具有大小月份自動調(diào)節(jié)功能的數(shù)字日歷 數(shù)字電路 課程設(shè)計.doc

課程設(shè)計任務(wù)書課程名稱： 數(shù)字電子技術(shù)題 目：具有大小月份自動調(diào)節(jié)功能的數(shù)字日歷專業(yè)班級： 班 學(xué)生姓名： 學(xué)號：指導(dǎo)老師： 審 批：任務(wù)書下達日期2011年6月24日星期一設(shè)計完成日期 2011年7月8日星期五 設(shè)計內(nèi)容與設(shè)計要求一設(shè)計內(nèi)容：自選元器件設(shè)計制作一個具有大小月份自動調(diào)節(jié)功能的數(shù)字日歷，具體設(shè)計要求如下：1、用五個數(shù)碼管分別顯示月、日、星期。2、月、日的計數(shù)顯示均從1開始，并實現(xiàn)大小月份自動調(diào)節(jié)功能，即日期的計數(shù)實現(xiàn)大月31天，小月30天，二月28天。3、對星期的計數(shù)顯示從1到6再到日（日用8代替）。3、用EWB進行仿真。4、在實驗室組裝實際電路并調(diào)試通過。5、寫出設(shè)計報告。二設(shè)計提示：1. 控制月、日、星期計數(shù)器的置數(shù)端使其每次從1開始計數(shù)。2.從日計數(shù)器的輸出，譯出31、30、28這三個信號，再根據(jù)月計數(shù)器的輸出的月份，選擇其中一路信號去控制日計數(shù)器的置數(shù)端，以此實現(xiàn)大小月份的自動調(diào)節(jié)功能。3星期計數(shù)器通過對7448的燈測試端LT的控制實現(xiàn)將7變8（表示星期日）的顯示。三設(shè)計要求：1 設(shè)計思路清晰，給出整體設(shè)計框圖；2 設(shè)計各單元電路，給出具體設(shè)計思路、電路工作原理，元器件清單；3 完成總電路設(shè)計，設(shè)計圖紙完備；4 安裝調(diào)試電路；5 寫出設(shè)計報告； 主要設(shè)計條件1. 提供直流穩(wěn)壓電源、信號源、示波器等儀器；2. 提供各類TTL集成電路芯片、電阻、電容及插接件等元器件。3. 提供電子綜合實驗裝置。 說明書格式1、 課程設(shè)計封面；2、 課程設(shè)計任務(wù)書；3、 說明書目錄；4、 設(shè)計總體思路，基本原理和框圖；5、 單元電路設(shè)計（各單元電路圖）；6、 總電路設(shè)計（總電路圖）；7、 安裝、調(diào)試步驟；8、 故障分析與電路改進；9、 總結(jié)與設(shè)計調(diào)試體會；10、 附錄（元器件清單）；11、 參考文獻；12、 課程設(shè)計成績評分表。 進 度 安 排 第一周：星期一 上午 安排任務(wù)。星期一星期二：查資料、設(shè)計星期三星期四：單元電路設(shè)計和仿真，電路修改四樓現(xiàn)代設(shè)計室星期五上午：領(lǐng)取元器件和設(shè)備四樓電子綜合實驗室 第二周：第一周星期五下午第二周星期四：安裝調(diào)試電路；四樓電子綜合實驗室 星期四星期五：檢查硬件電路、寫總結(jié)報告,答辯。 參 考 文 獻電子技術(shù)與EDA技術(shù)課程設(shè)計郭照南主編電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo) 彭介華 主編電子線路設(shè)計、實驗、測試 謝自美主編目錄第1章 設(shè)計總體思路11.1 設(shè)計要求及設(shè)計思路11.2 基本原理11.2.1 計數(shù)顯示電路11.2.2 控制調(diào)節(jié)電路11.3 總體設(shè)計簡圖及電路總圖2第2章 單元電路設(shè)計32.1 大小月顯示電路的設(shè)計32.2 12進制月電路72.3 7進制星期電路82.4 大小月邏輯運算電路102.5 總電路圖11第3章 安裝、調(diào)試步驟與故障診斷12第4章 故障分析與電路改進13第5章 總結(jié)與體會14附錄 元件清單15參考文獻1616第1章 設(shè)計總體思路1.1設(shè)計要求及設(shè)計思路該課題要求設(shè)計制作一個具有大小月份自動調(diào)節(jié)功能的數(shù)字日歷。