入端B、C、D接地，輸入端A接三輸入與非門24A輸出信號(hào)；十位片U2輸入端均接地。

（4）為實(shí)現(xiàn)在12或24進(jìn)制時(shí)都能置數(shù)的功能，引入單刀雙擲開關(guān)SS，其接法如 圖4?所示；

圖4

????????單刀雙擲開關(guān)SS輸入端接入兩個(gè)與非門的輸出信號(hào)，輸出端接入個(gè)位片U1與十位片U2的置數(shù)端LOAD’。

????????當(dāng)啟動(dòng)12（24）進(jìn)制并計(jì)滿12（24）位時(shí)，單刀雙擲開關(guān)SS輸出信號(hào)為0，個(gè)位片U1與十位片U2同時(shí)進(jìn)行置數(shù)。

（5）考慮到現(xiàn)實(shí)中若以12進(jìn)制記錄時(shí)間，則需要進(jìn)行兩次循環(huán)才能使星期顯示進(jìn)1位，故采用一個(gè)D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)1位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其接法如 圖5?所示。

圖5

①?脈沖端CLK接單刀雙擲開關(guān)SS輸出端；

② 輸入端D =?輸出端Q’；

③?輸出端Q接次級(jí)加法器U3的脈沖端CLK作進(jìn)位信號(hào)；

④?控制端PR’接高電平，復(fù)位端CLR’接三輸入與非門B的輸出信號(hào)。

????????啟用12進(jìn)制時(shí)，PR=CLR=1，12位數(shù)計(jì)滿兩次才輸出一次進(jìn)位信號(hào)；啟用24進(jìn)制時(shí)，PR=1，CLR=0，只需計(jì)滿一次即可輸出進(jìn)位信號(hào)；

（6）12/24小時(shí)計(jì)時(shí)切換模塊的完整電路如 圖6?所示。

圖6

????????當(dāng)啟動(dòng)12進(jìn)制時(shí)，十位-個(gè)位從0001-0010跳變到0001-0011的一瞬間，個(gè)位片與十位片同時(shí)進(jìn)行置數(shù)，回到0000-0001，完成12進(jìn)制（1-12）計(jì)數(shù)；

????????當(dāng)啟用24進(jìn)制時(shí)，十位-個(gè)位從0010-0011跳變到0001-0100的一瞬間，個(gè)位片與十位片同時(shí)進(jìn)行置數(shù)，回到0000-0000，完成24進(jìn)制（0-23）計(jì)數(shù)。

2.?設(shè)計(jì)7 x 12/24小時(shí)制時(shí)鐘計(jì)時(shí)電路模塊

（1）使用2片74LS160N芯片，1片74LS00N芯片，設(shè)計(jì)60進(jìn)制加法計(jì)數(shù)電路，作為秒鐘顯示電路：

????????①?秒鐘個(gè)位片U1的進(jìn)位端RCO接到秒鐘十位片U2的使能端ENP和ENT充當(dāng)進(jìn)位允許信號(hào)，其接法如 圖7?所示。

圖7

????????當(dāng)個(gè)位片計(jì)滿一個(gè)循環(huán)后，十位片進(jìn)一位；

② 實(shí)現(xiàn)60進(jìn)制要對(duì)十位片采用清零法。U2輸出端QC、QB通過與非門60A后，接回U2清零端CLR’作清零信號(hào)，其接法如 圖8?所示。

圖8

????????當(dāng)計(jì)滿60位時(shí)，與非門60A輸出信號(hào)為0，秒鐘十位片U2進(jìn)行清零，秒鐘個(gè)位片U1也剛好為0；

③?非門CS1A輸入端接與非門60A輸出端，其輸出端接入下一級(jí)分鐘個(gè)位片U3的進(jìn)位端CLK作進(jìn)位信號(hào)，其接法如 圖9?所示。

圖9

????????當(dāng)計(jì)滿60位數(shù)時(shí)，本級(jí)清零，次級(jí)進(jìn)一位；

問：為什么進(jìn)位信號(hào)需要經(jīng)過一個(gè)非門再接入次位的個(gè)位片？

答：因?yàn)?4LS160為上升沿觸發(fā)。當(dāng)十位片不為0110（即6）時(shí)，與非門60A的輸出信號(hào)為1，此時(shí)若不經(jīng)過非門而直接接入次位的個(gè)位片，會(huì)使其直接進(jìn)一位，這就是為什么當(dāng)電路剛接通時(shí)時(shí)鐘個(gè)位片和分鐘個(gè)位片會(huì)顯示為1的原因。

????????解決辦法就是加上一個(gè)非門，這樣就能保證次位的個(gè)位片能正確進(jìn)位。

???????

