数字电子技术课程设计-数字电子钟(3)

2019-04-08 22:37

置位输入(SD)复位输入(RD)、时钟输入(CP)和数据输出(Q、Q)。SD、RD的低电平使输出预置或清除,而与其它输入端的电平无关。当SD、RD均无效(高电平)时,符合建立时间要求的D数据在CP上升沿作用下传送到输出端。

图3.1.13 74LS74的引脚图

图3.1.14 74LS74的功能表

图3.1.15 由晶振构成的秒脉冲发生器

(注:由晶振构成的秒脉冲发生器不能Multisim 10.0中仿真,否则会发生错误)

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3.2计数器电路

根据数字时钟的原理框图2.1可知,整个计数器电路由秒计数器、分计数器和时计数器串接而成。秒脉冲信号经过6级计数器,分别得到秒个位、秒十位、分个位、分十位以及时个位、时十位的计时。显示6位的“时”、“分”、“秒”需要6片中规模的计数器。其中,秒计数器和分计数器都是六十进制,时计数器为二十四/十二进制,都选用74160来实现。实现的方法采用反馈清零法。

3.2.1六十进制计数电路

秒计数器和分计数器各由一个十进制计数器(个位)和一个六进制计数器(十位)串接组成,形成两个六十进制计数器,其中个位计数器接成十进制形式。十位计数器选择QB与QC端做反馈端,经与非门输出至控制清零端CLR,接成六进制计数形式(计数至0110时清零)。个位与十位计数器之间采用同步级联复位方式,将个位计数器的进位输出端RCO接至十位计数器的时钟信号输入端CLK,完成个位对十位计数器的进位控制。将十位计时器的反馈清零信号经非门输出,作为六十进制的进位输出脉冲信号,即当计数器计数至60时,反馈清零的低电平信号输入CLR端,同时经非门变为高电平,在同步级联方式下,控制高位计数器的计数。

创建如图3.2.1所示的电路,IO1~IO4是个位数码管的显示输出端,IO5~IO8是十位数码管的显示输出端,IO9接电源,给两个芯片的使能端提供高电平,IO10在此电路作为秒计数电路时接秒信号产生电路,作为分计数电路时接秒计数电路提供过来的进位信号(即接至秒计数器的CLR端)。IO11作为低位计数器的进位输出,与高位计数器的时钟信号端相连。

图3.2.1六十进制计数电路

3.2.2二十四/十二进制计数电路

创建如图3.2.2所示的电路,IO1~IO4是个位数码管的显示输出端,IO5~IO8是十位数码管的显示输出端,IO9接电源,给两个芯片的使能端提供高电平,IO10

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接分计数电路提供过来的进位信号(即接至分计数器的CLR端)。IO11连接了两个计数器的清零端,因此可以通过双向开关接IO12和IO13以实现对与非门的选择,从而完成进制的转换。

分计数器需要的是一个二十四/十二进制转换的递增计数电路。个位和十位计数器均连接成十进制计数形式,采用同步级联复位方式。将个位计数器进位输出端RCO接至十位计数器的时钟信号输入端CLK,完成个位对十位计数器的进位控制。若选择二十四进制,十位计数器的输出端QB和个位计数器的输出端QC通过与非门控制两片计数器的清零端CLR,当计数器的输出状态为00100100时,立即反馈清零,从而实现二十四进制递增计数。若选择十二进制,十位计数器的输出端QA和个位计数器的输出端QB通过与非门控制两片计数器的清零端CLR,当计数器的输出状态为00010010时,立即反馈清零,从而实现十二进制递增计数。两个与非门通过一个双向开关接至两片计数器的清零端CLR,单击开关就可以选择与非门的输出,实现二十四进制或十二进制递增计数的转换。

图3.2.2二十四/十二进制计数电路

3.3译码显示电路

采用共阴极七段数码管将译码显示电路是将计数器输出的8421 BCD码译成数码管显示所需要的高低电平。译码电路就应选接与它配套的共阴极七段数码驱动器。译码显示电路采用CD45117段译码驱动器。译码器A、B、C、D与十进制计数器的四个输出端相连接,a、b、c、d、e、f、g即为驱动七段数码显示器的信号。根据A、B、C、D所得的计数信号,数码管显示的相对应的字型。

3.3.1七段数码管

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图3.3.1 七段数码管的引脚图

3.3.2 CD4511译码器

为了使数码管能显示十进制数。必须将十进制数代码经译码器译出,然后经驱动器点亮对应的段。所以,译码器的功能就是,对应于某一组数码输入,相应的几个输出端有有效信号输出。

常用的集成七段显示译码器有两类,一类译码器输出高电平有效信号,用来驱动共阴极显示器,另一类输出低电平有效信号,以驱动共阳极显示器。

CD4511七段显示译码器的逻辑符号如图3.3.1所示,功能表如图3.3.2所示。当输入8421BCD码时,输出高电平有效。用以驱动共阴极显示器。当输入为1010~1111六个状态时,输出全为低电平,显示器无显示。

图3.3.1 CD4511逻辑符号(引脚图)

该集成显示译码器设有三个辅助控制端LE、BL、LT,以增强器件的功能,现分别简述如下:

⑴灯测试输入端LT

当LT=0时,无论其他输入端是什么状态,所有各段输出a~g均为1,显示字形

。该输入端常用于检查译码器本身及显示器各段的好坏。 ⑵灭灯输入BL

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当BL=0,并且LT=1时,无论其他输入端是什么电平,所有各段输出a~g均为0,所有字形熄灭。该输入端用于将不必要显示的零熄灭。

⑶锁存使能输入LE

在BL=LT=1的条件下,当LE=0时,锁存器不工作,译码器的输出随输入码的变化而变化;当LE由0跳变1时,输入码被锁存,输出只取决于锁存器的内容,不再随输入的变化而变化。

图3.3.2 CD4511的功能表

图3.3.3 显示器显示字形

3.3.3小时译码显示子电路

只需在BL=LT=1并且LE=0时,译码器的输出随输入码的变化而变化,所以只要把4511译码器的数据输入端与74160计数器的输出端相连即可。而分钟和秒译码显示电路也是如此,如图3.3.4所示。

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