畢業(yè)論文---可編程時鐘控制器的設計

1、<p><b>　　理科類</b></p><p><b>　　本科畢業(yè)</b></p><p>　　題 目： 可編程時鐘控制器 </p><p>　　系 別： 物理與電子科學系 </p><p>　　專 業(yè)： 物理學 <

2、/p><p>　　屆 次： </p><p>　　學 號： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導老師： </p><p><b>　　2012年6月4日<

3、;/b></p><p>　　可編程時鐘控制器的設計</p><p>　　摘要：本論文設計了一個基于靜態(tài)存儲器的由中小規(guī)模集成電路構成的可編程時鐘控制器。該時鐘控制器包括時基、時鐘顯示、校時電路組成的數(shù)字電子鐘和由靜態(tài)存儲器RAM2114組成的存儲電路構成，具有結構簡單，校時方便，編程靈活，性價比高等優(yōu)點，具有一定的推廣意義。</p><p>　　關鍵詞：可編

4、程時鐘控制器；數(shù)字電子鐘；靜態(tài)存儲器</p><p>　　Design of the programmable clock controller </p><p>　　Abstract：This paper designs a based on static memory by the medium and small scale integrated circuits and progr

5、ammable clock controller. The clock controller includes timing, clock display, school circuit digital electronic clock and by the static memory RAM2114is formed in the memory circuit, has the advantages of simple structu

6、re, convenient timing, flexible programming, cost-effective advantages, which has great value of popularization.</p><p>　　Keywords: Rogrammable clock controller; Digital electronic clock; </p><p&g

7、t;　　Static memory</p><p><b>　　1 概述</b></p><p>　　可編程時鐘控制器（Programmable Time Controller，PTC），也稱可編程時控器、可編程時控開關，常用于學校、機關、工廠等用作定時控制，如：自動打鈴、路燈控制、定時錄像、定時轉播、交通控制等，是一種應用廣泛的電子電路。</p>&l

8、t;p>　　隨著工業(yè)生產(chǎn)的自動化和智能化，人們對可編程時鐘控制器的要求也越來越高，這使得可編程時鐘控制器的發(fā)展也越來越快。目前大多數(shù)可編程時鐘控制器都以微處理器為基礎, 綜合了計算機與自動化技術。時鐘控制器經(jīng)過不斷的改進，由簡單的邏輯控制發(fā)展到能完成復雜運算的直接數(shù)字控制，增強了系統(tǒng)的控制能力，為復雜過程控制奠定了基礎。</p><p>　　本論文主要討論了可編程時鐘控制器的各組成部分，在理論上分別對數(shù)字鐘

9、的時鐘部分、顯示部分、控制部分、及控制器的存儲部分等系統(tǒng)分析后，設計了一個可編程時鐘控制器的實現(xiàn)方案，并利用強大的EDA仿真軟件Multisim對系統(tǒng)設計方案進行了仿真，驗證了系統(tǒng)設計方案的正確性。</p><p><b>　　2 基礎知識</b></p><p>　　2.1 時基電路設計</p><p>　　在數(shù)字系統(tǒng)中，需要各種不同頻率的脈

10、沖信號，或者需要一定寬度和幅度的脈沖信號，來完成各種不同的控制要求。</p><p>　　電子鐘作為可編程時鐘器的基礎，首先需要的就是一個標準的秒脈沖，利用秒脈沖信號驅動秒計數(shù)器，當秒計數(shù)器的秒信號輸入到59秒時，下一秒脈沖來時，秒計數(shù)器就自動清零，并向分計數(shù)器輸入一個信號，進行分的計時；當實現(xiàn)一天24小時的計時后，計數(shù)器又從0開始計時。</p><p>　　2.1.1 555定時電路產(chǎn)

11、生秒信號</p><p>　　555定時器是一種雙極型中規(guī)模集成電路，其內(nèi)部包涵了模擬電路和數(shù)字電路，只需要在外部接上幾個大小適當?shù)淖枞萜骷?，便可構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器和施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。555定時器的內(nèi)部結構與外部引腳如圖1所示。</p><p>　　圖1 555定時器的內(nèi)部原理圖及555外部引腳排列圖</p><p>　　圖2為555定時

