基于ewb的数字钟设计报告_基于ewb的数字钟设计

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电子线路实验

基于EWB 的数字钟设计 摘要：

本文介绍、记录了基于EWB设计所需功能数字钟电路的方案及过程。从设计思路到芯片选择，通过软件仿真，一步步调试、完善。本数字钟具有基础功能，调试运行成功。

关键字：数字钟 EWB

一、数字钟简介

数字钟是指利用电子线路构成的计时器。

数字钟应能达到的基础功能为计时并显示时、分、秒、星期，同时还能进行时间调整； 可增加附加功能如下：整点报时、闹钟、年月日、秒表功能等

二、设计思路

三、芯片说明

选用的芯片有74160、74138、741531、74160（1）芯片功能：

Decade Counter truth table: ___ ____ CLR | LOAD | ENP | ENT | CLK | A B C D | QA QB QC QD RCO----|------|-----|-----|-----|---------|--------------------0 | X | X | X | X | X X X X | 0 0 0 0 0 1 | 0 | 0 | 0 | POS | X X X X | A B C D *1 1 | 1 | 1 | 1 | POS | X X X X | Count *1 1 | 1 | 1 | X | X | X X X X | QA0 QB0 QC0 QD0 *1 1 | 1 | X | 1 | X | X X X X | QA0 QB0 QC0 QD0 *1

-*1-RCO goes HIGH at count 9 to 0.（2）使用

①利用160的count功能来实现时间计数器里的60进制和24进制等各种需要的进制 如下为秒60进制，左边为低位，右边为高位，将高位0110返回到CLK'，高位置0，同时进位给分计数器

②利用160组成4进制，作为调时模式下四个数码管的位型选择器的组成部分（见138芯片使用介绍部分）

2、74138（1）芯片功能

3-to-8 decoder/demultiplexer truth table:

__ __ | Select | GL G1 G2 | C B A | Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7-----------|---------| X X 1 | X X X | 1 1 1 1 1 1 1 1 X 0 X | X X X | 1 1 1 1 1 1 1 1-----------|---------| 0 1 0 | 0 0 0 | 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 | 0 0 1 | 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 | 0 1 0 | 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 | 0 1 1 | 1 1 1 0 1 1 1 1-----------|---------|------------------------------0 1 0 | 1 0 0 | 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 | 1 0 1 | 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 | 1 1 0 | 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 | 1 1 1 | 1 1 1 1 1 1 1 0-----------|---------|------------------------------1 1 0 | X X X | Output corresponding to stored | | addre 0;all others 1

（2）使用

调试/显示 开关 控制该部分电路的开启，开关功能如下：

下 显示 上 调时

利用138译码器，和160配合实现调试电路中数码管位型的选择和字型的输出

左边的138：控制在不同显示模式前提下该调整的计时器部分，如果是在 时:分 模式下启动调时，则只调整时:分 , 秒:00 模式下同理

右边的138：前一片138的Y1端接这片138的G1端，作为字型信号输入；地址端由160产生的四进制数控制。

顾整个调时电路的原理在于：用160控制位型，用第一片138控制模式，第二片138控制字型，从而实现调时。3、74153（1）芯片功能

Data selector/multiplexer truth table:

Select | Data Inputs | Strobe | Output B A | C0 C1 C2 C3 | G' | Y-------|----------------|--------|-------X X | X X X X | 1 | 0 0 0 | 0 X X X | 0 | 0 0 0 | 1 X X X | 0 | 1 0 1 | X 0 X X | 0 | 0 0 1 | X 1 X X | 0 | 1 1 0 | X X 0 X | 0 | 0 1 0 | X X 1 X | 0 | 1 1 1 | X X X 0 | 0 | 0 1 1 | X X X 1 | 0 | 1（2）使用

用于模式控制电路中，数码管的输出选择

用一个开关“MODE”接到所有153的A端，B端接地，左边四个153中有八个数据选择器，将输出“时”的八个管脚分别接到八个C0端，输出“秒”的八个管脚接到C1端；“分”的八个管脚接到右边四个153的C0端；最后将所有16个数据选择器的Y输出接到数码管中。四个数码管中，第一第二个数码管在两种模式下分别显示“时”和“秒”，第三第四个数码管在两种模式下分别显示“分”和“00”

开关拨动时有如下功能： MODE开关 B A 显示 下 0 0 时：分 上 0 1 秒：ms

四、电路的设计和测试

电路分为如下几个模块：

1、显示模块

(1)、左上角两个指示灯：

左边为整点报时灯，整点时显示绿色（同时高音蜂鸣器响）

右边为整点五秒倒计时指示灯，从整点前一分钟的56s~59s显示红色（同时低音蜂鸣器响）

(2)、中间四个数码管:在不同模式下分别显示 时:分 和 秒:00(3)、中间两个指示灯:间隔标识(4)、右下角七个指示灯:显示星期日~六

2、时间计数器

共有秒、分、时、星期模块

3、模式调整模块

4、调时模块：

5、整点报时模块

6、电源和开关模块

五、数字钟的使用说明

1、显示屏：见模块介绍中的“显示模块”

2、五个开关

(1)、调时/显示 开关：开关置下为显示当前时间模式，用“A”键控

(2)、MODE：模式开关，置于上方时显示 秒:00 模式，置下时显示 时:分 模式，用空格键控

(3)、位型按钮：用于调时模式下选择调整当前模式下四个数码管中哪个数码管的示数，用“E”键控，来回拨动一次位型前移一位

(4)、调时按钮：调时状态下用于调整当前选定数码管示数，用“D“键控，来回拨动一次示数+1，根据各自的进制数循环显示(5)、week：星期调整按钮（在week模块中），调时状态下，用”W“键控，来回拨动一次星期数循环+1;在显示模式下该键无效

3、启动数字钟：在”调时/显示开关“为”显示“状态时启动数字钟，初始状态为显示 00：00

六、出现的问题、解决方案及有待改进的不足之处

1、秒模块：

出现问题：低位8-9时高位进一

原因：将低位RCO输出接了高位的CLK 解决：两片CLK应接同一个，用低位RCO控制高位ENP，RCO进位输出有效时高位芯片才工作COUNT+1 2、138 138的输出端口为Y'，故在输出端要接非门

3、调时模式下

由138输出开关手动给时间计数器的CLK，显示模式下CLK则由信号源提供，故要将两者用或门连接，再接到相应的CLK和ENP控制端

4、初始状态问题

此数字钟只有在“调时/显示”开关为“显示”状态下，初始态才会为“00:00”,该问题有待改进

5、位型开关和字型开关

此数字钟有两个数码管在调整位型开关时，理想状态是只改变位型，不改变字型，只由字型开关来控制字型。但问题在于，位型开关改变数码管显示位型时，同时也会改变该位上的字型，虽然这样与理想状态不一样，但是也有好处，好处在于可以知道位型开关调整到了哪一位。

本功能有待改进为：位型开关调整到的该位数码管闪烁，但是字型不改变。

七、设计数字钟心得体会

这是第一次使用EWB设计一个具有功能性的较大的数字电路。从最开始的时间计时模块到最后整点报时模块，脑子里一点一点的想法都慢慢实现出来，把所需要的功能要求转换成数字电路，再从电路中调时实现出功能，这个过程很纠结，有时候感觉脑子已经逻辑混乱不能运转了，但是一步一步的思考、排故、调整、完善的过程，最终调试成功，还是让人很开心的一件事。其中很多小问题的发现和解决已经不能完全记清了，因为太多了，便只记下了上面的五个问题。

这个数字钟功能还不是很完善，有待改进，我会继续去完善他。