数字日历电路的设计

课程设计报告课程名称：数字日历电路的设计专业/班级：通信工程姓名：王平学号：093001030230指导教师：栾华东目的与要求(1)设计基准脉冲电路产生的信号；(2)能进行年、月、日的计时以及独立的时间显示电路；(3)能进行星期的显示；(4)快速校时；(5)充分结合和利用所学的内容来完成；(6)选作内容○1可以进行某年某月某日的备忘预设置，到达备忘日期后，该日期可以以4Hz的频率闪动；○2可以进行某年某月某日的备忘预设置，到达备忘日期后，报警灯闪动。原理及方案（1）多谐振荡器电路：这里利用了555定时器和RC组成的多谐振荡器,产生1kHz的信号。（2）分频器电路：利用三片74LS90集成芯片构成分频器将1kHz信号分频得到1Hz的秒脉冲信号，同时再利用一片74LS90芯片得到2Hz的校时信号。（3）校时电路：利用一个开关和或门逻辑元器件组合而成。可以分别对时间和年、月、日等进行校时。（4）译码显示器：采用了共阴极的七段数字显示器，和译码器74LS48集成芯片组合成。（5）时、分、秒计数电路：分别用两片74LS90集成芯片组成24进制、60进制、60进制作为时间的计数，均从0开始计数。（6）星期计数电路：由74LS161构成的，从1开始计数到6，然后跳到8(星期日)，完成一个星期的计数。（7）年、月、日计数电路：年份的计数用4片74LS90构成104进制计数，月份由两片74LS90构成12进制并从1开始计数，而日也用74ls90构成经过数据选择器74LS151根据月份进行大月31进制、小月30进制、二月29进制的计数。（8）备忘录预设置电路：由计数器、译码器和显示器构成可以对某日某月的设置。（9）报警灯闪动系统：通过比较器74LS85对预设置和当前日期比较，相等时输出信号使灯闪动。原理方框图如下：振荡器分频器时计数译码显示器分计数译码显示器秒计数译码显示器校时年计数译码显示器月计数译码显示器日计数译码显示器星期计数译码显示器备忘录译码显示器备忘录报警灯闪动系统设计过程1.秒信号产生电路本电路中的振荡器是由555定时器构成的多谐振荡器。由于555内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小。工作原理：时间标准信号的频率很高，要得到秒脉冲，需要分频电路。振荡器产生的振荡频率为1000Hz，用3片74LS90进行分频后可得到1Hz的秒脉冲信号，再用一片74LS90构成五进制计数器将10Hz脉冲分频为0.5秒的脉冲信号,以备校时电路需要。对于晶体振荡器可以产生稳定的频率，一般时钟都选用，但对集成电路CD4060没学习过就不考虑。具体电路如下：555振荡器与分频器的连接电路由于滑阻只能以每5%的改变，所以频率还可调。555振荡器电路的震荡周期可由下式估算：T1=(R1+R2)Cln2T2=R2Cln2T=T1+T2=(R1+2R2)Cln2≈0.7(R1+2R2)C若选定脉冲占空比q为0.6，可得q=211ttt=0.6T1=0.61ms=0.6msT2=T-T1=1-0.6=0.4ms取电容容C=0.1F，则R2=12C7.0t=5.714kR1=11C7.0t-R2=8.571-5.714k=2.857k取R2=5.1kR1=2kRP=5k由此产生的1kHz信号要调节RP，经过分频电路产生1Hz秒脉冲信号，同时分出2Hz脉冲校时用。分频电路如上图可见由74LS90构成计数进制进行分频。2.校时电路在电路连接检测中为了能快速的见到效果或快速校时利用开关与一个或逻辑门7432N相连，输出端接入计数器，输入端接进位信号和校时信号，通过按钮开关控制。3.显示译码器显示译码器是一种将二进制代码表示的数字、文字、符号用人们习惯的形式直接表示出来的电路。