12、器構成的一個標準秒信號電路結構，其中電容和電阻構成了振蕩電路，當T=1S，令C=10uF，R1=39K,選取固定電阻和點位器相串聯(lián)代替電阻R2。在調試電路時，調試電位器RP，使輸出脈沖為1s。</p><p>　　圖2 555秒信號電路結構</p><p>　　2.1.2 晶體振蕩器產(chǎn)生秒信號</p><p>　　晶體振蕩器是一種機電器件，是用電損耗很小的石英晶體

13、經(jīng)精密切割磨削并鍍上電極焊上做成。這種晶體如果給它通電，它就會產(chǎn)生機械振蕩，反之，如果給它機械力，它也會產(chǎn)生電，這種特性叫機電效應。其振蕩頻率與它形狀，材料，切割方向等密切相關,是它一個很重要的特點。由于石英晶體化學性能非常穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)非常小，其振蕩頻率也非常穩(wěn)定，幾何尺寸可以控制很精密，所以其諧振頻率也很準確,穩(wěn)定度、精確度較高，且電路結構簡單。</p><p>　　圖3 晶體振蕩器電路圖</p>

14、;<p>　　圖3是用晶體振蕩器組成的秒脈沖信號電路圖，本振蕩器采用CD4060，CD4060內(nèi)部有一個振蕩器和214的分頻器，晶體振蕩器采用32768Hz，經(jīng)分頻后從 CD4060 的③腳輸出頻率為 2Hz 的信號，再經(jīng) 74LS74組成的2分頻器，輸出1Hz的時鐘秒脈沖。</p><p>　　由于本系統(tǒng)的快速校時電路需要不同頻率的時鐘信號，結合數(shù)字鐘要求，在此采用方案2實現(xiàn)數(shù)字時鐘秒信號的產(chǎn)生。

15、</p><p>　　2.2 控制電路設計</p><p>　　要實現(xiàn)電路的控制，現(xiàn)在大多采用微處理機控制單元（MCU），現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）或隨機存取存儲器 (RAM)方案。</p><p>　　微處理機控制單元（MCU）將計算機的CPU、RAM、ROM、定時器和多種I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片級的計算機，為不同的應用場合做不同組合控制，程序可以反

16、復擦寫，靈活性很強。</p><p>　　現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）是由存放在RAM中的程序來設置其工作狀態(tài)， 因此工作時需要對片內(nèi)的RAM進行編程。存在的缺點有，陳列面積大，導致信號開關延遲，時間長、工作速度降低。</p><p>　　隨機存取存儲器 (RAM)由多個存儲單元組成的存儲單元和控制單元，存儲單元的內(nèi)容可按需隨意取出或存入，且存取的速度與存儲單元的位置無關，但缺點是關機或斷

17、電數(shù)據(jù)便會丟失。</p><p>　　2.3 計時電路設計</p><p>　　2.3.1 利用中規(guī)模集成電路實現(xiàn)計數(shù)器</p><p>　　集成電路簡稱IC（integrated circuit），是20世紀60年代初期發(fā)展起來的一種半導體器件，他在半導體制造工藝基礎上，將各種元器件和連線集成在一片硅片上，電子設備的可靠性和靈活性得到了很大提高，同時也降低了成本，

18、1959年出現(xiàn)的集成電路標志著電子器件的第三次重大變革。</p><p><b>　　它的特點有：</b></p><p>　　(1)有集成電路工藝制造的元器件同處在一個硅片上，距離非常接近，所以參數(shù)的對稱性較好。</p><p>　　(2)在集成電路中，制造三極管往往比制造電阻、電容等無源器件方便，芯片占用面積少，成本更廉價，所以一般在集成放

19、大電路中，常用三極管代替電阻。</p><p>　　(3)由于集成電路工藝不適合制造幾十皮法以上的電容器，所以在放大級之間通常采用直接耦合方式。</p><p>　　集成電路按照其功能的不同，可分為數(shù)字集成電路和模擬集成電路。按照模擬集成電路的類型分，可以分為集成運算放大器、集成高頻放大器、集成中頻放大器、集成功率放大器、集成穩(wěn)壓器、集成乘法器、集成比較器以及集成數(shù)模和模數(shù)轉換器等。根據(jù)集

