基于電氣工程角度談數字萬年歷的設計

王怡　劉運成　肖楠　高霖灃

摘要：萬年歷作為日常中的小工具，具有多方面的功能，能有效幫助人們記錄以及計算時間，在極大程度上幫助人們在日期以及時間方面有最直觀的體現。本文通過數字電路技術的基本知識和技能設計出一個萬年歷，需實現時間和日期的顯示。系統設計主要是自選集成芯片和門電路來完成，比如74LS160計數器、BCD—七段顯示譯碼器等。還要熟悉Proteus仿真軟件的使用。本文詳細介紹了萬年歷的設計、仿真過程，其中包括計時器的計數原理、仿真原理和過程，硬件介紹和參數選擇，以及調試工作的具體實現。

關鍵詞：萬年歷;計數器;Proteus;數字電路

引言：

隨著電子技術的迅速發展，特別是大規模集成電路出現，給人類生活帶來了根本性的改變，近年來，我國科技的不斷發展，我國經濟發展的支柱行業——電子產業獲得長足發展，各種電子產品琳瑯滿目，隨處可見，隨著電子產品更新速度的加快，各種功能強大、款式新穎的電子產品不斷問世。數字萬年歷便是這一發展趨勢中的代表，數字萬年歷順應了人們對時間方面的要求，它的出現給人們的生活帶來了諸多方便，在時間極為寶貴的現代生活中，其作用更是不言而喻。它在學校、車站、酒店、劇院、醫院、辦公室等場所的應用非常廣泛。

一、設計背景

隨著社會、科技的發展，人類得知時間的重要性，從觀測太陽、擺鐘到現在的電子鐘，為了更好地觀測時間，人類不斷進行研究、創新;萬年歷也就應運而生，它集時間、日期、星期等功能于一身，具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔等諸多優點，符合電子儀器、儀表的發展趨勢，具有廣闊的市場前景。

二、設計目標

（1）熟悉集成電路的引腳安排。

（2）掌握各芯片的邏輯功能及使用方法。

（3）了解數字萬年歷的組成及工作原理。

（4）理解并掌握卡諾圖在設計當中的使用

（5）熟悉數字萬年歷的設計與制作。

三、設計成果

整個電路的設計借助于Proteus仿真軟件以及數字電路、模擬電路相關理論知識，并在Proteus下設計和仿真，達到預期效果。主要培養分析問題和解決問題的能力，同時加深對電路結構的認識，學習和積累電子電路設計，電路仿真，電子工藝的實踐經驗。

四、總體方案設計

（一）設計方案

設計60進制秒計數器，用來實現秒-分及分-時的計數功能。設計24進制時計數器，用來實現時-日的計數功能。設計31、30、29、28制天計數器，用來實現不同月份的月計數功能。設計12機制月計數器，用來實現月-年計數功能。設計7進制周計數器，用來實現日-周計數功能。設計閏年平年不同月份不同進制邏輯電路。設計時鐘脈沖信號。設計時間調節選擇按鈕。原理框圖如圖2-1所示

（二）方案的實現

1、計數器

年、月、日、星期、時、分、秒分別為365、12、31（28、29、30）、7、24、60、60進制的計數器，在此課程設計中采用74LS160、74161也可用74LS163，74LS190等計數器來實現。在實現的電路中有兩種方案來實現清零（同步置數和異步清零）。

2、CP脈沖源

由555多諧振蕩器產生的時標頻率，為了得到1HZ的秒信號，需要對振蕩器的輸出信號進行分頻。分頻器的級數和每級的分頻次數要根據時標頻率來確定。但由于Proteus仿真軟件中的晶體振蕩器不能起振，所以無法產生確切的時鐘信號，所以設計555多諧振蕩器產生100Hz時鐘信號經74LS160兩級分頻得到1Hz標準時鐘信號

3、顯示譯碼電路和校對電路

計數器的譯碼顯示采用BCD-七段譯碼顯示器，校對電路可選擇不同頻率的脈沖源來調節時間，高頻脈沖源調節速度快，低頻脈沖源調節速度慢

五、總結與體會

首先，設計上的缺點和不足：

（1）1Hz信號源不夠精確;

（2）使用的邏輯門電路較多，線路較雜;

（3）因為所涉及的線路較為復雜，故沒有做出實物圖。

其次，對設計進一步完善提出的建議：

（1）使用更精確的時鐘信號源;

（2）在設計過程中應用數電知識盡量簡化邏輯關系，減少門電路數量，從而使電路更加簡潔明了

參考文獻

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作者簡介：

王怡（1997-），女，漢，四川省廣安市，本科，研究方向：電氣工程

劉運成（1998-）男，漢，四川省西昌市，本科，研究方向：電氣工程

肖楠（1999-）女，漢，四川省成都市，本科，研究方向：電氣工程

高霖灃（1999-）男，漢，四川省達州市，本科，研究方向：電氣工程