數(shù)字電子時(shí)鐘邏輯電路設(shè)計(jì)5801

12計(jì)師一班設(shè)計(jì)題目：數(shù)字電子時(shí)鐘組員：黃土標(biāo)、黃維超、蔡榮達(dá)、孫清玉《數(shù)字邏輯》課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目：數(shù)字電子鐘組員：黃土標(biāo)黃維超蔡榮達(dá)孫清玉指導(dǎo)老師：麥山日期：2013/12/27.摘要數(shù)字電子鐘是一種用數(shù)字顯示秒、分、時(shí)的計(jì)時(shí)裝置，本次數(shù)字時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)采用GAL系列芯片來分別實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒的24進(jìn)制和60進(jìn)制的循環(huán)電路，并支持手動(dòng)清零和校正的功能。關(guān)鍵詞數(shù)字電子鐘；計(jì)數(shù)器；GAL；4040芯片；M74LS125AP三態(tài)門1設(shè)計(jì)任務(wù)及其工作原理1.1設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一臺(tái)能顯示時(shí)，分，秒的數(shù)字電子鐘。技術(shù)要求:(1)秒、分為00～59六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。(2)時(shí)為00～23二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。(3)可手動(dòng)校正：能分別進(jìn)行秒、分、時(shí)的校正。只要將開關(guān)置于手動(dòng)位置，可分別對秒、分、時(shí)進(jìn)行手動(dòng)脈沖輸入調(diào)整或連續(xù)脈沖輸入校正。并且可以手動(dòng)按下脈沖進(jìn)行清零。1.2工作原理本數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)是根據(jù)時(shí)、分、秒各個(gè)部分的的功能的不同，分別用GAL16V8D設(shè)計(jì)成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和G用AL22V1。0秒的個(gè)位，設(shè)計(jì)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，十位設(shè)計(jì)成六進(jìn)制進(jìn)制計(jì)數(shù)（器計(jì)數(shù)從00到59時(shí)清零并向前進(jìn)位）。分部分的設(shè)計(jì)與秒部分的設(shè)計(jì)完全相同；時(shí)的個(gè)位，設(shè)計(jì)成二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，十位設(shè)計(jì)為四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，當(dāng)時(shí)鐘計(jì)數(shù)到23時(shí)59分59秒時(shí)，使計(jì)數(shù)器的小時(shí)部分清零，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整體循環(huán)計(jì)時(shí)的功能。2電路的組成.2.1計(jì)數(shù)器部分：利用GAL16V8D和GAL22V10芯片分別組成二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器和六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，它們采用同步連接，利用外接標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)。2.2顯示部分：將三片GAL芯片對應(yīng)的引腳分別接到實(shí)驗(yàn)箱上的七段共陰數(shù)碼顯示管上，根據(jù)脈沖的個(gè)數(shù)顯示時(shí)間。3.3分頻器：由于實(shí)驗(yàn)箱上提供的時(shí)鐘脈沖的時(shí)間間隔太小，所以使用GAL16V8D和GAL16V8D、4040芯片和M74LS125AP三態(tài)門芯片設(shè)計(jì)一個(gè)分頻器，使連續(xù)輸出脈沖信號時(shí)間間隔為0.5s3設(shè)計(jì)步驟及方法3.1分和秒部分的設(shè)計(jì)：分和秒部分的設(shè)計(jì)是采用GAL16V8D芯片來設(shè)計(jì)的60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，具體設(shè)計(jì)如圖1示：.圖1分和秒部分設(shè)計(jì)圖秒部分的設(shè)計(jì)是秒的個(gè)位部分為逢十進(jìn)一，十位部分為逢六進(jìn)一，從而共同完成從00-59的六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。當(dāng)計(jì)數(shù)到59時(shí)清零并重新開始計(jì)數(shù)。3.2小時(shí)的設(shè)計(jì)：具體設(shè)計(jì)如圖2示：.圖2小時(shí)部分設(shè)計(jì)圖小時(shí)部分的設(shè)計(jì)是二十四進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，由00到23的二十四進(jìn)制循環(huán)計(jì)數(shù)。3.3分頻器的設(shè)計(jì)分頻器的設(shè)計(jì)原理是通過計(jì)數(shù)器把時(shí)鐘源脈沖的頻率降低。因T=1/f,f=0.1M要使T=0.5s,則有f=2所以0.1M/X=2，得X=50000所以得做一個(gè)模為50000的計(jì)數(shù)器，這里用GAL16V8D、4040和M74LS125AP三態(tài)門來構(gòu)建。.圖3分頻器設(shè)計(jì)圖6電路總體說明：正常顯示：首先手動(dòng)按下脈沖，進(jìn)行手動(dòng)清零。