20、成電路規(guī)模的大小，通常將其分為小規(guī)模集成電路（SSI）、中規(guī)模集成電路（MSI）、大規(guī)模集成電路（LSI）、超大規(guī)模集成電路（VLSI），分類的依據(jù)是一片集成電路芯片上包含的邏輯門個數(shù)或元件個數(shù)。中規(guī)模集成電路（MSI）通常含邏輯門數(shù)為10門～99門(或含元件數(shù)100個～999個)。</p><p>　　中規(guī)模集成電路中有很多種類的計數(shù)器。比如常用的2進制計數(shù)器有74LS139,74161,74197，74LS1

21、97等，10進制計數(shù)器有74160，74162，74LS160,74192等,此系統(tǒng)主要采用10進制計數(shù)器構成24、60進制的計數(shù)器。集成計數(shù)器通常帶有控制端，比如74160即帶有異步清零功能，又有同步置數(shù)和計數(shù)功能，以及保持功能；74290即帶有清零功能，又有置“9”功能，以及計數(shù)功能。 </p><p>　　圖4為計數(shù)器74160組成的十進制的一個典型應用。</p><p>　　圖4

22、 74160組成的十進制計數(shù)器 </p><p>　　2.3.2 利用單片機實現(xiàn)計數(shù)器</p><p>　　單片機由于其內(nèi)部集成度高，功能全，抗干擾能力強 ，使用方便等特點，它的使用已經(jīng)滲透到我們生活的各個領域，比如導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等

23、，這些都離不開單片機。</p><p>　　單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應用于儀器儀表中。 </p><p>　　2.3.3 利用可編程邏輯器件實現(xiàn)計數(shù)器</p><p>　　對可編程邏輯器件進行編程和配置，利用它解決不同的邏輯設計問題?？删幊踢壿嬈骷苫具壿嬮T電路、觸發(fā)器以及內(nèi)部連接電路構成，利用軟件和硬件(編程器

24、)可以對其進行編程，從而實現(xiàn)特定的邏輯功能。</p><p>　　2.4 Multisim10.0 簡介</p><p>　　Multisim是加拿大Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)公司推出的以Windows為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設計工作。被美國NI公司收購后，更名為NI Multisim

25、 ，而本論文的仿真實現(xiàn)是利用2007年8月26日發(fā)行的NI系列電子電路設計軟件multisim10.0。仿真界面如圖5所示。</p><p>　　圖5 multisim10.0的工作界面圖</p><p>　　MULTISIM10.0系統(tǒng)集成一體化，界面直觀友好，操作簡單方便，在一個窗口就可以實現(xiàn)各種元件的取和放，還支持很多電路的仿真，如直流電路，瞬態(tài)電路，及正弦交流電路的設計仿真，并且

26、軟件自帶電路分析方法，方便實驗者對自己所組成的電路進行分析，同時還具有保存打印功能。</p><p><b>　　3 本論文選擇方案</b></p><p>　　時基電路設計我采用晶體振蕩器來實現(xiàn)，因為555定時器在開關打開或關閉時，電容不是很穩(wěn)定，而晶體振蕩器則不會出現(xiàn)這種現(xiàn)象，而且通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步，而555則不能實現(xiàn)，用石英晶體振蕩器特

27、點是電路結構簡單，另外它有一個極為穩(wěn)定的串聯(lián)諧振頻率f，其作用在于產(chǎn)生原始的時鐘頻率，這個頻率經(jīng)過頻率發(fā)生器的放大或縮小后就得到我們所需要的頻率，但當晶振頻率很高時，準確度也很高，那么使用分頻級數(shù)越多，耗電量越大，成本也越高，綜合考慮，這里用CD4060作為分頻。CD4060在數(shù)字集成電路中可實現(xiàn)的分頻技術最高，而且CD4060還包含了振蕩電路所需要的非門，它為14級2進制串行計數(shù)器（14級2分頻），可以將32768HZ的信號分頻為2H

