【正文】 時、清零電路只需要輸入一些控制信號給時鐘計時電路即可，當(dāng)然這些控制信號是由開關(guān)提供的。要實現(xiàn)整點報時功能，一個報時控制電路是必不可少的。這EDA(II) 多功能數(shù)字鐘 6 是只含基本功能的時鐘電路所包含的子電路。 為了實現(xiàn)我們加入的鬧鐘功能，我們需要一個鬧鐘時間設(shè)定電路；鬧鐘時間保持電路；比較電路；蜂鳴器控制電路；鬧表時間顯示電路。因為我們只含有一個數(shù)碼顯示 器，一般狀態(tài)下顯示的是時鐘，所以我們需要一個顯示模式切換電路。萬年歷電路需要由計時電路提供計時脈沖，脈沖輸送給 一個由模 模 1模100 級聯(lián)而成計時電路。同樣萬年歷電路需要一個時間調(diào)整電路、顯示電路、顯示模式切換電路。 通過以上分析我們可以得到如下框架圖： 圖 1 電路結(jié)構(gòu)圖 II. 電路的工作原理 電路總圖如下（電路進(jìn)行了封裝）： EDA(II) 多功能數(shù)字鐘 7 圖 2 電路總圖 首先由分頻器把原來的 48MHZ 的脈沖用進(jìn)行分頻得到 1Khz、 500hz、 2hz、 1hz的脈沖。 1hz 的脈沖送到時鐘計時電路秒位的 clk 輸入口；秒位的進(jìn)位信號和 2hz脈沖通過開關(guān)的選擇輸送到分位電路的時鐘輸入口，前者用 于正常計時，后者由于校分時；分位的進(jìn)位信號和 2hz 脈沖通過開關(guān)的選擇輸送到 時 位電路的時鐘輸入口 ，前者用于正常計時，后者由于校時。把三個計數(shù)器的輸出輸送給一個 24選 4 的數(shù)據(jù)選擇器，六組分別為秒個位、秒十位、分個位、分十位、時個位、時十位。數(shù)據(jù)選擇器輸入信號由一個模八的計數(shù)器提供，這個模八的計數(shù)器的輸出同時送給一 74138 譯碼器。數(shù)據(jù)選擇器的輸出送入 7447 段譯碼器的輸入口 ， 74138的的輸出由于選擇顯示器的位， 7447 的輸出用于段的顯示，這樣就實現(xiàn)了動態(tài)顯示。至于整點報時電路我們把要蜂鳴器響的時間通過卡諾圖化 簡，得到最簡的邏輯函數(shù)式，再把邏輯函數(shù)式通過電路實現(xiàn)，滿足要求才把脈沖信號輸送給蜂鳴器。 鬧鐘電路：首先通過選擇是否向分位和十位電路送脈沖來設(shè)定時間，當(dāng)兩個電路都無脈沖則電路保持當(dāng)前的數(shù)字，輸出端上的電平不在改變， 把這個電平信號與時鐘計時電路中的對應(yīng)位輸送到一個雙輸入的同或門，再把 14 個與門的輸出與起來，在與 1khz 的脈沖與其來送入蜂鳴器。鬧表各位的動態(tài)顯示原理與上面相同。 萬年歷電路：其正常狀態(tài)的脈沖是由時鐘計數(shù)器時位的進(jìn)位信號提供的，在調(diào)整日期時，時鐘信號是通過開關(guān)選擇一個 2hz 脈沖輸送到各個電路時鐘端 的。清零開關(guān)的輸入信號輸送到各個 計數(shù)器的清零端即可。萬年歷各位的動態(tài)顯示原理與上面相同。 最后由于有三組輸出信號要顯示，我們通過顯示模式控制開關(guān)選擇要顯示的狀態(tài)信號。 以上的各種狀態(tài)下的控制鍵通過模式的選擇進(jìn)行了復(fù)用。模式狀態(tài)切換的連個按鍵的輸入同時輸送到兩個 LED 燈，通過觀察燈的狀態(tài)我們就可以判斷當(dāng)前的P I N _ 1 5 6V C CC M OD 1 I N P U TP I N _ 1 5 8V C CC M OD 2 I N P U TP I N _ 1 2 4V C CC LE AR I N P U TP I N _ 1 2 1V C C1 I N P U TP I N _ 1 2 2V C C2 I N P U TP I N _ 1 2 3V C C3 I N P U TP I N _ 2 8V C CC 48 M I N P U TV C CEN I N P U TP I N _ 1 7 5BEEPO U T P U TP I N _ 1 6 9AO U T P U TP I N _ 1 7 0BO U T P U TP I N _ 1 6 7CO U T P U TP I N _ 1 6 8DO U T P U TP I N _ 1 6 5EO U T P U TP