數字電子技術課程設計--數字時鐘(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 號 進 行 分 頻 。 這 里 所 采 用 的 分 頻 電 路 是 由 2 個 總規 模 計 數 器 74LS90 來 構 成 的 2 級 1/10 分 頻 。 計 數 電 路計 數 器 是 一 種 計 算 輸 入 脈 沖 的 時 序 邏 輯 網 絡 ， 被 計 數 的 輸 入 信 號 就是 時 序 網 絡 的 時 鐘 脈 沖 ， 它 不 僅 可 以 計 數 而 且 還 可 以 用 來 完 成 其 他 特 定 的邏 輯 功 能 ， 如 測 量 、 定 時 控 制 、 數 字 運 算 等 等 。數 字 鐘 的 計 數 電 路 是 用 兩 個 六 十 進 制 計 數 電 路 和 “24 翻 1”計數 電 路 實 現 的 。 數 字 鐘 的 計 數 電 路 的 設 計 可 以 用 反 饋 清 零 法 。 當 計 數 器 正常 計 數 時 ， 反 饋 門 不 起 作 用 ， 只 有 當 進 位 脈 沖 到 來 時 ， 反 饋 信 號 將 計 數 電路 清 零 ， 實 現 相 應 模 的 循 環 計 數 。 以 六 十 進 制 為 例 ， 當 計 數 器 從00， 01， 02， ……， 59 計 數 時 ， 反 饋 門 不 起 作 用 ， 只 有 當 第 60 個秒 脈 沖 到 來 時 ， 反 饋 信 號 隨 即 將 計 數 電 路 清 零 ， 實 現 模 為 60 的 循8環 計 數 。由 上 面 可 知 顯 示 “時 ”、 “分 ”、 “秒 ”需 要 6 片 中 規 模 計 數 器 ；其 中 “秒 ”、 “分 ”各 為 60 進 制 計 數 ， “時 ”為 24 進 制 計 數 。 在 本 設 計中 均 用 74LS90 來 實 現 ：下 面 將 分 別 介 紹 60 進 制 計 數 器 和 “24 翻 1”小 時 計 數 器 。 （ 一 ） 60 進 制 計 數 器“秒 ”計 數 器 電 路 與 “分 ”計 數 器 電 路 都 是 六 十 進 制 ， 它 由 一 級十 進 制 計 數 器 和 一 級 六 進 制 計 數 器 連 接 構 成 ， 如 圖 53 所 示 ， 是 采用 兩 片 中 規 模 集 成 電 路 74LS90 串 接 起 來 構 成 的 “秒 ”， “分 ”計 數器 。圖 53由 圖 53 可 知 ， U1 是 十 進 制 計 數 器 ， U1 的 QD 作 為 十 進 制 的 進位 信 號 ， 74LS90N 計 數 器 是 十 進 制 異 步 計 數 器 ， 用 反 饋 清 零 法 來 實 現 十9進 制 計 數 ， U2 和 與 非 門 組 成 六 進 制 計 數 。 74LS90N 是 在 CP 信 號 的下 降 沿 觸 發 下 進 行 計 數 ， U2 的 QA 和 QC 相 與 0101 的 下 降 沿 ， 作 為“分 （ 時 ） ”計 數 器 的 輸 入 信 號 。 U2 的 輸 出 0110 高 電 平 1 分 別 送 到計 數 器 的 R0 R02 端 清 零 ， 74LS90N 內 部 的 R0 R02 與 非 后 清 零而 使 計 數 器 歸 零 ， 完 成 六 進 制 計 數 。 由 此 可 見 ， U1 和 U2 串 接 實 現了 六 十 進 制 計 數 。 74LS90 是 二 —五 —十 進 制 計 數 器 ， 它 有 兩 個 時 鐘 輸 入 端 CKA和 CKB。 其 中 ， CKA 和 組 成 一 位 二 進 制 計 數 器 ； CKB 和 組 成0Q321Q五 進 制 計 數 器 ； 若 將 與 CKB 相 連 接 ， 時 鐘 脈 沖 從 輸 入 ， 則 構 成AP了 8421BCD 碼 十 進 制 計 數 器 。 