28、Z,由于mutisim10中不支持CD4060的仿真，因此在仿真里可以選擇4060BD來實現(xiàn)分頻的功能，在用一個計數(shù)器得到1HZ標準秒脈沖信號。</p><p>　　計時電路設計采用中規(guī)模集成電路和發(fā)光二極管LED來實現(xiàn)，控制電路則采用隨機存取存儲器 (RAM)，因為微處理機控制單元或者現(xiàn)場可編程門陣列是在內(nèi)部進行程序的編寫，一般速度要慢，無法完成復雜的設計，且需消耗更多的電能，而隨機存取存儲器 (RAM)可按需

29、隨意對存儲單元的內(nèi)容取出或存入，且存取時的速度與存儲單元所在位置沒有關系。</p><p>　　由于隨機存儲器 (RAM)斷電時，將丟失其存儲內(nèi)容，所以必須不間斷地為本設計提供電源，市電比其他形式電能更可靠、經(jīng)濟、環(huán)保，所以將市電作為主要能源，但是一旦遇到停電，就必須將市電這種可能中斷的電源轉換為不間斷電源進行供電，所以供電選擇市電和蓄電池更替供電。 當市電正常時，由市電提供電源，并不斷給蓄電池充電，

30、當市電停電，蓄電池在同一時間代替市電提供直流電，從而實現(xiàn)了直流電源的不間斷供應。4 系統(tǒng)設計</p><p>　　4.1 系統(tǒng)設計方案</p><p>　　圖6 系統(tǒng)總體框架圖</p><p>　　圖6包括時鐘部分、顯示部分、控制部分、存儲部分。</p><p>　　參考時鐘、時鐘分頻和時鐘計數(shù)組成時鐘電路部分，其中一路將產(chǎn)生的1HZ（1秒

31、）的脈沖輸送到數(shù)碼顯示部分，經(jīng)譯碼器，在數(shù)碼管中顯示出時間，另外一路則將1HZ（1秒）的脈沖送到控制部分，計時在走動過程中難免會出現(xiàn)誤差，均需要校正時間，所以在時鐘電路部分還要對計時進行校時。譯碼驅動和數(shù)碼顯示組成顯示部分，利用譯碼器輸送時鐘顯示。其中存儲部分由存儲器RAM2114組成，功能為輸入我們需要的時間。編程控制、驅動放大和控制終端以及存儲部分組成控制部分。</p><p>　　4.2 系統(tǒng)組成部分<

32、;/p><p>　　4.2.1 時鐘部分</p><p>　　時鐘部分主要由振蕩器和分頻器產(chǎn)生 1Hz（即1秒）標準秒脈沖，用秒脈沖驅動“秒”計數(shù)器，因每分鐘有 60 秒，所以“秒”計數(shù)器應為 60 進制計數(shù)器。計數(shù)輸出經(jīng)譯碼、顯示時鐘秒；利用“秒”計數(shù)器的復位脈沖作為“分”計數(shù)器的計數(shù)脈沖，因為一分鐘有60秒，所以“分”計數(shù)器也是60進制計數(shù)器，當秒脈沖累積到59秒時，則向“分”計數(shù)器發(fā)送一

33、個計時脈沖，而“秒”計數(shù)器繼續(xù)從零開始重新計時，重復上述過程，當“分”計數(shù)器累積計數(shù)到59時，就向下一級“時”計數(shù)器發(fā)送脈沖，一天是24小時，那么“時”計數(shù)器應為 24 進制計數(shù)器，可實現(xiàn)一天24小時的計數(shù)。各計數(shù)器輸出信號經(jīng)譯碼顯示到數(shù)字顯示器上</p><p>　　4.2.1.1 60 進制計數(shù)器</p><p>　　“秒”和“分”的計數(shù)器都是 60 進制計數(shù)器，它由一級十進制計數(shù)器和

34、一級六進制計數(shù)器級聯(lián)而成，采用加法計數(shù)器，所以此電路中分和秒的計時都采用 74290 來進行設計。十進制計數(shù)器的復位是：個位觸發(fā)器當 CP 輸入端每輸入1個脈沖，他的十個觸發(fā)器輸出狀態(tài)變化為“0000”-“0001”-“0010”-“0011”-“0100”-“0101”-“0110”-“0111”-“1000”-“1001”,當觸發(fā)器輸出狀態(tài)為“1001”時，則輸送一個脈沖給十位觸發(fā)器，即此時十位觸發(fā)器的輸出狀態(tài)為“0000”，而個位