④ 秒鐘完整電路圖如 圖10?所示。

圖10

????????當(dāng)十位-個(gè)位從0101-1001跳變到0110-0000的一瞬間，個(gè)位片與十位片同時(shí)回到0000，完成60進(jìn)制（0-59）計(jì)數(shù)；

（2）使用2片74LS160N芯片，共用同一片74LS00N芯片，設(shè)計(jì)60進(jìn)制加法計(jì)數(shù)電路，作為分鐘顯示電路，其接法如 圖11?所示：

????????思路同上，其中分鐘十位片輸出端Q2Q1通過與非門60C；???????

圖11

（3）以12/24小時(shí)計(jì)時(shí)切換模塊為基礎(chǔ)，使用1片74LS10N芯片，設(shè)計(jì)7進(jìn)制（1-7）加法計(jì)數(shù)電路，作為星期顯示電路：

????????7進(jìn)制采用置數(shù)法。星期片U3輸入端D0接高電平；輸出端Q2Q1Q0接三輸入與非門7A后，接入置數(shù)端LORD’作置數(shù)信號(hào)。當(dāng)輸出端Q3Q2Q1Q0從0111跳變到1000的一瞬間，芯片進(jìn)行置數(shù)，重新回到0001，完成7進(jìn)制（1-7）計(jì)數(shù)。

圖12

（4）連接12/24進(jìn)制切換模塊：

????????分鐘十位片U4輸出端Q2Q1通過與非門C后，接入時(shí)鐘個(gè)位片的進(jìn)位端CLK作進(jìn)位信號(hào)，其接法如 圖13?所示。

???????????????注意：此時(shí)星期片、時(shí)鐘十位片、時(shí)鐘個(gè)位片分別為U7、U6、U5。

圖13

????????當(dāng)計(jì)滿60位數(shù)時(shí)，本級(jí)清零，次級(jí)進(jìn)一位；

（5）設(shè)計(jì)時(shí)鐘/分鐘調(diào)時(shí)電路：

????????①?使用開關(guān)CS，用于控制秒鐘電路；

????????②?使用單刀雙擲開關(guān)MTS/CTS，其輸入端一端接與非門的輸出信號(hào)，另一端接脈沖信號(hào)，當(dāng)切換為脈沖端時(shí)用作時(shí)鐘/分鐘的調(diào)時(shí)；

????????③?使用單刀雙擲開關(guān)WTS，用作星期的調(diào)整。

????????完整接法如 圖14?所示；

圖14???????

3.?設(shè)計(jì)鬧鐘模塊

????????使用5片74LS85N芯片和蜂鳴器，設(shè)計(jì)時(shí)鐘和分鐘的比較電路：

（1）比較電路采用并聯(lián)擴(kuò)展法。5片芯片的比較輸入端I(A=B)均接高電平，其余兩個(gè)均接地，如 圖15?所示；

圖15

（2）4片時(shí)鐘/分鐘比較芯片從最低位（分鐘個(gè)位）起步比較，其輸出端F(A>B)、F(A<B)分別接并聯(lián)擴(kuò)展芯片的A3、B3，其余三片以此類推，如 圖16?所示；

圖16

（3）芯片輸入端接入比較信號(hào)，用四通道開關(guān)（J1-J4）設(shè)置，以達(dá)到手動(dòng)設(shè)置時(shí)間的功能，接法如 圖17?所示；

圖17

（4）蜂鳴器一端接入并聯(lián)擴(kuò)展芯片的輸出端F(A=B)，另一端接地；開關(guān)ACS用于控制輸出信號(hào)的接收。具體接法如 圖18?所示。

圖18

當(dāng)A3A2A1A0=B3B2B1B0時(shí)，并聯(lián)擴(kuò)展芯片輸出端F(A=B)=1，蜂鳴器響起，直到時(shí)間變動(dòng)或手動(dòng)斷開開關(guān)ACS才停止發(fā)出響聲，以此實(shí)現(xiàn)鬧鐘功能。

（5）鬧鐘模塊的完整電路如 圖19?所示。

圖19

4.?拼接各模塊，組成具有鬧鐘功能和調(diào)時(shí)功能的12/24小時(shí)制數(shù)字鐘

????????連接7 x 12/24小時(shí)制時(shí)鐘計(jì)時(shí)電路模塊與鬧鐘模塊，將鬧鐘模塊中4片比較芯片的輸入端分別接入相對(duì)應(yīng)的輸出端（分鐘個(gè)位對(duì)分鐘個(gè)位，分鐘十位對(duì)分鐘十位，以此類推……），并進(jìn)行線材整理，即完成了具備鬧鐘功能和調(diào)時(shí)功能的12/24進(jìn)制數(shù)字鐘。

圖20

六、運(yùn)行結(jié)果

1.?從7/23/58/00開始計(jì)數(shù)，此時(shí)鬧鐘指示燈熄滅；

2.?計(jì)到7/23/59/xx，此時(shí)等同鬧鐘時(shí)間，鬧鐘指示燈亮起，蜂鳴器發(fā)出響聲；

3.?計(jì)滿一個(gè)循環(huán)后，計(jì)數(shù)回到初始狀態(tài)1/00/00/00，此時(shí)鬧鐘指示燈熄滅。

文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-420802.html

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