数电万年历实验报告.docx
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数电万年历实验报告
数字电路
万
年
历
报
告
专业:
物理教育
年级:
2012级
******************
学号:
********
********************
万年历实验报告
一、实验目的:
设计一个能直接显示“年”、“月”、“日”、“星期”、“时”、“分”、“秒”的十进制的石英万年历时钟显示器。
走时精度需高于普通机械钟,具有校时的功能,可分别对“年”、“月”、“日”、“星期”、“时”、“分”、“秒”进行单独校时。
二、实验器件:
74LS160、74151、74ls58、BCD显示管、必要的门电路等。
三、实验的大概框架:
四、实验步骤:
(1)用两片74LS160用连出显示秒的电路
实验原理:
60进制同步计数器(0~50)
个位:
0~9一直不停循环。
十位:
当个位进位时,十位增加一个数。
电路实现:
将个位rco信号接入enp和ent端,个位没到9是,enp端为低电平,十位处于暂停状态,当个位达到9,十位正常工作,当个位下一个秒冲到达时,个位变成0,十位进一个数。
清零:
个位一直不停从0~9循环显示,十位为5时,当下一个进位脉冲到达时,门电路实现清零,具体电路如图。
(2)同理用74LS160设计分:
分的时钟信号为秒的清零信号,则其电路图
(3)同理用74LS160设计时
时的时钟信号为分的清零信号,不同的是清零信号。
时为24进制,当时个位为3,十位为2时,处于准备清零状态,下一个脉冲到达时,开始清零,由于为同步清零,所以MR端要接成24。
此时只需要6Q1,5Q2同时为高电平,即个位为4,十位为2时,清零信号工作(低电平)。
具体实现如图:
最后时分秒显示如下:
(3)用74ls160实现周的显示
7Q3、7Q2\7Q1、7Q0
00
01
11
10
00
0
1
1
1
01
1
1
1
1
11
X
X
X
X
10
0
X
X
X
七位计数器(1~7),时钟信号为时的清零信号,当显示为8是,门电路实现置一
置位信号为Y=(7Q2·7Q1·7Q0)`
电路实现如下:
(4)用74LS160做出显示天的电路图
原理如显示时分秒时一样,不同之处在于,天的显示,需要从01开始,所以需要置位,而置位信号(Y4)由大小月,闰年平年,是否为2月等综合决定,此处不提,接下来会详细解释。
天的时钟信号又时的清零信号(Y2)给出。
仿真实现如图
(5)用74LS160做出显示月的电路图
原理如时的显示基本一致,不同之处在于,月的时钟信号由天的置位信号(Y4)给出。
月为12进制。
当9Q4和9Q1
同时为高电平时,置位工作。
即Y=(9Q4·9Q1)`
仿真实现如图
(5)用74LS160做出显示年的电路图
不需要进行清零与置位。
只需要将月的置位信号作为时钟信号,按同步接法,分别将前一位的进位信号作为自己enp,ent信号即可。
同步接法,仿真实现如图
(6)天数置位信号Y4的设计
1、首先要实现28,29,30,31时候,能产生置位信号。
2、大小月(30,31)天的判断
第4、6、9、11月时为小月(30),置位信号为Y30,若将Y30取反就可以得到大月的置位信号Y31,注意:
此时2月时被当做31天处理(下一步将2月信号从Y31中剥除)。
此处Q7~Q0为月份的。
Y30
Q2、Q1、Q0
Q4、Q3
000
001
011
010
110
111
101
100
00
0
0
0
0
1
0
0
1
01
0
1
X
0
X
X
X
X
11
X
X
X
X
X
X
X
X
10
0
1
X
0
X
X
X
X
Y30=Q3·Q2`·Q0+Q2·Q1·Q0`+Q2·Q1`·Q0`+Q4·Q2`·Q0
Y31=Y30`(Y31中2月做31天)
仿真如图
3、月份是否为2月的判断,如果是,Y4的控制权归二月的信号接管,如果不是,Y4的控制权归大小月的信号接管。
用两片74ls85接成8位的数据比较器仿真实现:
不等于2月:
30、31天部分工作,等于2月,29、28部分工作。
(此时已将2月单独拿出来处理了)
4、闰年的判断。
标准为:
能够被4整除但不能被100整除或者能被400整除。
A、能够被4整除但不能被100整除,年的十位个位不全为0的时候。
即
a.当十位为偶数时,个位为0、4、8则
b.当十位为基数时,个位为2、6则
所以其卡洛图为:
\
000
001
011
010
110
111
101
100
00
X
1
3
2
6
7
5
4
01
8
9
X
X
X
X
X
X
11
18
19
X
X
X
X
X
X
10
10
11
13
12
16
17
15
14
(B0`·A1`·A0`+B0·A1·A0`)
加上前提条件Y1=(A0`·A1`·A2`·A3`·B0`·B1`·B2`·B3`)`·(B0`·A1`·A0`+B0·A1·A0`)
B、被400整除。
年的十位,个位都为0的时候,即
a.当千位为偶数时,百位为0,4,8
b.当千位为基数时,百位为2,6
同理可得:
Y2=(A0`·A1`·A2`·A3`·B0`·B1`·B2`·B3`)·(B0`·A1`·A0`+B0·A1·A0`)
得到闰年的表达式YRUN=Y1+Y2平年为YRUN`
最后得到完整的判断闰年平年大小月的仿真
月份天数的判断显示
普通计数
平年二月
闰年二月
5、校时电路。
校时电路的设计,只需要在原来的clk信号上,加上一个格外的时钟信号,校时时,只需要信号切换即可(本处使用的是和clk一样的1hz的信号,如有需要,可更换成频率更快的clk)。
仿真实现如图:
6、校时电路。
最后总的电路图仿真实现如下图:
五、总结与体会。
1、必须对芯片的功能熟悉,如:
74LS160是同步置数,是10进制计数器;
2、在连接电路时候,应当保证每一个点位都连接到位。
3、在设计出电路连线非常复杂的时候,应当采用网络标号的方式以简化电路。
4、电路设计中的进位信号干扰非常大。
在实验中星期、日、月可能出现“0”的状况,而这又是现实中不允许出现的,所以在电路中就必须要有校正电路。
通过校正电路来控制“星期0”、“0日”、“0月”的不出现;
5、闰年的判断方法:
即当不为整百的时候能被“4“整除的数以及当为整百时能被”400“整除的数就为闰年。
(详细步骤见4.闰年的判断);
6、在判断月份是不是2月的时候,应当使用两片74ls85实现。
7、当设计出较复杂的门电路时候,可以选择使用数据选择器替代一部分电路,以实现电路的简化。
8、在设计整个电路时,应当使用模块的思想,比如先实现时分秒的计时,然后年月日星期,再设计天数的时候,先实现每个月31天计数,然后在分辨大小月,然后在判断闰年平年,实现2月的选择。
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- 万年历 实验 报告