35、觸發(fā)器重新置零，開始以上循環(huán)，每當個位觸發(fā)器輸送一次脈沖，十位觸發(fā)器的輸出狀態(tài)變化為“0000”-“0001”-“0010”-“0011”-“0100”-“0110”，當個位輸出狀態(tài)為“1001”且十位輸出狀態(tài)為“0110”時，此時個位輸出端QaQd為高電平“1”，十位輸出端 QbQC均為高電平“1” 。將它們相“與” （用兩級“與非”門，保證復位信號為高電平）后，送到計數(shù)器的清除端 Cr，使計數(shù)器復“0” ，從而實現(xiàn) 60 進制計數(shù)。

36、</p><p>　　圖7 74290構成的六十進制計數(shù)器</p><p>　　圖7所示電路為74290構成的60進制計數(shù)器的仿真電路圖，通過仿真驗證，該電路實現(xiàn)了60進制計數(shù)器。</p><p>　　4.2.1.2 24進制計數(shù)器</p><p>　　24進制計數(shù)器的基本原理為：個位計數(shù)器的 CP 輸入端每輸入1個脈沖，計數(shù)器計1，當觸發(fā)

37、器輸出狀態(tài)為“1001”時，若再輸入一個脈沖則個位計數(shù)器向十位計數(shù)器送1個計數(shù)脈沖，驅動十位計數(shù)器工作。當十位計數(shù)器的狀態(tài)為“0010”即“2”，且個位計數(shù)器的狀態(tài)計數(shù)到“0011”即“3”時，若再來一個外部脈沖CP，十位計數(shù)器及個位計數(shù)器復位為零，實現(xiàn)“0~23”的24進制計數(shù)器的循環(huán)。</p><p>　　在此采用個位計數(shù)器的“4”及十位計數(shù)器“2”的狀態(tài)充當異步復位信號，即將個位計數(shù)器的“QbQc”與十位計

38、數(shù)器的“QB”連接至個位計數(shù)器和十位計數(shù)器的異步復位端從而實現(xiàn)了 24 進制計數(shù)。</p><p>　　由于本設計采用的為10進制計數(shù)器74160，其帶有低電平有效的異步清零端，為此，復位信號必須通過與非門變?yōu)榈碗娖胶笤龠B接至復位端。電路如圖8所示。</p><p>　　4.2.2 校時電路</p><p>　　校時電路是數(shù)字時鐘不可缺少的部分，每當數(shù)字時鐘顯示與實

39、際時間不符時，需要根據(jù)標準時間進行校時。</p><p>　　圖9為校時電路，當正常計時時，秒進位脈沖和分進位脈沖分別為高電平(1)，此時S1、S2斷開，而校時脈沖為低電平(0),那么此時秒進位和分進位的電平都為高電平，此時時鐘正常計時，就說時鐘為高電平有效。當計時不正常時，那么就需要對時鐘進行校時，則秒脈沖打到校時脈沖上，此時秒進位脈沖和分進位脈沖都為低電平(0)。當閉合S1斷開S2，而此時進過與非門，使得輸出

40、秒進位為0而分進位為1，就是說分進位是高電平屬于正常計時，而秒進位為低電平，此時就對分進行校時，通過改變校時脈沖的頻率來改變計時，一般有向上計時和向下計時，為了簡單，我們這里只設計向上計時，就是每給一次脈沖，校時部分時間就向上走時。當閉合S2斷開S1時，同樣的推理，此時秒進位為1，分進位為0，那么秒進位就是正常計時，而對分進位進行校時，而分進位是走向時的，就是對時進行校時，校時分方法也是采用向上走時。</p><p&

41、gt;<b>　　圖9 校時電路</b></p><p>　　4.2.2 顯示部分</p><p>　　顯示部分是對時間進行顯示，通過譯碼器的譯碼，把時間顯示到數(shù)碼顯示管上，由譯碼器和顯示器兩部分組成，這里譯碼器選擇共陰譯碼器74LS48，顯示器則用共陰數(shù)碼管。</p><p>　　譯碼器是一個多輸入、多輸出的組合邏輯電路。它的作用是把給定的

