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数电电子日历Proteus仿真设计附源文件及文档74LS160+74LS00+74LS47

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要求:
(1)在数码管或液晶屏显示阳历年、月、日、时、分、秒;
(2)可以通过键盘设置具体时间
(3)可设置闹钟、时间到蜂鸣器响;

随日历与日程任务紧密相连,密不可分。日程计划一般以日历形式展示最为方便,明确每日的日程和任务主题。

通过软件把两者结合得很好,佳盟个人信息管理为例,任务日程功能融入整合了当前领先的GTD时间管理理念于软件设计中,实现由简变细从高到低的任务和日程安排,并可对每一项任务产生的信息进行提醒和记录处理内容;人们通常因为工作忙碌担心某个商务活动或约会被忘记,这时您可以通过创建日程或任务,设定好提醒周期和时间,软件就会到时自动提醒您了;支持定时打开多个网页或发送邮件、定时打开多个程序或文件以及设定定时关机;支持日程和任务的多种周期、时间、循环、次日提醒等设置;支持待办任务在我的桌面显示,支持的待办任务策略类型有(工作计划、准备);支持手工一键完成/取消任务,同时也支持处理进度到100%下任务自动完。是整过过程和时间紧密的融合在一起的。


1.1.2意义

把日期作为一种资源,那么,制造日历是一个基于日期的能力需求计划。制造日历是一种明确表示工作日期、休息日期的日历,有时也称为工作日历。

1.2电子日历的设计要求

(1)在数码管或液晶屏显示阳历年、月、日、时、分、秒;

(2)可以通过键盘设置具体时间

(3)可设置闹钟、时间到蜂鸣器响;


1.3 电子日历的研究设计思想

本数字日历主要由计数显示电路和控制电路组成,计数显示电路主要由同步十进制计数器 74LS160 构成日期、月份、日、时、分、秒计数器;然后通过译码数码管显示器显示出来,控制调节电路则是利用组合控制逻辑电路去控制日期计数器及月计数器的置数端和使能端, 从而实现大小月份自动调节功能。按键设置时间则利用组合控制逻辑电路去控制计数器的脉冲输入端口;闹钟则利用比较器讲闹钟设置时间与实际计时时间进行比较实现。综上,该方案是具体可行的。


第二章 设计原理

2.1总体设计方案

本数字日历电路的总体设计框图如图所示。 它包括四个模块: 译码电路,数码显示电路,年、月、日、时、分、秒计数电路,控制选择电路。其中最主要的是计时模块和时钟模块以及控制电路模块。计 数显 示电 路主 要 由同 步十 进制 计数 器 74LS160 构 成年、月、日、时、分、秒 计数 器;然 后 通过 译码 数码 管显 示 器显 示出 来,控 制调 节 电路则 是利 用组 合控 制逻 辑电 路去 控 制日期计数 器及 月计 数器的 置数 端和 使能 端,从 而实 现大 小月 份自 动 调节功能。脉冲发生器则采用555定时器构成的多谐振荡电路。

2.2计时电路设计

2.2.1时钟计时电路

时钟计时电路包括日、时、分、秒计数器。

在时钟计时的控制电路中, 分和秒的控制都是一样的, 都是由一个十进制计数器和一个六进制计数器串联而成的,在电路的设计中我采用的是统一的器件 74LS160D的异步清零法来实现十进制功能和六进制功能, 根据 74LS160D的结构 把输出端的 0110(十进制为 6)用一个与非门 74LS00引到 CLR端便可置 0,这 样就实现了六进制计数。而74LS160D本身为计满后为10,与前文6进制串联后成60进制。

由两片十进制同步加法计数器 74LS160 级联产生,采用的是异步清零法, u1输出端为 0001(十进制为 4)与 u2输出端 0010(十进制为2)经过与非门接 两片的清零端,从而实现了24进制计数。

电路连接图如下所示:


2.2.2日历模块电路

“ 日期 计数 器”采 用 两片 十进 制计 数 器 160 同 步预 置数 构成 ,控制置数 端使 其每 次从 1 开始 计数 (对 应每 月第 一天 )。 其中MR′为异步置 0 控 制端 ,在 此电 路 中无 需用 到,故 高 低位 片的 CLR′ 都 接高电平; RCO为进 位输 出端 ,当 计数 到( 1001 ) 9 时,会在 RCO端产 生一 个 1 的脉 冲( RCO平时 为 0) ,因 此 低位 片的 RCO接高 位的 ENT 和ENP,高 位片 的 RCO不 用, 故悬 空; ENT 和ENP为 计数 控制 端, 其中低位的 ENT和 ENP接高 电平 ,使其 一直 计 数,高 位的 ENT和 ENP接来自低位 的进 位信 号,使 高 位片 在低 位片 进 位一 次时 计数 一次 ;高 位计数器输 入端 置入 0( 接 0000 ),低 位置 入 1(接 0001 ),从 而 使 每个月第一 天 从 01 开 始。 计数 器输 出端 , 分别 接译 码数 码管 的输 入端;LODA′ 为同 步置 数控 制 端, 计数 器的 高位 片和 低位 片的 LODA′ 连在一起,然 后 接到 151的输 出端 ,每 次到 每个 月的 最后 一天 由 151 的输出端输 出一 个低 电平 , 送至 LODA′ , 使 计数 器高 位 置 0, 低位 置 1,从而实 现每月从 01 开 始计 数,到 最末 一 天后 又返 回第 一天 循环 计数。

月进制计数 电路 由 2 片 74160 ,一 个与 非门 7400 和数 码管 显示 器实 现。采用两 片 74160 同步 预 置数 构成 ,控制 置数 端使 其每 次从 1 开始 计数(对应 每年 第一 月) 。 其中 MR′为 异步 置 0 控制 端, 在此 电路 中无需用到 ,故 高低 位片 的 CLR′ 都接 高电 平; RCO为进 位输 出端 ,当 计数到( 1001 ) 9 时 ,会在 RCO端产 生一 个 1 的脉 冲( RCO平时 为 0) ,因此低 位片 的 RCO接高 位的 ENT 和ENP,高 位片 的 RCO不 用,故 悬空 ;ENT和 ENP为计 数控 制端 ,其 中低 位的 ENT 和 ENP接高 电平 ,使 其一直计数 ,高 位的 ENT 和ENP接 来自 低位 的 进位 信号 ,使高 位片 在 低位片进位 一次 时计 数一 次 ;高 位计 数器 输入 端置 入 0( 接 0000 ),低 位置 入 1( 接0001 ),从 而 使月 份从 一月 开始 。计 数 器输 出端 ,分 别接译码数 码管 的输 入端 ; 与非门 7400 通过 检测 高 位的 0001 和 低位 的0010高电 平,当 高 位最 低位 和低 位次 低 位同 时为 1 时 产生 一低 电平 ,送 至 LODA′ , 使 计数 器高 位置 0,低 位置 1,从 而 实现 12 进 制月份计数器,且 第一 个月 从 01 开始 计数 ,到 最末一 月后 又返 回 01 循环计数 。


2.2.3 闹钟模块计时电路

闹钟模块计时与时钟小时分钟计数电路相同;分和秒的控制都是一样的, 都是由一个十进制计数器和一个六进制计数器串联而成的,在电路的设计中我采用的是统一的器件 74LS160D的异步清零法来实现十进制功能和六进制功能, 根据 74LS160D的结构 把输出端的 0110(十进制为 6)用一个与非门 74LS00引到 CLR端便可置 0,这 样就实现了六进制计数。而74LS160D本身为计满后为10,与前文6进制串联后成60进制。电路连接电路如下所示:

2.3译码显示模块电路

译码显示模块电路包括74LS47译码器和共阳极数码管;

74LS478的 7节字符显示译码器输出功能, 高效,安全的工作电压为 5V。 如

图 3.1 所示:

图 3.1  74LS48 引脚效果图

74LS47 除能够达成 7 段字符显示译码器基本功能的输入( ABCD )和输出( a~g)端外,它还引入了测试灯输入端 LT 和动态清零输入端 RBI,这样隐藏的输入 /输出 BI/RBO 终端的输入和输出功能的动态复位功能。通过 74LS48真值表可以得到该芯片本身所具有的逻辑关系功能:

(1)7 段字符解码显示功效(当 LT=1,RBI=1 时)在测试灯输入端 LT 和动态清零输入端 RBI 都接无效电平时,输入 DCBA 经74LS48 译码,输出高电平有效的 7 段字符显示器的启动信息,显示相应字符。除了DCBA = 0000,RBI 也可以连接到一个低电平上,

(2)消隐功能(当 BI=0 时)当输入端作为 BI/RBO 时,当该输入端输入低电平信号的时刻,无论 LT 和 RBI输入高电平信号以及低电平信号,无论输入 DCBA 做为甚么状态呈现,输出端将会显示为“ 0”,7 段字符显示器不显示。此为多显示器的动态显示功能。

(3)灯测试功能(当 LT = 0时)

(4)清零功能(当 LT=1,RBI=1 时)当输出端为 BI/RBO 端,输入信号是高的, RBI 端输入低电平信号, 这个时刻当DCBA =0000 时,输出信号显示为“ 0”,这样会导致 7 段字符显示器都熄灭,但不会显示出这个零。当 DCBA ≠0 的时候,则不会影响其显示功效。此为多个7 段显示器同时显示时的功效,高电位上的数字会熄灭。

计数器74LS160输出接入译码器74LS47输入输入端口,进行 译码后输入数码管进行显示。电路连接如下图示:

2.4控制逻辑模块电路

控 制选 择电 路主 要由组合 逻辑 电 路组成。大 月 为 01( 0000 0001 ) ,03 ( 0000 0011 ) ,05 ( 0000 0101 ) ,07( 0000 0111 ) ,08 (0000 1000 ) ,10 ( 0001 0000 ) ,12 (0001 0010 )月,小 月 为 04( 0000 0100 ) ,06 ( 0000 0110 ) ,09 ( 0000 1001 ) ,11( 0001 0001 )月, 02( 0000 0010 ) 月为 28 天 ,通 过 比较 ,每 月可通过高 位最 低位 与低 位 最高 位相 与,低 位次 高位 及低 位最 低位 三 组数据表示 ,即 可 用大月 为 001,011,100, 小 月为 010 , 101,2 月 为 000 来表示。其 大小月 进 制通过组合 逻辑 电路 分别 从 日期 显示 电路 中译 出日 期28、 30、 31作 为日 期计 数显 示电 路 的置位信号 和月 份时 钟信 号 分别 接到 日期 显示 电路 和月 显示 电路 中 ,从而实现大 小月 份自 动调 节 功能 。电路连接图如下所示:

2.5报警模块电路

报警模块电路包括LED灯以及蜂鸣器驱动电路;LED灯接一限流电阻防止烧毁;蜂鸣器驱动电路则采用PNP三极管对其进行驱动。电路连接如下图所示:

第三章 仿真结果


(1)    正常计时时间未开闹钟

(2)    开启闹钟,到达闹钟时间



通过对软件 protues的学习和使用,进一步加深了对数字电路的认识。在 仿真过程中遇到许多困难, 但通过自己的努力和同学的帮助都一一克服了。 首先, 连接电路图过程中, 数码管不能显示, 后经图形放大后才发现是电路断路了。 其 次,布局的时候因元件比较多,整体布局比较困难,因子电路不如原电路直观, 最后在不断努力下,终于不用子电路布好整个电路。 调试时有的器件在理论上可行, 但在实际运行中就无法看到效果, 所以得换 不少器件,有时无法找出错误便更换器件重新接线以使电路正常运行。 在整个设 计中,74LS160的接线比较困难,反复修改了多次,在认真学习其用法后采用归 零法和置数法设计出 60 进制和 24 进制的计数器。 同时,在最后仿真时,预置的频率一开始用的是 1hz,结果仿真结果反应很 慢,后把频率加大, 这才在短时间内就能看到全部结果。总之, 通过这次对数字 时钟的设计与仿真, 为以后的电路设计打下良好的基础, 一些经验和教训, 将成 为宝贵的学习财富。
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