基于电气工程角度谈数字万年历的设计

王怡　刘运成　肖楠　高霖沣

摘要：万年历作为日常中的小工具，具有多方面的功能，能有效帮助人们记录以及计算时间，在极大程度上帮助人们在日期以及时间方面有最直观的体现。本文通过数字电路技术的基本知识和技能设计出一个万年历，需实现时间和日期的显示。系统设计主要是自选集成芯片和门电路来完成，比如74LS160计数器、BCD—七段显示译码器等。还要熟悉Proteus仿真软件的使用。本文详细介绍了万年历的设计、仿真过程，其中包括计时器的计数原理、仿真原理和过程，硬件介绍和参数选择，以及调试工作的具体实现。

关键词：万年历;计数器;Proteus;数字电路

引言：

随着电子技术的迅速发展，特别是大规模集成电路出现，给人类生活带来了根本性的改变，近年来，我国科技的不断发展，我国经济发展的支柱行业——电子产业获得长足发展，各种电子产品琳琅满目，随处可见，随着电子产品更新速度的加快，各种功能强大、款式新颖的电子产品不断问世。数字万年历便是这一发展趋势中的代表，数字万年历顺应了人们对时间方面的要求，它的出现给人们的生活带来了诸多方便，在时间极为宝贵的现代生活中，其作用更是不言而喻。它在学校、车站、酒店、剧院、医院、办公室等场所的应用非常广泛。

一、设计背景

随着社会、科技的发展，人类得知时间的重要性，从观测太阳、摆钟到现在的电子钟，为了更好地观测时间，人类不断进行研究、创新;万年历也就应运而生，它集时间、日期、星期等功能于一身，具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁等诸多优点，符合电子仪器、仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。

二、设计目标

（1）熟悉集成电路的引脚安排。

（2）掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。

（3）了解数字万年历的组成及工作原理。

（4）理解并掌握卡诺图在设计当中的使用

（5）熟悉数字万年历的设计与制作。

三、设计成果

整个电路的设计借助于Proteus仿真软件以及数字电路、模拟电路相关理论知识，并在Proteus下设计和仿真，达到预期效果。主要培养分析问题和解决问题的能力，同时加深对电路结构的认识，学习和积累电子电路设计，电路仿真，电子工艺的实践经验。

四、总体方案设计

（一）设计方案

设计60进制秒计数器，用来实现秒-分及分-时的计数功能。设计24进制时计数器，用来实现时-日的计数功能。设计31、30、29、28制天计数器，用来实现不同月份的月计数功能。设计12机制月计数器，用来实现月-年计数功能。设计7进制周计数器，用来实现日-周计数功能。设计闰年平年不同月份不同进制逻辑电路。设计时钟脉冲信号。设计时间调节选择按钮。原理框图如图2-1所示

（二）方案的实现

1、计数器

年、月、日、星期、时、分、秒分别为365、12、31（28、29、30）、7、24、60、60进制的计数器，在此课程设计中采用74LS160、74161也可用74LS163，74LS190等计数器来实现。在实现的电路中有两种方案来实现清零（同步置数和异步清零）。

2、CP脉冲源

由555多谐振荡器产生的时标频率，为了得到1HZ的秒信号，需要对振蕩器的输出信号进行分频。分频器的级数和每级的分频次数要根据时标频率来确定。但由于Proteus仿真软件中的晶体振荡器不能起振，所以无法产生确切的时钟信号，所以设计555多谐振荡器产生100Hz时钟信号经74LS160两级分频得到1Hz标准时钟信号

3、显示译码电路和校对电路

计数器的译码显示采用BCD-七段译码显示器，校对电路可选择不同频率的脉冲源来调节时间，高频脉冲源调节速度快，低频脉冲源调节速度慢

五、总结与体会

首先，设计上的缺点和不足：

（1）1Hz信号源不够精确;

（2）使用的逻辑门电路较多，线路较杂;

（3）因为所涉及的线路较为复杂，故没有做出实物图。

其次，对设计进一步完善提出的建议：

（1）使用更精确的时钟信号源;

（2）在设计过程中应用数电知识尽量简化逻辑关系，减少门电路数量，从而使电路更加简洁明了

参考文献

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作者简介：

王怡（1997-），女，汉，四川省广安市，本科，研究方向：电气工程

刘运成（1998-）男，汉，四川省西昌市，本科，研究方向：电气工程

肖楠（1999-）女，汉，四川省成都市，本科，研究方向：电气工程

高霖沣（1999-）男，汉，四川省达州市，本科，研究方向：电气工程