42、代碼進行“翻譯”，變成相應的狀態(tài)，使輸出通道中相應的一路有信號輸出。譯碼器在數(shù)字系統(tǒng)中有廣泛的用途，不僅用于代碼的轉換、終端的數(shù)字顯示，還用于數(shù)據(jù)分配，存貯器尋址和組合控制信號等。不同的功能可選用不同種類的譯碼器。譯碼器可分為通用譯碼器和顯示譯碼器兩大類。通用譯碼器又分為變量譯碼器和代碼變換譯碼器。這里譯碼器選擇共陰譯碼器74LS48，圖10是共陰譯碼器74LS48的引腳排列圖，其中A0、A1、A2、A3為BCD碼輸入端， a、b、c、

43、d、e、f、g——譯碼輸出端，輸出高電平“1"有效，用來驅動共陰極LED數(shù)碼管。</p><p>　　圖10 共陰譯碼器74LS48的引腳排列圖</p><p>　　LED數(shù)碼管是目前最常用的數(shù)字顯示器，他有共陰管和共陽管兩種電路，其中共陰管和共陽管兩種不同出線形式的引出腳功能圖如圖11。</p><p>　　圖11 LED數(shù)碼管共陰管和共陽管出線形式&

44、lt;/p><p>　　其中左邊為共陰連接，靠高電平來驅動工作，右邊為共陽連接，靠低電平來驅動。</p><p>　　一個LED數(shù)碼管可用來顯示一位0--9十進制數(shù)和一個小數(shù)點。小型數(shù)碼管（0.5寸和0.36寸）每段發(fā)光二極管有正向壓降，隨顯示光（通常為紅、綠、黃、橙色）的顏色不同略有差別，通常約為2～2.5V，每個發(fā)光二極管的點亮電流在5～10mA。 LED數(shù)碼管要顯示BCD碼所表示的十進制

45、數(shù)字就需要有一個專門的譯碼器，該譯碼器不但要完成譯碼功能，還要有驅動能力。在實際使用過程中，數(shù)碼管各段必須使用限流電阻保護數(shù)碼管不因電流過大而損壞。在此選擇300歐姆電阻作為限流電阻使用。</p><p>　　圖12為7448驅動共陰數(shù)碼管的電路圖，將計數(shù)器的輸出連接到譯碼器的數(shù)據(jù)輸入端，經(jīng)仿真得出該譯碼器及顯示電路符合要求。</p><p>　　4.2.3 存儲部分</p>

46、<p>　　存儲部分主要由存儲器RAM2114組成。利用脈沖給其寫入一個設置好的時間，當?shù)刂范伺c設置好的存儲單元的地址碼一致時，由RAM2114讀出存儲信號，驅動揚聲器工作。在此用一個發(fā)光二極管代替揚聲器工作。</p><p>　　RAM2114 為 4×1K 的存儲器，具有 10 位地址線，其存儲單元為 2 的 10 次方，共有 1024 個單元，每單元有 4 位，可以輸出 4 個不同的數(shù)

47、據(jù)?，F(xiàn)在對時間進行控制，一天24小時，其控制點為24*60=1440個，1440>1024，就不能用RAM2114來實現(xiàn)存儲，可以用兩片RAM2114來實現(xiàn)，但設計比較麻煩，這里不采用。</p><p>　　一天有24小時，我們可以把24小時分為兩個時段，每一時段有12個小時，其控制點為12*60=720個，這個值小于1024，可以實現(xiàn)RAM2114的存儲功能，但是一天中相同的時間有兩個，就可能出現(xiàn)我們需要

48、8：00響鈴，而下一時段的20：00也響鈴的現(xiàn)象，為避免這種現(xiàn)象，就對RAM2114進行設置，RAM2114有四個I/O數(shù)據(jù)輸入/輸出端，可以控制四個數(shù)據(jù)的輸入和輸出，現(xiàn)在用一個I/O數(shù)據(jù)輸入/輸出端控制上一個時段的12個小時，用另一個I/O數(shù)據(jù)輸入/輸出端控制下一個時段的12個小時，就使得上下時段的控制分開，但是兩個時段的相同時間都是控制同一個現(xiàn)象，則會產(chǎn)生信號干擾的問題，如何來解決這個問題？就將12小時的進位脈沖控制一個D觸發(fā)器，用

