1、數字電子技術基礎課程設計報告 設計名稱 數字式日歷牌 學生姓名 侯天勐 學號 1104020206 班級 信息111 成 績 指導教師 一、 設計任務和要求用中、小規模集成電路設計一個能自動顯示“年、月、日、星期、時”的數字式日歷牌，能實現以下功能：1) 由集成555定時器產生1Hz信號，表示一個時脈沖信號。2) 時為0023的二十四進制計數器3) 星期為一、二、三、四、五、六、日的七進制計數器4) 日根據月的不同，可為二十八三十一進制計數器5) 月為112的十二進制計數器6) 2月份的天數，平年是28天，閏年是29天7) 可手動校正。即只要將開關置于手動位置，可分別對年、月、日、星期、時進行

2、手動脈沖輸入或連續脈沖輸入的校正。二、 設計方案1. 計數顯示電路“小時計數器”采用兩片74LS160構成24進制計數器（同步預置數法），并通過譯碼顯示器顯示出來。“星期計數器”采用一片74LS160構成7進制計數器，并通過譯碼顯示器顯示出來。“日期計數器” 采用兩片十進制計數器74LS160同步預置數（高位片置入0000，低位片置入 0001）構成，控制置數端使其每次從1開始計數（對應每月第一天是1號），計數脈沖由實驗儀上標準方波信號源提供，并通過試驗儀上的譯碼顯示器顯示出來。“月計數器”也同樣采用兩片74LS160通過預置數做成十二進制計數器，從而進行1-12月份的累計計數，并通過譯碼顯示

3、器顯示出來。“年計數器”由4片74LS160構成，并通過譯碼顯示器顯示出來。2. 控制調節電路月計數器有兩個反饋端口J，K（00代表2月份，10代表天數30天的月份，01代表天數31天的月份），年計數器有一個反饋端口Y（0代表平年，1代表閏年）。將J，K，Y三個端口用門電路整合為兩個端口B，A（00代表28天，11代表29天，10代表30天，01代表31天）。B，A兩個端口接入數據選擇器74LS151，選擇日計數器的類型（28,29,30,31進制計數器）。時計數器給日計數器和星期計數器進位信號，日計數器給月計數器進位信號，月計數器給年計數器進位信號。3. 設計系統框圖B，A日計數器28/29

4、/30/31數據選擇器 00/11/10/01月計數器年計數器0/1 Y 00/10/01 星期計數器J,K時計數器（555定時器提供clk）圖0 系統框圖三、 單元電路設計1. 555定時器產生脈沖信號Out輸出端產生頻率可調的脈沖信號（默認100Hz）圖1 555定時器2. 24進制同步時計數器24進制同步時計數器由兩片74LS160組成，低位片的EP、ET一直接高電平Vcc，其進位端接高位片的EP、ET。clk由555定時器提供，當計數器的值為23時，預置端Load值為0，等待下一個clk信號作用時（74LS160為下跳沿觸發），計數器被置為00。即可實現0023的24進制計數器。 q7

5、,q6,q5,q4,q3,q2,q1,q0接兩個自帶譯碼功能的顯示器。Rco為進位端，當計數器的值為23時，Rco為1，等待下個clk作用時，Rco又變為0，此時就會產生一個下跳沿作用于下一個模塊。圖2 24進制時計數器3. 7進制星期計數器7進制星期計數器由一片74LS160構成，采用同步預置法，clk接時計數器的進位端。當計數器輸出為0111，用門電路使預置端Load為低電平，當下一個clk信號作用時，計數器被置為0001。要使星期為1,2,3,4,5,6,8（8代表日），應把計數值0001001000110100010101100111重新編碼為相對應的00010010001101000

6、10101101000。使用門電路將星期7（0111）逐位取反為星期八（1000）。q0，q1，q2，q3為使用門電路修改后的輸出端。圖3 7進制星期計數器4. 月計數器它是用兩片74ls160芯片和一個二輸入與非門芯片實現的。通過對74ls160的置數端 Load的預置數(0001 0000)，此時Load接二輸入非門的輸出端，與非門的輸入端接低位片的QB，高位片的QA，原理同時計數器一樣，當計數器為12時（0010 0001），進位端Rco為1，等待下個clk作用時，Rco又變為0，此時就會產生一個下跳沿作用于下一個模塊。圖4 12進制月計數器5. 日計數器每年有12個月份，每個月的天數有

