课题六数字钟的设计.doc

课题六 数字钟的设计
一、预习内容
1、数字钟的工作原理；
2、数字钟的工作流程图与原理方框图；
3、自顶向下的数字系统设计方法。
二、实验目的
1、熟练地运用数字系统的设计方法进行数字系统设计；
2、能进行较复杂的数字系统设计；
3、按要求设计一个数字钟。
三、实验器材
  PC机一台、EDA教学实验系统一台、下载电缆一根（已接好）、导线若干
四、实验任务与要求
1、要求显示秒、分、时，显示格式如下：

2、可清零、可调时。
五、实验原理  
1、数字钟的基本工作原理：
    数字钟以其显示时间的直观性、走时准确性而受到了人们的欢迎并很快走进了千 家万户。作为一种计时工具，数字钟的基本组成部分离不开计数器，在控制逻辑电路的控制下完成预定的各项功能。数字钟的基本原理方框图如下：

（1）、时基T 产生电路：
    由晶振产生的频率非常稳定的脉冲，经整形、稳定电路后，产生一个频率为 1Hz的、非常稳定的计数时钟脉冲。
（2）、控制逻辑电路：
   产生调时、调分信号及位选信号。  
    调时、调分信号的产生：由计数器的计数过程可知，正常计数时，当秒计数器（ 60进制）计数到59 时，再来一个脉冲，则秒计数器清零，重新开始新一轮的计数，而进位则作为分计数器的计数脉冲，使分计数器计数加1。现在我们把电路稍做变动：把秒计数器的进位脉冲和一个频率为2Hz的脉冲信号同时接到一个2选1数据选择器的两个数据输入端，而位选信号则接一个脉冲按键开关，当按键开关不按下去时（即为0），则数据选择器将秒计数器的进位脉冲送到分计数器，此时，数字钟正常工作；当按键开关按下去时（即为1），则数据选择器将另外一个2Hz 的信号作为分计数器的计数脉冲，使其计数频率加快，当达到正确时间时，松开按键开关，从而达到调时的目的。调节小时的时间也一样的实现。
（3）、计数显示电路：
    由计数部分、数据选择器、译码器组成，是时钟的关键部分。
    计数部分： 由两个 60进制计数器和一个24 进制计数器组成，其中60 进制计数器可用6 进制计数器和10 进制计数器构成；24 进制的小时计数同样可用6 进制计数器和10 进制计数器得到：当计数器计数到24 时，“2”和“4”同时进行清零，则可实现24 进制计数。
    数据选择器： 84 输入14 输出的多路数据选择器，因为本实验用到了8个数码管（有两个用来产生隔离符号‘—'）。
    译码器： 七段译码器。译码器必须能译出‘—'，由实验二中译码器真值表可得：字母 F 的8421BCD 码为“1111”，译码后为“1000111”，现在如果只译出‘—'，即字母F的中间一横，则译码后应为“0000001”，这样，在数码管上显示的就为‘—'。
2、自顶向下设计分割图：

3、自由发挥部分：
1、整点报时电路；
2、到点闹时电路；
3、预置闹铃时间。
六、实验任务与步骤 
1、正确分割电路，进行单个元件设计；
2、元件例化；
3、下载检测。
七、实验报告
1、写出实验源程序，画出仿真波形；
2、总结实验步骤和实验结果；
3、心得体会――本次实验中你的感受；你从实验中获得了哪些收益；本次实验你的成功之处；本次实验中还有待改进的地方；下次实验应该从哪些地方进行改进；怎样提高自的实验效率和实验水平等等。
4、完成实验思考题。
八、思考题
1、4 小时计数中，为什么不能用24 进制的计数器？
2、怎样实现整点闹铃？