49、這個觸發(fā)器的Q端和Q非端分別控制兩個二輸入端的與非門，與非門的另一端分別接RAM2114的另兩個I/O數(shù)據(jù)輸入/輸出端，在把兩個與非門的輸出結果送給一或非門在輸出結果，就得到一個控制輸出信號輸出，排除了信號的干擾。圖13為RAM2114存貯器功能驗證圖。</p><p>　　圖13 RAM2114存貯器功能驗證</p><p>　　由于RAM2114在Multisim里面沒有實際模型，所

50、以直接在實驗室進行了功能驗證，對其進行寫的操作和讀的操作進行說明，它如何實現(xiàn)對特定單元的讀和寫。</p><p>　　當片選端為高電平（1）時，存儲器即不寫入也不讀出數(shù)據(jù)，當片選端為低電平（0）時，存儲器寫入數(shù)據(jù)或者讀出數(shù)據(jù)。</p><p>　　計數(shù)器清0，使端先輸入一個0，使得計數(shù)器處于計數(shù)工作方式，當片選端為低電平（0）時，使數(shù)據(jù)開關- 為1111狀態(tài)，然后將讀/寫控制端先置0在置1

51、,這時1111就寫入到0000單元中，按動一次單次脈沖，計數(shù)器為0001，改變數(shù)據(jù)開關- 為1110，再將讀/寫控制端先置0在置1，這時1110就寫入0001單元中，依此類推，沒按動一次單次脈沖，改變一次- 的狀態(tài)，將讀/寫控制端先置0在置1，這樣就寫入數(shù)據(jù)。</p><p>　　計數(shù)器清0，使端先輸入一個0，使得計數(shù)器處于計數(shù)工作方式，片選端為低電平（0），將讀/寫控制端置1，通過改變計數(shù)器和數(shù)據(jù)開關的狀態(tài)來實

52、現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀出。</p><p><b>　　5 總結與展望</b></p><p>　　本論文主要討論如何在隨機存儲器RAM2114的基礎上來實現(xiàn)數(shù)字鐘的可編程性，并對電路的基本組成部分時鐘部分、顯示部分、校準電路、控制部分以及存儲部分進行分析，還學習了計數(shù)器、譯碼器、數(shù)字顯示器，微處理機控制單元，現(xiàn)場可編程門陣列等知識，并在multisim仿真軟件里面應用芯片74L

53、S160，74LS48，CD4060，74290進行仿真。由于可編程時鐘控制器對時鐘的控制具有相對穩(wěn)定行，所以它在我們生活中的應用越來越廣泛，涉及面也越來越廣，比如導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，錄象機、攝象機，計算機的網(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等。本設計只進行了理論分析和仿真運作，并在仿真軟件里得到了本實驗的理論結果，由于沒有進

54、行實驗探討，所以能不能在實驗室實現(xiàn)電子鐘的可編程性還需要進一步的實驗驗證。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 楊魯平,李良榮. 近代電子學實驗[M].貴州大學出版社, 2007年2月.</p><p>　　[2] 楊樹行. 模擬電子計術基礎簡明教程(第三版) [M]，高等教育出版社, 2006年5月.&l

55、t;/p><p>　　[3] 余孟嘗. 數(shù)字電子計術基礎簡明教程(第三版) [M]，高等教育出版社， 2006年7月。</p><p>　　[4] 李克舉,高秀娥. 數(shù)字電子技術(非電類)實驗指導書(第2版)[M],長江大學出版社, 2006年3月.</p><p>　　[5] 李若瓊. 基于MULTISIM的電路分析課程改革研究[J].電子與封裝,2010(12):

56、41-43.</p><p>　　[6] 周愛華. Multisim 10 在電工電子設計性實驗中的應用[J]. 重慶電子工程職業(yè)學院學報,2010．</p><p>　　[7] 張延鋒,藍慕云. 電子鐘電路設計在Multisim仿真中的問題及對策[N]. 浙江科技學院學報, 2010 年 8 月.</p><p>　　[8] 童詩白,華成英. 模擬電子技術基礎[M