七段数字显示器，七段发光二极管组成的数字显示器。有共阴极和共阳极之分，实验中采用输出为高电频有效，和共阴极数码管搭配的74LS48芯片。试灯LT，动态灭零输入RBI均低电频有效。4.时分秒计数电路利用两片74LS90芯片级联，产生24进制和60进制的计数作为时分秒的计数器。将74LS90内部二进制和五进制计数器级联可构成十进制计数器。内部图如下QAQBQCQDCPACPBM=2M=5由6片74LS90构成的时间计数译码显示器如下图:六十进制计数器如下图：ABCD74LS90QAQBQCQDR0(1)R0(2)R9(1)R9(2)CPABCD74LS90QAQBQCQDR0(1)R0(2)R9(1)R9(2)CP&二十四进制计数器如下图：ABCD74LS90QAQBQCQDR0(1)R0(2)R9(1)R9(2)CPABCD74LS90QAQBQCQDR0(1)R0(2)R9(1)R9(2)CP&5.星期计数译码显示器利用74LS161的置一计数，可形成1到7的循环计数，同时利用译码器74LS48的试灯输入LT低电频有效，在计数到7时试灯使其灯全亮成为8，形成星期日。如下图所示6.年、月、日计数译码显示器年份有4片74LS90芯片级联而成如图：月份由两个74LS90芯片级联而成形成12进制，并使其从1开始计数，同理日根据月份的大小用两个74LS90芯片形成29、30、31进制计数用逻辑门电路分开，然后利用数据选择器八选一74LS151芯片根据月份大小进行日计数的选择。控制选择电路主要由8选1数据选择器74LS151和组合逻辑电路组成。通过比较，每月可通过高位与低位最高位相与，低位次高位及低位最低位三组数据表示，即可用大月为001,011,100,小月为010，101,2月为000来表示，将其分别送入74LS151的输入端A、B、C。如下图下图所示：月份和某日的电路连接图7.备忘录预设置由74LS90构成的12进制和31进制，可以用来对月份和某日的设置，当到达该日期后，通过报警灯闪动系统来提示人。备忘录数字设置图形如下8.报警灯闪动电路采用芯片74LS85比较器，通过当前的时间和所设定的备忘录时间比较来实现，当相等时输出信号脉冲使报警灯闪动，同时可通过开关将其关掉。总电路图为了加快显示用信号发生器暂时替代信号源总结通过本次的实习对数字电路等有了更清晰的理解，同时在数字日历的设计过程中，更进一步地熟悉了芯片的结构以及了解了各芯片的工作原理和其具体的使用方法，并学会使用。经过在数电实验课上对一些芯片的实际操作和了解，同时参考课本数字电子技术上对一些芯片原理的解释和应用，勉强的设计出符合要求的原理图。在初步的设计中，由于对Multisim仿真软件的不熟悉，犯了很多错误和走了很多弯路，同时对学好外语有了实质的感受特别是仿真出现错误的时候。但通过在软件中的连线，对相应的芯片的引脚图和工作原理有了更好的理解和熟悉。当然设计的电路不会是最简单，最经济，最实用的电路。听说用单片机很简单，不过没有学习过，以后要努力学习同时扩大学习视野。还发现自己对软件的使用不熟悉里面的很多元器件都不认识，以及一些其他功能的认识。就像在设计仿真电路中1Hz脉冲在函数传递以um时间的运行下，等到进位到1s时才有一个脉冲，越复杂运行时间越长，单独一个计数器和信号源却可以很好的工作。但最后看到结果是这一切都是值得的。同时这个设计不是所有条件都符合，找到一个最大限度满足各种条件的方案是这次设计的目标。每次实习都是一次难得的锻炼机会，让我们能够充分利用所学过的理论知识和实际结合起来。把自己的想象力，资料查找能力，以及自己对电路的处理、分析和设计能力的结合和锻炼。我相信这次对我有一个很好的提高。平时在学习理论知识的时候，应该更注重实践。这次的课程设计让我懂得了它们在实际中的用途，更加深了理论知识的学习。