7、大小月之分。分別是：1月31天2月28天（閏年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。將12個月份所對應的天數信息編譯成相對應的選擇信號送入數據選擇器74LS151。用00選中28進制日、用10選中30進制日用01選中31進制日、11代表29進制日。日計數器工作原理類似時計數器的工作原理，不同的只是預置數要從01開始（0000 0001），然后再根據年份和月份的不同，用數據選擇器74LS151來選擇構成28,29,30,31進制計數器。圖5 日計數器6. 日計數器判斷電路的邏輯設計因為月份和年份都會影響日計數器的進

8、制選擇，我首先考慮月份的影響，采用兩個二-十進制譯碼器74HC42將月份譯碼輸出。月份的算法（暫時不考慮閏年的影響）：當月份為04,06,09,11時，天數為30天。當月份為01,03,05,07,08,10,12時，天數為31天。當月份為02時，天數為28天。輸出端設為J，K，當J，K為10時，代表30天，01代表31天，00代表28天。門電路由若干或非門、與門組成，具體如圖7所示此時再加上閏年的影響，設當Year為0時代表平年，為1時代表閏年用。此時用與門、或門將J，K，Year三個輸出端實現為B，A兩個端。當B，A為00代表平年2月28天，B，A為10時代表30天，B，A為01時代表31

9、天，B，A為11時代表閏年2月29天。然后將輸出端B，A作為日計數器的選擇判斷輸入端。邏輯表達式： 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：角標A,B依次代表月份的個位、十位）圖6 日計數器判斷邏輯電路7. 年計數器年計數器采用4片74LS160構成,基本原理同時計數器和月計數器，如圖7。年計數器還需要引出一個Year輸出端反饋給日計數器的邏輯判斷電路，當Year為0時代表平年，為1時代表閏

10、年。首先閏年的條件為：1.當年份不能被100整除時，而能被4整除。2.當年份能被100整除時，必須同時滿足被400整除。俗話說百年不閏，四百年再閏。算法設計： 1.當年的個位為0,4,8，十位為0,2,4,6,8時（要排除個位，十位同時是0的情況）或者當年的個位為2,6，十位為1,3,5,7,9時。此時年份一定能被4整除。2.當年的個位、十位都為0，此時年份能被100整除，并且當年的百位為0,4,8，千位為0,2,4,6,8時，此時年份能被400整除。邏輯表達式：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：角標A,B,C,D依次代表個十百千）（注：本次判斷閏年的取值只從00002400年，2400年之后沒有做出判斷。）先用四片二-十進制譯碼器74HC42將年份譯碼，然后使用與、或、非門電路進行算法實現，最終得出閏年輸出端Year。圖7 年計數器圖8 閏年判斷四、 總體電路設計、測試結果圖9 總電路圖1. 整體電路功能說明時計數器的clk可以通過一個單刀雙擲開關選擇電源：555定時器產生的時鐘或者mu

12、ltisim自帶的CLOCK_VOLTAGE（頻率可調）。電路中所有計數器均可以實現手動校正，如圖10所示，這個開關有記憶功能，當開關按下去時，clk為高電平，松開開關，開關會斷開，此時會有一個下跳沿作用于計數器，計數器會計數。（注：在進行手動校正的時候，必須斷開上一個電路給的進位信號，否則會導致校正錯誤）圖10 手動校正2. 測試結果1.當年份為2004年，2月份有29天，4,6,9,11月為30天，1,3,5,7,10,12月有31天。2.當年份為2001年，2月份有28天，4,6,9,11月為30天，1,3,5,7,10,12月有31天。3.當年份為2000年，2月份有29天，4,6,9

13、,11月為30天，1,3,5,7,10,12月有31天。4.當年份為1900年，2月份有28天，4,6,9,11月為30天，1,3,5,7,10,12月有31天。測試結果滿足設計要求。五、 課程設計體會本次課程設計耗時3天，期間遇到過很多問題。1.計數器之間的進位問題。剛開始做時，我采用的是所有計數器的（年、月、日、星期、小時）clk端都接同一個脈沖信號發生器。計數器的進位端，接下一個計數器的EP、ET。這樣就會出現一個錯誤現象：例如月計數器剛跳變到12時，會很快被置為01。造成這樣的原因：當月計數器跳變到12時，這時預置端就變為低電平起作用，此時clk有個下跳沿輸入，所以會直接從12置為01。解決辦法：采用計數器進位端，接下一個計數器的Clk，計數器的EP、ET一直接高電平。這樣當日計數器為31天時，此時其進位端為高電平，當其被置為01時，進位端會有一個下跳沿作用于月計數器的Clk，從而實現進位。2.555定時器組成的多諧震蕩電路里Vss的問題。必須統一電源都接Vcc 5V，否則年的個位數不會改變。