然后在外接分頻器的作用下,將開關(guān)1打開，秒加法計(jì)數(shù)器開始記數(shù)，通過七段數(shù)碼顯示管顯示秒的數(shù)字。當(dāng)經(jīng)過60個(gè)脈沖信號后，秒計(jì)數(shù)器完成一次循環(huán)。當(dāng)秒計(jì)數(shù)器的由59變?yōu)?0時(shí)，co由低電平跳到高電平，致使分加法計(jì)數(shù)器的cen使能端有效，分加法計(jì)數(shù)器加一，完成秒向分的進(jìn)位。分進(jìn)時(shí)和秒進(jìn)分的原理一樣。手動(dòng)清零：按下脈沖。手動(dòng)校正：原理如下表：cenadj狀態(tài)10X計(jì)數(shù)0保持.01校正（不進(jìn)位）電路圖總體設(shè)計(jì)如圖3所示：7設(shè)計(jì)所用器材1、六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器GAL16V8D、GAL22V103片2、分頻器GAL16V8D、40402片M74LS125AP1片3、三態(tài)門.8小結(jié)通過這一周的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，我感覺有很大的收獲：首先，通過這次課程設(shè)計(jì)使自己對課本上的知識可以應(yīng)用于實(shí)際，使理論與實(shí)際相結(jié)合，加深自己對課本知識的更好理解，同時(shí)也段練了我個(gè)人的動(dòng)手能力,充分利用圖書館網(wǎng)絡(luò)去查閱資料，增加了許多課本以外的知識。更加了解了時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟及方法，對時(shí)序邏輯電路的觸發(fā)方式的理解更加深刻即同步連接方式和異步連接方式的了解。掌握了abel-hdl語言以及ispEXPERT的使用以及對GAL系列芯片的設(shè)計(jì)方法有進(jìn)一步的了解，和4040、M74LS125AP三態(tài)門芯片引腳結(jié)構(gòu)和功能的理解及運(yùn)用。其次就是考慮問題要周全，即使是一開始認(rèn)為對的東西，也要用懷疑的心態(tài)來看待它，這樣才能發(fā)現(xiàn)問題，從而解決問題。在這個(gè)過程中，鍛煉了我的細(xì)心和耐性。通過本次實(shí)驗(yàn)充分體現(xiàn)了我們的團(tuán)結(jié)，細(xì)心和耐性。在課程設(shè)計(jì)過程中得到了麥山老師的精心指導(dǎo),解決了課程設(shè)計(jì)中的很多疑難,再次對老師表示衷心的感謝!附錄一三態(tài)門，是在一般的邏輯門輸出除有高、低電平兩種狀態(tài)外，還有第三種狀態(tài)——高阻狀態(tài)的門電路。在高阻態(tài)時(shí)，輸入輸出相互隔斷，輸出端處于懸空狀態(tài)（高阻態(tài)），這里輸出端電位取決于各它相連接的外電路。三態(tài)門都有一個(gè)EN控制使能端，來控制門電路的通斷。因此利用三態(tài)門可心方便地將輸出端連接到總線。.如果你的多個(gè)設(shè)備端口要掛在一個(gè)總線上,必須通過三態(tài)緩沖器。因?yàn)樵谝粋€(gè)總線上同時(shí)只能有一個(gè)端口作輸出,這時(shí)其他端口必須在高阻態(tài),同時(shí)可以輸入這個(gè)輸出端口的數(shù)據(jù).所以你還需要有總線控制管理,訪問到哪個(gè)端口,那個(gè)端口的三態(tài)緩沖器才可以轉(zhuǎn)入輸出狀態(tài).這是典型的三態(tài)門應(yīng)用,如果在線上沒有兩個(gè)以上的輸出設(shè)備,當(dāng)然用不到三態(tài)門,而線或邏輯又另當(dāng)別論了.附錄二秒計(jì)數(shù)器的代碼：MODULESECTITLE'SEC'declarationsclockPIN1;cenPIN2;adjPIN3;//校正CEPIN4;coPIN19istype'reg';//進(jìn)位q6..q4PIN18..16istype'reg';.q3..q0PIN15..12istype'reg';D1=[q6..q4];D0=[q3..q0];equationsD1.clk=clock;D0.clk=clock;WHENCETHEN{D1:=0;D0:=0;}ELSE{WHEN!cenTHEN.{when!adjthen{D1:=D1;D0:=D0;}else{WHEN(D0==9)THEN{D0:=0;WHEN(D1==5)THEN{D1:=0;}ELSED1:=D1+1;}ELSE{D0:=D0+1;D1:=D1;}.}}ELSE{WHEN(D0==8)&(D1==5)THEN{co:=1;}WHEN(D0==9)THEN{D0:=0;WHEN(D1==5)THEN{D1:=0;}ELSED1:=D1+1;}ELSE.{D0:=D0+1;D1:=D1;}}}END分計(jì)數(shù)器的代碼：MODULEminTITLE'min'declarationsclockPIN1;cenPIN2;adjPIN3;q6..q4PIN18..16istype'reg';q3..q0PIN15..12istype'reg';coPIN19istype'reg';.D1=[q6..q4];D0=[q3..q0];equationsD1.clk=clock;D0.clk=clock;WHEN!cenTHEN{when!adjthen{D1:=D1;D0:=D0;}else{WHEN(D0==9)THEN{D0:=0;WHEN(D1==5)THEN{.co:=0;D1:=0;}ELSED1:=D1+1;}ELSE{D0:=D0+1;D1:=D1;}}}ELSE{when(adj#!adj)then{WHEN(D0==9)THEN{D0:=0;WHEN(D1==5)THEN{D1:=0;.co:=1;}ELSED1:=D1+1;}ELSE{D0:=D0+1;D1:=D1;}}}END時(shí)計(jì)數(shù)器的代碼：MODULEhouTITLE'hou'declarationsclockPIN1;cenPIN2;.adjPIN3;q6..q4PIN22..20istype'reg';q3..q0PIN19..16istype'reg';D