由于每一月的天數(shù)不盡相同，日計數(shù)器要實現(xiàn)當前月對應(yīng)的天數(shù)進制。例如，2月時日期滿28天就應(yīng)向月計數(shù)器進位，此時日計數(shù)器應(yīng)為28進制。所以可以用兩片74LS160分別做日計數(shù)器的高低為，用一片74LS161實現(xiàn)12進制的月計數(shù)器。用數(shù)據(jù)選擇器74LS153選擇相對于的日進制，實現(xiàn)大小月功能。另外用一片74LS160實現(xiàn)7進制的星期計數(shù)。1.2 基本原理1.2.1 計數(shù)顯示電路 “日期計數(shù)器” 采用兩片十進制計數(shù)器74LS160同步預(yù)置數(shù)（高位片置入0000，低位片置入 0001）構(gòu)成，控制置數(shù)端使其每次從1開始計數(shù)（對應(yīng)每月第一天是1號），計數(shù)脈沖由實驗儀上標準方波信號源提供，并通過試驗儀上的譯碼顯示器顯示出來；“月計數(shù)器”采用一片74LS161計數(shù)器通過預(yù)置數(shù)做成十二進制計數(shù)器，從而進行1-12月份的累計計數(shù)，并通過試驗儀上的譯碼顯示器顯示出來。1.2.2 控制調(diào)節(jié)電路當邏輯電路從日計數(shù)器的輸出端譯出28、30、31三個信號送入數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)輸入端，控制邏輯電路從月份計數(shù)器輸出端用74ls138譯碼分出1-12月送入數(shù)據(jù)選擇器地址輸入端，數(shù)據(jù)選擇器153根據(jù)月計數(shù)器輸出的月份選擇譯碼電路譯出的相應(yīng)一路信號去控制日期計數(shù)器的置數(shù)端及月份計數(shù)器的時鐘，從而實現(xiàn)大小月份自動調(diào)節(jié)功能，即日期的計數(shù)實現(xiàn)大月31天，小月30天，二月28天?？刂齐娐窂脑掠嫈?shù)器的輸出中用74LS154譯出二月、小月和大月三組信號，通過組合邏輯電路將要顯示的月份所對應(yīng)的數(shù)據(jù)送入74ls153數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)端。令數(shù)據(jù)選擇器的地址端輸入為1X0=28，1X1=30，1X2=31, A=當B和A為00時選通28天，當BA為01時選通30天，當BA為10時選通31天，如此可自動調(diào)節(jié)天數(shù)。1.3 總體設(shè)計簡圖及電路總圖圖1.3 設(shè)計簡圖第2章 單元電路設(shè)計2.1 大小月顯示電路的設(shè)計每年有12個月份，每個月的天數(shù)有大小月之分。分別是：1月31天2月28天3月31天4月30天5月31天6月30天7月31天8月31天9月30天10月31天11月30天12月31天。將12個月份所對應(yīng)的天數(shù)信息編譯成相對應(yīng)的選擇信號送入74LS153用00選中28進制日、用01選中30進制日用10選中31進制日。電路圖如圖2.1.1所示：圖2.1.1 大小月顯示電路2.1.1 28進制日電路“28進制計數(shù)器”采用兩片十進制計數(shù)器160同步預(yù)置數(shù)構(gòu)成，控制置數(shù)端使其每次從1開始計數(shù)（對應(yīng)每月第1天）。圖中LOAD為同步置數(shù)控制端，MR為異步置0控制端，ENT和ENP為計數(shù)控制端；D0-D3為并行數(shù)據(jù)輸入端,Q0Q3為輸出端，RCO為進位輸出端。當計入28個脈沖且數(shù)據(jù)選擇器74LS153的BA=00時，經(jīng)擔任譯碼器的74LS00譯碼產(chǎn)生低電平信號立刻被74ls153選正輸出低電平將兩片74ls160置成0000，0001，于是便得到了二十八進制。由于74ls160為10進制同步計數(shù)器，當計數(shù)到（1001）9時，會在RCO端產(chǎn)生一個1的脈沖（RCO平時為0）。