基于电气工程角度谈数字万年历的设计

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  摘要:万年历作为日常中的小工具,具有多方面的功能,能有效帮助人们记录以及计算时间,在极大程度上帮助人们在日期以及时间方面有最直观的体现。本文通过数字电路技术的基本知识和技能设计出一个万年历,需实现时间和日期的显示。系统设计主要是自选集成芯片和门电路来完成,比如74LS160计数器、BCD—七段显示译码器等。还要熟悉Proteus仿真软件的使用。本文详细介绍了万年历的设计、仿真过程,其中包括计时器的计数原理、仿真原理和过程,硬件介绍和参数选择,以及调试工作的具体实现。
  关键词:万年历;计数器;Proteus;数字电路
  引言:
  随着电子技术的迅速发展,特别是大规模集成电路出现,给人类生活带来了根本性的改变,近年来,我国科技的不断发展,我国经济发展的支柱行业——电子产业获得长足发展,各种电子产品琳琅满目,随处可见,随着电子产品更新速度的加快,各种功能强大、款式新颖的电子产品不断问世。数字万年历便是这一发展趋势中的代表,数字万年历顺应了人们对时间方面的要求,它的出现给人们的生活带来了诸多方便,在时间极为宝贵的现代生活中,其作用更是不言而喻。它在学校、车站、酒店、剧院、医院、办公室等场所的应用非常广泛。
  一、设计背景
  随着社会、科技的发展,人类得知时间的重要性,从观测太阳、摆钟到现在的电子钟,为了更好地观测时间,人类不断进行研究、创新;万年历也就应运而生,它集时间、日期、星期等功能于一身,具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁等诸多优点,符合电子仪器、仪表的发展趋势,具有广阔的市场前景。
  二、设计目标
  (1)熟悉集成电路的引脚安排。
  (2)掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。
  (3)了解数字万年历的组成及工作原理。
  (4)理解并掌握卡诺图在设计当中的使用
  (5)熟悉数字万年历的设计与制作。
  三、设计成果
  整个电路的设计借助于Proteus仿真软件以及数字电路、模拟电路相关理论知识,并在Proteus下设计和仿真,达到预期效果。主要培养分析问题和解决问题的能力,同时加深对电路结构的认识,学习和积累电子电路设计,电路仿真,电子工艺的实践经验。
  四、总体方案设计
  (一)设计方案
  设计60进制秒计数器,用来实现秒-分及分-时的计数功能。设计24进制时计数器,用来实现时-日的计数功能。设计31、30、29、28制天计数器,用来实现不同月份的月计数功能。设计12机制月计数器,用来实现月-年计数功能。设计7进制周计数器,用来实现日-周计数功能。设计闰年平年不同月份不同进制逻辑电路。设计时钟脉冲信号。设计时间调节选择按钮。原理框图如图2-1所示
  (二)方案的实现
  1、计数器
  年、月、日、星期、时、分、秒分别为365、12、31(28、29、30)、7、24、60、60进制的计数器,在此课程设计中采用74LS160、74161也可用74LS163,74LS190等计数器来实现。在实现的电路中有两种方案来实现清零(同步置数和异步清零)。
  2、CP脉冲源
  由555多谐振荡器产生的时标频率,为了得到1HZ的秒信号,需要对振蕩器的输出信号进行分频。分频器的级数和每级的分频次数要根据时标频率来确定。但由于Proteus仿真软件中的晶体振荡器不能起振,所以无法产生确切的时钟信号,所以设计555多谐振荡器产生100Hz时钟信号经74LS160两级分频得到1Hz标准时钟信号
  3、显示译码电路和校对电路
  计数器的译码显示采用BCD-七段译码显示器,校对电路可选择不同频率的脉冲源来调节时间,高频脉冲源调节速度快,低频脉冲源调节速度慢
  五、总结与体会
  首先,设计上的缺点和不足:
  (1)1Hz信号源不够精确;
  (2)使用的逻辑门电路较多,线路较杂;
  (3)因为所涉及的线路较为复杂,故没有做出实物图。
  其次,对设计进一步完善提出的建议:
  (1)使用更精确的时钟信号源;
  (2)在设计过程中应用数电知识尽量简化逻辑关系,减少门电路数量,从而使电路更加简洁明了
  参考文献
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  作者简介:
  王怡(1997-),女,汉,四川省广安市,本科,研究方向:电气工程
  刘运成(1998-)男,汉,四川省西昌市,本科,研究方向:电气工程
  肖楠(1999-)女,汉,四川省成都市,本科,研究方向:电气工程
  高霖沣(1999-)男,汉,四川省达州市,本科,研究方向:电气工程
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