74LS90 有 兩 個 清 零 端 R0（ 1） 、R0（ 2） ， 兩 個 置 9 端 R9（ 1） 和 R9（ 2） ， 其 BCD 碼 十 進 制 計 數 時 序如 表 1， 二 —五 混 合 進 制 計 數 時 序 如 表 2， 74LS90 的 管 腳 圖 如 圖 54：R0(1)2R0(2)3R9(1)6R9(2)7CKA14QA 12CKB1QB 9QC 8QD 1174LS90圖 5474LS90 的 BCD 碼 如 下 兩 表 所 示 ：表 51 BCD 碼 十 進 制 計 數 時 序 表1052 二 —五 混 合 進 制 計 數 時 序 （ 二 ） 二 十 四 進 制 小 時 計 數 器 “時 ”計 數 為 24 進 制 的 ， 在 本 設 計 中 24 進 制 的 計 數 電 路 也 是 由CK DQCBAQ0 0 0 0 01 0 0 0 12 0 0 1 03 0 0 1 14 0 1 0 05 0 1 0 16 0 1 1 07 0 1 1 18 1 0 0 09 1 0 0 1CK AQBCDQ0 0 0 0 01 0 0 0 12 0 0 1 03 0 0 1 14 0 1 0 05 1 0 0 06 1 0 0 17 1 0 1 08 1 0 1 19 1 1 0 011兩 個 74LS90 組 成 的 二 十 四 進 制 計 數 電 路 ， 如 圖 55 所 示 。圖 55 由 圖 55 看 出 ， 當 “時 ”個 位 U4 計 數 器 輸 入 端 A（ 14 腳 ） 來到 第 10 觸 發 信 號 時 ， U4 計 數 器 清 零 ， 進 位 端 QD 向 U3“時 ”十 位計 數 器 輸 入 進 位 信 號 ， 當 第 24 個 “時 ”（ 來 自 “分 ”計 數 器 輸 出 的 進位 信 號 脈 沖 到 達 時 U3 計 數 器 的 狀 態 位 “0100”， U4 計 數 器 的 狀 態 為“0010”， 此 時 “時 ”個 位 計 數 器 的 QC,和 “時 ”十 位 計 數 器 的 QB輸 出 都 為 “1”， 相 與 后 為 “1”。 把 它 們 分 別 送 入 U3 和 U4 計 數 器 的清 零 端 R01 和 R02， 通 過 74LS90N 內 部 的 與 非 后 清 零 ， 計 數 器 復 零 ，從 而 完 成 二 十 四 進 制 計 數 。 譯 碼 電 路（ 一 ） 譯 碼 電 路 的 電 路 圖 如 圖 56 所 示 ：12BI/RBO4RBI5LT3A7B1C2D6a 13b 12c 11d 10e 9f 15g 1474LS48abfcgdeDPY[LEDgn]1234567abcdefgDPY_7SEG圖 56（ 二 ） 譯 碼 器 的 工 作 原 理譯 碼 是 編 碼 的 相 反 過 程 ， 譯 碼 器 是 將 輸 入 的 二 進 制 代 碼 翻 譯 成 相 應的 輸 出 信 號 以 表 示 編 碼 時 所 賦 予 原 意 的 電 路 。 常 用 的 集 成 譯 碼 器 有 二 進 制譯 碼 器 、 二 —十 制 譯 碼 器 和 BCD—7 段 譯 碼 器 、 顯 示 模 塊 用 來 顯 示 計時 模 塊 輸 出 的 結 果 。（ 三 ） 對 電 路 中 的 主 要 元 件 及 功 能 介 紹（ 1） 譯 碼 器 74LS48譯 碼 器 是 一 個 多 輸 入 、 多 輸 出 的 組 合 邏 輯 電 路 。 它 的 工 作 是 把 給 定的 代 碼 進 行 “翻 譯 ”， 變 成 相 應 的 狀 態 ， 使 輸 出 通 道 中 相 應 的 一 路 有 信 號輸 出 。 譯 碼 器 在 數 字 系 統 中 有 廣 泛 的 用 途 ， 不 僅 用 于 代 碼 的 轉 換 、 終 端 的數 字 顯 示 ， 還 用 于 數 字 分 配 ， 存 儲 器 尋 址 和 組 合 控 制 信 號 等 。 譯 碼 器 可 以分 為 通 用 譯 碼 器 和 顯 示 譯 碼 器 兩 大 類 。 在 電 路 中 用 的 譯 碼 器 是 共 陰 極 譯 碼器 74LS48， 用 74LS48 把 輸 入 的 8421BCD 碼 ABCD 譯 成 七 段 輸 出 ag， 再 由 七 段 數 碼 管 顯 示 相 應 的 數 。 74LS48 的 管 腳 圖 如 圖 57。 在管 腳 圖 中 ， 管 腳 LT、 RBI、 BI/RBO 都 是 低 電 平 是 起 作 用 ， 作 用 分 別 為 ：LT 為 燈 測 檢 查 ， 用 LT 可 檢 查 七 段 顯 示 器 個 字 段 是 否 能 正 常 被 點 燃 。BI 是 滅 燈 輸 入 ， 可 以 使 顯 示 燈 熄 滅 。13RBI 是 滅 零 輸 入 ， 可 以 按 照 需 要 將 顯 示 的 零 予 以 熄 滅 。 BI/RBO 是 共用 輸 出 端 ， RBO 稱 為 滅 零 輸 出 端 ， 可 以 配 合 滅 零 輸 出 端 RBI