数字式日历牌

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1、数字电子技术基础课程设计报告 设计名称 数字式日历牌 学生姓名 侯天勐 学号 1104020206 班级 信息111 成 绩 指导教师 一、 设计任务和要求用中、小规模集成电路设计一个能自动显示“年、月、日、星期、时”的数字式日历牌，能实现以下功能：1) 由集成555定时器产生1Hz信号，表示一个时脉冲信号。2) 时为0023的二十四进制计数器3) 星期为一、二、三、四、五、六、日的七进制计数器4) 日根据月的不同，可为二十八三十一进制计数器5) 月为112的十二进制计数器6) 2月份的天数，平年是28天，闰年是29天7) 可手动校正。即只要将开关置于手动位置，可分别对年、月、日、星期、时进行

2、手动脉冲输入或连续脉冲输入的校正。二、 设计方案1. 计数显示电路“小时计数器”采用两片74LS160构成24进制计数器（同步预置数法），并通过译码显示器显示出来。“星期计数器”采用一片74LS160构成7进制计数器，并通过译码显示器显示出来。“日期计数器” 采用两片十进制计数器74LS160同步预置数（高位片置入0000，低位片置入 0001）构成，控制置数端使其每次从1开始计数（对应每月第一天是1号），计数脉冲由实验仪上标准方波信号源提供，并通过试验仪上的译码显示器显示出来。“月计数器”也同样采用两片74LS160通过预置数做成十二进制计数器，从而进行1-12月份的累计计数，并通过译码显示

3、器显示出来。“年计数器”由4片74LS160构成，并通过译码显示器显示出来。2. 控制调节电路月计数器有两个反馈端口J，K（00代表2月份，10代表天数30天的月份，01代表天数31天的月份），年计数器有一个反馈端口Y（0代表平年，1代表闰年）。将J，K，Y三个端口用门电路整合为两个端口B，A（00代表28天，11代表29天，10代表30天，01代表31天）。B，A两个端口接入数据选择器74LS151，选择日计数器的类型（28,29,30,31进制计数器）。时计数器给日计数器和星期计数器进位信号，日计数器给月计数器进位信号，月计数器给年计数器进位信号。3. 设计系统框图B，A日计数器28/29

4、/30/31数据选择器 00/11/10/01月计数器年计数器0/1 Y 00/10/01 星期计数器J,K时计数器（555定时器提供clk）图0 系统框图三、 单元电路设计1. 555定时器产生脉冲信号Out输出端产生频率可调的脉冲信号（默认100Hz）图1 555定时器2. 24进制同步时计数器24进制同步时计数器由两片74LS160组成，低位片的EP、ET一直接高电平Vcc，其进位端接高位片的EP、ET。clk由555定时器提供，当计数器的值为23时，预置端Load值为0，等待下一个clk信号作用时（74LS160为下跳沿触发），计数器被置为00。即可实现0023的24进制计数器。 q7

5、,q6,q5,q4,q3,q2,q1,q0接两个自带译码功能的显示器。Rco为进位端，当计数器的值为23时，Rco为1，等待下个clk作用时，Rco又变为0，此时就会产生一个下跳沿作用于下一个模块。图2 24进制时计数器3. 7进制星期计数器7进制星期计数器由一片74LS160构成，采用同步预置法，clk接时计数器的进位端。当计数器输出为0111，用门电路使预置端Load为低电平，当下一个clk信号作用时，计数器被置为0001。要使星期为1,2,3,4,5,6,8（8代表日），应把计数值0001001000110100010101100111重新编码为相对应的00010010001101000

6、10101101000。使用门电路将星期7（0111）逐位取反为星期八（1000）。q0，q1，q2，q3为使用门电路修改后的输出端。图3 7进制星期计数器4. 月计数器它是用两片74ls160芯片和一个二输入与非门芯片实现的。通过对74ls160的置数端 Load的预置数(0001 0000)，此时Load接二输入非门的输出端，与非门的输入端接低位片的QB，高位片的QA，原理同时计数器一样，当计数器为12时（0010 0001），进位端Rco为1，等待下个clk作用时，Rco又变为0，此时就会产生一个下跳沿作用于下一个模块。图4 12进制月计数器5. 日计数器每年有12个月份，每个月的天数有

7、大小月之分。分别是：1月31天2月28天（闰年2月29天）3月31天4月30天5月31天6月30天7月31天8月31天9月30天10月31天11月30天12月31天。将12个月份所对应的天数信息编译成相对应的选择信号送入数据选择器74LS151。用00选中28进制日、用10选中30进制日用01选中31进制日、11代表29进制日。日计数器工作原理类似时计数器的工作原理，不同的只是预置数要从01开始（0000 0001），然后再根据年份和月份的不同，用数据选择器74LS151来选择构成28,29,30,31进制计数器。图5 日计数器6. 日计数器判断电路的逻辑设计因为月份和年份都会影响日计数器的进