作為高位片的EP和ET輸入 ，當下一個CP信號來時高位片為計數(shù)工作狀態(tài)，計入1，而低位片計成0（0000），它的C端回到低電平。而低位片的EP和ET恒為1，始終處于計數(shù)工作狀態(tài)。當MR=1,LOAD=0時，在時鐘脈沖CP上升沿到來時，并行輸入的數(shù)據(jù)D0D3被置入計數(shù)器相應(yīng)的觸發(fā)器中，Q0Q1Q2Q3=ABCD。當LOAD=CLR=ENP=ENT=1,CP端輸入計數(shù)脈沖時,計數(shù)按照8421BCD碼的規(guī)律進行十進制加法計數(shù)。當LOAD=CLR=1,且ENT和ENP中有0時，則計數(shù)器保持原來的狀態(tài)不變。在計數(shù)器執(zhí)行保持功能時，如ENP=0、ENT=1時，則RCO=ENTQ3Q0=Q3Q0;如ENT=0、ENP=1時，則RCO=ENTQ3Q0=0。下圖所示為由兩片74LS160級聯(lián)組成的28進制同步加法計數(shù)器及其譯碼顯示電路。圖中AB實際由譯碼器及組合邏輯電路將11數(shù)據(jù)輸入。 圖2.1.2 二十八天電路2.1.2 30進制日電路原理如28進制日計數(shù)器，具體線路圖如下所示。此時下面74LS160LOAD接74ls153的輸出端，153的輸出端經(jīng)過反相器后再輸入74ls161的ENP和ENT端從而實現(xiàn)月的進位，與非門的輸入端接Q1Q0輸出端接74ls153的1X1端。圖中AB實際由譯碼器及組合邏輯電路將01數(shù)據(jù)輸入。 圖2.1.3 三十天電路2.1.3 31進制日電路原理如28進制日計數(shù)器，具體線路圖如下所示。此時下面的74LS160的LOAD接74LS153的輸出端，153的輸出端經(jīng)過反相器后再輸入74ls161的ENP和ENT端從而實現(xiàn)月的進位，與非門的輸入端接一片的Q1Q0和二片的Q0輸出端接74ls153的1X0端。圖中AB實際由譯碼器及組合邏輯電路將10數(shù)據(jù)輸入。 圖2.1.4 三十一天電路2.2 12進制月電路它是用一塊74ls161芯片和一個二輸入與非門芯片實現(xiàn)的。通過對74ls161的置數(shù)端 LOAD的預(yù)置數(shù)，此時LOAD接與二輸入非門的輸出端，與非門的輸入端接Q2和Q3，D0端置1，D1、D2、D3端置0，表示計數(shù)器從1開始計數(shù)，當?shù)?1個輸入脈沖信號（11月份）來時經(jīng)與非門產(chǎn)生低電平信號，待第12個脈沖信號（12月份）來時計數(shù)器將置1，表示1月份，周而復(fù)始。此反饋調(diào)節(jié)將十六進制計數(shù)器74161做成十二進制月計數(shù)器，原理圖如下所示： 圖2.2 十二月循環(huán)電路在實際電路中，74ls161的ENP和ENT引腳與數(shù)據(jù)選擇器的輸出端Y1經(jīng)反向后與之相連接，即由日計滿后進位來控制月的進位。此時由于進位控制的原因，在實際總電路圖中應(yīng)當用一片3輸入的與非門來控制，與非門的第三個引腳接31天的輸出經(jīng)反向后的輸出端，這樣才會避免出現(xiàn)13月。2.3 7進制星期電路本課題要求對星期的計數(shù)顯示從1到6再到日（日用8代替）。可以用74LS160設(shè)計成7進制，將初值設(shè)為0001，用0111反饋置數(shù)，且應(yīng)把計數(shù)值0001001000110100010101100111重新編碼為相對應(yīng)的0001001000110100010101101000。這樣就能實現(xiàn)顯示器按1,2,3,4,5,6,8，1,2的循環(huán)次序來顯示。本設(shè)計采用一個4線16線譯碼器（可用兩片74LS138擴展而成）74154進行編碼。如圖2.3所示: 圖2.3 7進制星期電路2.4 大小月邏輯運算電路 取當前月進行邏輯轉(zhuǎn)化為相對應(yīng)的大小月狀態(tài)，即取月計數(shù)器的當前計數(shù)值Q3Q2Q1Q0進行邏輯運算得到對應(yīng)的74LS153的數(shù)據(jù)選擇信號BA。