I N _ 1 6 6FO U T P U TP I N _ 1 6 3GO U T P U TP I N _ 1 6 2SLO U T P U TP I N _ 1 6 1SHO U T P U TP I N _ 1 3 6MLO U T P U TP I N _ 1 3 7MHO U T P U TP I N _ 1 3 8HLO U T P U TP I N _ 1 3 9HHO U T P U TC L E A R 1XMXHD M KC M O D 1DHKC L E A R 248mC M O D 2X I A O D A YX I A O M O NX I A O Y E A RB E E PABCDEFGSLSHMLMHHLHHH A V E A L Bins tKM O DM O D 1M O D 22 2ins t 5KM O DM O D 1M O D 22 2ins t 6KM O DM O D 1M O D 22 2ins t 10KM O DM O D 1M O D 22 2ins t 11KM O DM O D 1M O D 22 2ins t 12N O Tins t 13N O Tins t 14A N D 2ins t 1C M OD 1C M OD 2M1M2M1M248M48MY EA RY EA REDA(II) 多功能數(shù)字鐘 8 模式。 三． 各子模塊設(shè)計原理 I． 脈沖 分頻 模塊 平臺提供給我們的是 48Mhz的脈沖 ， 由于電路的需要，我們要把 48Mhz的脈沖分頻得到 1Khz（蜂鳴器、動態(tài)顯示） 、 500hz（蜂鳴器） 、 2hz（快速調(diào)整） 、 1hz（時鐘計數(shù)） 的脈沖 。 電路結(jié)構(gòu)圖如下： 圖 3 分頻器電路結(jié)構(gòu)圖 V C Cc3 I N P U Tc1O U T P U TV C CC O U N T E RCBAE N TDC L R NC L KE N PL D NQAQBQCQDRCO74163ins tN A N D 2in s t 3N O Tin s t 4 圖 4 本電路采用清零的方法把模 16的計數(shù)器轉(zhuǎn)換為模三的計數(shù)器，輸出即為三分頻后的脈沖。 EDA(II) 多功能數(shù)字鐘 9 VCC1kINPUT10O U T P U T100O U T P U T500O U T P U TC O U N T E RC L KE N TABCDL D NE N PC L R NQDQAQBQCRCO74160ins t C O U N T E RC L KE N TABCDL D NE N PC L R NQDQAQBQCRCO74160ins t 1V C CC O U N T E RC L KE N TABCDL D NE N PC L R NQDQAQBQCRCO74160ins t 3A N D 2ins t 5A N D 2ins t 61OUTPUT2OUTPUTV C Cc 48 I N P U Tc1O U T P U TC O U N T E RCBAE N TDC L R NC L KE N PL D NQAQBQCQDRCO74163in s tV C Cc3 c1m o d 3in s t 1 圖 5 把一個模 16 計數(shù)器和模 3的計數(shù)器級聯(lián)（ 16 3=48）即可得到模 48的計數(shù)器 ，輸出即為48分頻后的脈沖。 分頻電路 圖 6 把三個模 10 的計數(shù)器級聯(lián)起來（ 10 10 10=1000），就可以得到一個 1000 的分頻器，由于做的是分頻器考慮的主體是脈沖電平變化率的問題，對一個周期里電平什么時候改變要求并不是很嚴(yán)格，所以這里為了避免冒險未采用芯片的進(jìn)位信號作為下一級芯片的時鐘信號 ，而是采用把AD的值送到時鐘端。 EDA(II) 多功能數(shù)字鐘 10 分頻器的總電路圖： V C Cc lc 48m I N P U T2hzO U T P U T1hzO U T P U T500hzO U T P U T1 k h zO U T P U T1k2110100500m u l t i D Fins t 41k2110100500m u l t i D Fin s t 5c 4 8 c1m o d 4 8in s t 圖 7 最終從 48MHZ的脈沖我們得到 1Khz（蜂鳴器、動態(tài)顯示） 、 500hz（蜂鳴器） 、 2hz（快速調(diào)整） 、 1hz（時鐘計數(shù)） 的脈沖 。 