8、制选择，我首先考虑月份的影响，采用两个二-十进制译码器74HC42将月份译码输出。月份的算法（暂时不考虑闰年的影响）：当月份为04,06,09,11时，天数为30天。当月份为01,03,05,07,08,10,12时，天数为31天。当月份为02时，天数为28天。输出端设为J，K，当J，K为10时，代表30天，01代表31天，00代表28天。门电路由若干或非门、与门组成，具体如图7所示此时再加上闰年的影响，设当Year为0时代表平年，为1时代表闰年用。此时用与门、或门将J，K，Year三个输出端实现为B，A两个端。当B，A为00代表平年2月28天，B，A为10时代表30天，B，A为01时代表31

9、天，B，A为11时代表闰年2月29天。然后将输出端B，A作为日计数器的选择判断输入端。逻辑表达式： J= QA4 QB0 +QA6 QB0+QA9 QB0+QA1 QB1K= QA1 QB0 +QA3 QB0+QA5 QB0+QA7 QB0+QA8 QB0+QA0 QB1+QA2 QB1B=J+J+K *YearA=K+J+K *Year（注：角标A,B依次代表月份的个位、十位）图6 日计数器判断逻辑电路7. 年计数器年计数器采用4片74LS160构成,基本原理同时计数器和月计数器，如图7。年计数器还需要引出一个Year输出端反馈给日计数器的逻辑判断电路，当Year为0时代表平年，为1时代表闰

10、年。首先闰年的条件为：1.当年份不能被100整除时，而能被4整除。2.当年份能被100整除时，必须同时满足被400整除。俗话说百年不闰，四百年再闰。算法设计： 1.当年的个位为0,4,8，十位为0,2,4,6,8时（要排除个位，十位同时是0的情况）或者当年的个位为2,6，十位为1,3,5,7,9时。此时年份一定能被4整除。2.当年的个位、十位都为0，此时年份能被100整除，并且当年的百位为0,4,8，千位为0,2,4,6,8时，此时年份能被400整除。逻辑表达式：Year=(QA0+QA4+QA8)(QB0+QB2+QB4+QB6+QB8)（QA0+QB0）+（QA2+QA6）(QB1+QB3

11、+QB5+QB7+QB9)+ (QC0+QC4+QC8)(QD0+QD2+QD4+QD6+QD8) QA0 QB0 +（QA2+QA6）(QB1+QB3+QB5+QB7+QB9) QA0 QB0（注：角标A,B,C,D依次代表个十百千）（注：本次判断闰年的取值只从00002400年，2400年之后没有做出判断。）先用四片二-十进制译码器74HC42将年份译码，然后使用与、或、非门电路进行算法实现，最终得出闰年输出端Year。图7 年计数器图8 闰年判断四、 总体电路设计、测试结果图9 总电路图1. 整体电路功能说明时计数器的clk可以通过一个单刀双掷开关选择电源：555定时器产生的时钟或者mu

12、ltisim自带的CLOCK_VOLTAGE（频率可调）。电路中所有计数器均可以实现手动校正，如图10所示，这个开关有记忆功能，当开关按下去时，clk为高电平，松开开关，开关会断开，此时会有一个下跳沿作用于计数器，计数器会计数。（注：在进行手动校正的时候，必须断开上一个电路给的进位信号，否则会导致校正错误）图10 手动校正2. 测试结果1.当年份为2004年，2月份有29天，4,6,9,11月为30天，1,3,5,7,10,12月有31天。2.当年份为2001年，2月份有28天，4,6,9,11月为30天，1,3,5,7,10,12月有31天。3.当年份为2000年，2月份有29天，4,6,9

13、,11月为30天，1,3,5,7,10,12月有31天。4.当年份为1900年，2月份有28天，4,6,9,11月为30天，1,3,5,7,10,12月有31天。测试结果满足设计要求。五、 课程设计体会本次课程设计耗时3天，期间遇到过很多问题。1.计数器之间的进位问题。刚开始做时，我采用的是所有计数器的（年、月、日、星期、小时）clk端都接同一个脉冲信号发生器。计数器的进位端，接下一个计数器的EP、ET。这样就会出现一个错误现象：例如月计数器刚跳变到12时，会很快被置为01。造成这样的原因：当月计数器跳变到12时，这时预置端就变为低电平起作用，此时clk有个下跳沿输入，所以会直接从12置为01

14、。解决办法：采用计数器进位端，接下一个计数器的Clk，计数器的EP、ET一直接高电平。这样当日计数器为31天时，此时其进位端为高电平，当其被置为01时，进位端会有一个下跳沿作用于月计数器的Clk，从而实现进位。2.555定时器组成的多谐震荡电路里Vss的问题。必须统一电源都接Vcc 5V，否则年的个位数不会改变。（这个问题原理没有研究明白）。需要改进的地方：1.闰年的判断范围00002400，因为时间紧张就没有做00009999，改进方法：增加一些门电路。2.增加连续脉冲输入，增加开关和连续脉冲发生器，即可手动或者连续脉冲校正。3.星期几不能随着日、月、年变化，只是一个相对独立的系统，仅能从时计数器获得进位。需要增加新的反馈电路，使之能随着年月日变化。六、 元器件清单七、 参考文献数字电子技术第五版， 阎石主编， 高等教育出版社