盲人报时钟 -.doc

数字电子技术课程设计 设计课题：盲人报时钟 一.设计目的 1、进一步掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。 2、进一步熟悉集成电路的引脚安排。 3、进一步掌握数字钟的设计方法和和计数器相互集联的方法。 4、进一步掌握数字系统的设计和数字系统功能的测试方法。 5、进一步掌握数字系统的制作和布线方法。 二.设计指标 1、具有时、分、秒计时功能（小时1~12），要求用数码管显示。 2、具有手动校时、校分功能。 3、设有报时、报分开关。当按报时开关时，能以声响数目告诉盲人。当按报分开关时，同样能以声响数目告诉盲人，但每响一下代表十分钟（报时与报分的声响的频率应不同）。 三.设计总体概述 本设计是一个显示时间的系统，所以三个计数器分别为60、60、12进制。用拨码开关不同的组合分别控制调时、调分、正常计时三种不同的状态。在调时、调分的过程中，计数器间的CP脉冲被屏蔽掉，由单步脉冲代替CP输入；相反正常计时的时候，单步脉冲被屏蔽掉。报时电路中，将响声计数器和时（分）计数器的状态进行比较，状态相同时比较电路发出停止报时的信号。图1为盲人报时钟的原理框图。 图1 盲人报时钟的原理框图 3.1 振荡器电路　　 振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的1kHz的脉冲，可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。 3.2 分频器电路　　 分频器电路将1kHz的高频方波信号经三个74LS160三次分频后得到1Hz的方波信号，可以供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器。 3.3 时间计数器电路　　 时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，时个位和时十位计数器设计为12进制计数器。 3.4 译码驱动电路　　 译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。 3.5 数码管　　 本设计采用的为ＬＥＤ数码管（共阴）。 四.各单元模块的设计与分析 主体电路是功能部件或单元电路组成的，在设计这些电路或选择部件时，应尽量选用同类型的器件，如所有功能部件都采用TTL集成电路或者都用CMOS集成电路。整个系统手忙脚乱的器件种类应尽可能少。本设计采用TTL集成电路。下面介绍各功能部件与单元电路的设计。 4.1 555振荡器电路 振荡器是构成数字式时钟的核心，振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度。通常选用石英晶体构成振荡器电路。 一般来说，振荡器的频率超高，计时精度超高，走时越准确，如果精度要求不高也可以采用由逻辑门与RC组成的时钟源振荡器，或由集成电路定时器555与RC级成的多谐振荡器。这里选用555定时器构成多谐振荡器。振荡频率f=1024Hz。电路及参数如图2所示。 图2 555振荡器电路图 4.2 分频器电路 通常，数字钟的晶体振荡器输出频率较高，为了得到1Hz的秒信号输入，需要对振荡器的输出信号进行分频。实现分频器的电路是计数器电路，一般采用多级２进制计数器来实现。例如，将32768Hz（215）的振荡信号分频为1Hz的分频倍数为32768，即实现该分频功能的计数器相当于15级2进制计数器。74LS161计数器最高位可以将32768Hz的信号分频为1KHz，而经过三个74LS161可以将它分为1Hz的信号。如图3所示，可以直接实现振荡和分频的功能。 图3 74LS161分频电路图 4.3 时间计数单元 在设计计数器之前，先对74LS161芯片的引脚和功能作一些说明以及有关连接的知识。 4.3.1 74LS161芯片说明 图4 74LS161芯片 4.3.2 74LS161引脚功能介绍 时钟CP和四个数据输入端P0~P3清零/MR使能CEP，CET置数PE数据输出端Q0~Q3以及进位输出TC. (TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET) 4.3.3 74LS161功能真值表 CR LD CTp CTT CP D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 0 X X X X X X X X 0 0 0 0 1 0 X X D3 D2 D1 D0 D3 D2 D1 D0 1 1 X 0 X X X X X 保持 1 1 0 X X X X X X 保持 1 1 1 1 X X X X 计数 表1 74LS161功能真值表 4.3.4 74LS161时序图 图5 74LS161时序图 4.3.5 秒、十、分计数器 时间计数单元分为：时计数、分计数和秒计数等几个部分。时计数单元一般为12进制计