其芯片封裝結(jié)果如下： c lc 4 8 m 1hz2hz500hz1 kh zfdins t 圖 8 數(shù)字鐘的計時電路包括秒位、分位、時位 三 部分。其中秒位與分位均為 60 進(jìn)制計時，時位為 24進(jìn)制計時 。這樣我們只需設(shè)計模 60 和模 24兩種計數(shù)器即可。 秒向分進(jìn)位，分向時進(jìn)位，這樣把兩個模 60 和一個模 24計數(shù)器級聯(lián)就可以得到時鐘的計時電路。 a．模 60計數(shù)器 電路圖： EDA(II) 多功能數(shù)字鐘 11 clear1hold1clck1clc1ciH1H2H3H4L2L1L3L4mod60inst1 圖 9 為了防止冒險我們采用同步的方法設(shè)計計數(shù)器 (同步時鐘； 同步置數(shù) )。把進(jìn)位信號送入使能端 ENT（高電平有效），當(dāng)?shù)谝黄嫈?shù)到 1001（ 9）時， ENT端變成 高電平，但 74160是上升沿觸發(fā)的，此時 clk 無上升沿第二片不計數(shù)，當(dāng) CLK 的 上升沿到來，第一片回到 0000狀態(tài)，第二片 計數(shù)器的值增加 1。第一片要設(shè)計為模 10 計數(shù)器，第二片要設(shè)計成模 6計數(shù)器，因為 74160本身就是模 10計數(shù)器，所以第一片不要加別的控制電路。第二片我們把 Qc、 Qa 與非起來送入同步置數(shù)端 LDN，當(dāng)?shù)诙挠嫈?shù)值為 0101（ 5）時， LDN 端低電平，但 74160 是同步置數(shù)的而且是上升沿有效，此時無上升沿不置數(shù)，當(dāng) CLK 的上升沿到來第一片會到 0000 狀態(tài)，第二片置數(shù)為 0000，這樣計數(shù)器就實現(xiàn)了 0000000001011001 的計數(shù)范圍。 與外部的聯(lián)系我們設(shè)置了 6 個端口，一個輸出端（進(jìn)位信號），五個輸入端（保持、清零、脈沖切換、脈沖一、脈沖二），下面對 6 個端口一一分析： ① 保持：我們把開關(guān)接到 ENP 端正常狀態(tài)開關(guān)低電平，信號經(jīng)過非門變成高電平，送入 ENP（高電平有效）端，當(dāng)開關(guān)變成高電平時，ENP端變成低電平，使能端無效此時停止計數(shù)，從而達(dá)到保持的目的。 ② 、清零：與保持端相似。③ 脈沖 脈沖 脈沖切換開關(guān) ：當(dāng)脈沖切換開關(guān)為低電平時 CLK2與其與后為低電平， 其非與CLK1與后還是 CLK1，兩個與門的結(jié)果或起來為 CLK1，當(dāng)脈沖切換開關(guān)為高電平時，同樣的分析此時選中 CLK2 ④ 進(jìn)位端：把 Q1a、 Q1d、 Q2c、 Q2a與非后當(dāng)做進(jìn)位信號，及計數(shù)值為 01011001（ 59） 時進(jìn)位。為什么選用非信號在總時鐘電路時在分析。 封裝后如下： EDA(II) 多功能數(shù)字鐘 12 圖 10 24計數(shù)器 電路圖： 圖 11 其基本思路與模 60 相差無幾，差別只是在 置數(shù)時 不同 ， 第一片在 0— 20 連個階段不要置數(shù)自己回 0，但計到 23時要置為 0，需要外部控制電路。所以我們要把 Q1b、 Qa Q2b（ 00100011— 23）與非起來，把此信號作為置數(shù)信號。 封裝后如下： EDA(II) 多功能數(shù)字鐘 13 clear1hold1clck1clc1ciL1H1L2H2L3H3L4H4mod24inst2 圖 12 （包含控制電路） V C C48m I N P U TV C Cx iao f en I N P U TV C Cx iao s hi I N P U TV C CC LEAR I N P U T1H ZO U T P U T2H ZO U T P U T