BA為選擇輸入端，1X01X3為數(shù)據(jù)端, 1Y為數(shù)據(jù)輸出端，1E為底電平有效的選通輸入端。它的原理是通過給定不同的地址代碼（即X1X0的狀態(tài)），即可從4個輸入數(shù)據(jù)中選出所要的一個，并送至輸出端Y。當BA分別為00、01、10時，數(shù)據(jù)選擇器分別選擇X0、X1、X2、X3，它們分別代表31、30、29、（日數(shù)），并輸出對應(yīng)Y值，從而對日計數(shù)器進行控制調(diào)節(jié)。組合邏輯即是將112月份各月所包含的天數(shù)對應(yīng)至地址輸入端A1、A0中。電路中用多個與非門譯碼，分別譯出12個月份，在譯碼器的輸出端將大小月份區(qū)分開分別用組合邏輯電路實現(xiàn)00、01、10四個數(shù)據(jù)的輸出。電路如圖2.4所示: 圖2.4 大小月邏輯運算電路2.5 總電路圖圖2.5 總設(shè)計電路第3章 安裝、調(diào)試步驟與故障診斷調(diào)試前檢查導(dǎo)線，選用連接良好的導(dǎo)線用于調(diào)試時使用;用芯片檢測儀檢查芯片引腳有無短路，芯片有無損壞，連接處有無接觸不良。然后按照電路圖進行連接。電路分四個單元塊接，分別一步一步實現(xiàn)。首先，先連接日計數(shù)器部分，并使其與顯示器相連。此時已通好電源。在做28、30、31進制時，分別用與非門連到LOAD端，反饋置數(shù)，并觀察顯示器，當顯示器能夠顯示正確的數(shù)字達到相應(yīng)功能時，再繼續(xù)下一步，如果不能正確顯示，就要檢查線路是否連正確，電路的引腳有無錯接和漏接，互碰等情況。其次，連接月計數(shù)器，并使其與顯示器相連。連好后觀察是否能顯示數(shù)字。如果不能正確顯示，就要檢查線路是否連正確。緊接著，斷開電源，連接數(shù)據(jù)選擇器和邏輯電路圖，全部連好后，再接通電源，觀察顯示器上的數(shù)字。 按照這樣的步驟，在每接一根線的時候就要思考一下確定無誤后才接下一根線，每接完一個模塊就檢查一下，就這樣我在接線的過程中一點點把故障原因找出來，最后我只用了一次就把電路圖接成功。第4章 故障分析與電路改進故障產(chǎn)生的原因很多，情況也很復(fù)雜，本實驗產(chǎn)生故障的原因主要有以下幾種：（1）定型芯片使用一段時間后出現(xiàn)故障，元器件損壞，連接線路是發(fā)生短路或斷路（接插件接觸不良）；（2）新設(shè)計安裝的電路來說，故障原因可能是，實際電路、與設(shè)計的原理圖不符；元器件使用不當或損壞；連線發(fā)生短路或斷路現(xiàn)象等；（3）儀器使用不正確引起的故障；（4）芯片布局不合理，引腳走線不合理。常用的故障排除方法：（1）直接觀察法：直接觀察法包括不通電檢查和通電檢查。檢查儀器的選用和使用是否正確；集成電路的引腳有無錯接和漏接，互碰等情況；布線是否合理，電阻和電容有無燒焦和炸裂等。仔細觀察元，器件有無發(fā)燙、冒煙，電子管是否亮。（2）對比法：懷疑某一電路存在問題時，可將此電路與工作狀態(tài)相同的正常電路的參數(shù)進行一一對比，從中找到電路的不正常情況，進而分析故障原因，判斷故障點。（3）短路法：用萬用表測量拐角對地無電壓。（4）斷路法：把穩(wěn)定的電壓接入一帶故障的電路，使輸出電流過大，我們采取依次斷開電路的某一支路的辦法來檢查故障。（5）分部檢測法：電路分四個單元塊，分別斷開各個單元連接點，輸入合適的數(shù)據(jù)看是否有相應(yīng)的顯示結(jié)果。第5章 總結(jié)與體會這次為期兩個星期的數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計終于結(jié)束了,在這兩個星期我學(xué)會了很多東西,以前在課本上學(xué)的理論知識比較抽象,通過做這個課程設(shè)計,讓我對這些知識有了更深的理解.而且通過對這些知識的應(yīng)用,讓我們學(xué)會了很多書本上沒有的東西。我們以前也做過這樣的訓(xùn)練，對我們的能力有很大的提高，像電工實習。但這次是第一次完全由自己設(shè)計電路然后接成實物，遇到的困難可想而知，但最終還是很好的完成了任務(wù)，而且使我受益匪淺。我們要做的不僅僅是吸收，了解只是。更重要的是能夠