可编程逻辑器件GAL在设计数字式电子时钟中的应用

　　1引言

　　数字电路的集成电路通常是标准的小规模、中规模、大规模的器件，而这些器件的逻辑功能是出厂时已经由厂商设计好了，用户只能根据其提供的功能及管脚进行设计其需要的电路，由于这些通用器件考虑到其通用性，其在使用时有许多功能是多余的，并且由于管脚的排布是固定的，在设计时给电路的连线带来了极大不便，而GAIJ其内部具有大量组成数字电路的最小单元—门电路，它可由用户编程组态完成所要求功能的电路。大多数标准的GAL器件是由与阵列和或阵列组成的，其基本结构如图1所示。GAL器件的每个输出是其输入的或与函数式，与或阵列中输人线与输出线的交点是用逻辑元件连接起来的，这些元件是通还是断，可由用户根据自己的编程烧制芯片中的熔丝来决定或由厂家通过掩膜工艺来决定。

　　这些门电路的连接是通过编程的方法加以设计，故这种电路给我们带来了极大的方便。数字式电子时钟就是由可编程逻辑器件GAL设计的。数字钟的GAL设计系统电路由主体电路(图2)和扩展电路两大部分所组成。其中，主体电路完成数字钟的基本功能，该电路可以分为五大部分，即:脉冲发生器、分频器、计数器、译码显示器、校时电路。多功能扩展电路完成数字钟的扩展功能，它包括:定时报警控制电路、倒计时报警电路、置数控制电路、暂停控制电路。

　　2系统工作原理

　　振荡器产生的稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准，再经分频器输出标准秒脉冲(IHz)。秒计数器计满60秒向分计数器进位，分计数器计满60分向小时计数器进位，小时计数器按照24小时制规律计数C计数器的输出经译码器送给显示器。计时出现误差时，可以通过小时电路进行校时、校分、校秒。扩展电路必须在主体电路正常运行的情况下才能进行扩展。

　　仿广播电台整点报时电路要求数字钟计时快要到整点时发出声响，通常按照4低音1高音的顺序发出间段声响，以最后一声高音结束的时刻为正点时刻。定时控制报警电路要求数字钟在24小时内任意时刻报时，并按音乐片的声音发出声响以提示用户。倒计时报警电路要求数字钟定时在24小时内，每当倒计时变为oo:oo:oo发出报警声音。

　　置数控制可以通过计数器的置数控制输人端直接校时、校分、校秒，并实现倒计时控制。暂停功能通过控制秒计数器的秒脉冲输人以实现暂停功能。

　　3主要研究的内容

　　数字式电子时钟设计的关键是针对秒、分、时作出计数60和计数24的分频电路。根据提出数字电子时钟的功能要求，研究利用GAL器件的基本原理及应用程序设计带秒显示的六位二十四小时制数字钟和整点报时电路。