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

課程設計任務書課程名稱： 數(shù)字電子技術題 目：具有大小月份自動調節(jié)功能的數(shù)字日歷專業(yè)班級： 班 學生姓名： 學號：指導老師： 審 批：任務書下達日期2011年6月24日星期一設計完成日期 2011年7月8日星期五 設計內容與設計要求一設計內容：自選元器件設計制作一個具有大小月份自動調節(jié)功能的數(shù)字日歷，具體設計要求如下：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試通過。5、寫出設計報告。二設計提示：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。三設計要求：1 設計思路清晰，給出整體設計框圖；2 設計各單元電路，給出具體設計思路、電路工作原理，元器件清單；3 完成總電路設計，設計圖紙完備；4 安裝調試電路；5 寫出設計報告； 主要設計條件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、 課程設計封面；2、 課程設計任務書；3、 說明書目錄；4、 設計總體思路，基本原理和框圖；5、 單元電路設計（各單元電路圖）；6、 總電路設計（總電路圖）；7、 安裝、調試步驟；8、 故障分析與電路改進；9、 總結與設計調試體會；10、 附錄（元器件清單）；11、 參考文獻；12、 課程設計成績評分表。 進 度 安 排 第一周：星期一 上午 安排任務。星期一星期二：查資料、設計星期三星期四：單元電路設計和仿真，電路修改四樓現(xiàn)代設計室星期五上午：領取元器件和設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、寫總結報告,答辯。 參 考 文 獻電子技術與EDA技術課程設計郭照南主編電子技術課程設計指導 彭介華 主編電子線路設計、實驗、測試 謝自美主編目錄第1章 設計總體思路11.1 設計要求及設計思路11.2 基本原理11.2.1 計數(shù)顯示電路11.2.2 控制調節(jié)電路11.3 總體設計簡圖及電路總圖2第2章 單元電路設計32.1 大小月顯示電路的設計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 總結與體會14附錄 元件清單15參考文獻1616第1章 設計總體思路1.1設計要求及設計思路該課題要求設計制作一個具有大小月份自動調節(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)當前月對應的天數(shù)進制。例如，2月時日期滿28天就應向月計數(shù)器進位，此時日計數(shù)器應為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同步預置數(shù)（高位片置入0000，低位片置入 0001）構成，控制置數(shù)端使其每次從1開始計數(shù)（對應每月第一天是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，如此可自動調節(jié)天數(shù)。1.3 總體設計簡圖及電路總圖圖1.3 設計簡圖第2章 單元電路設計2.1 大小月顯示電路的設計每年有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個月份所對應的天數(shù)信息編譯成相對應的選擇信號送入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同步預置數(shù)構成，控制置數(shù)端使其每次從1開始計數(shù)（對應每月第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，周而復始。此反饋調節(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設計成7進制，將初值設為0001，用0111反饋置數(shù)，且應把計數(shù)值0001001000110100010101100111重新編碼為相對應的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化為相對應的大小月狀態(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Y值，從而對日計數(shù)器進行控制調節(jié)。組合邏輯即是將112月份各月所包含的天數(shù)對應至地址輸入端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 總設計電路第3章 安裝、調試步驟與故障診斷調試前檢查導線，選用連接良好的導線用于調試時使用;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生的原因很多，情況也很復雜，本實驗產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）新設計安裝的電路來說，故障原因可能是，實際電路、與設計的原理圖不符；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)看是否有相應的顯示結果。第5章 總結與體會這次為期兩個星期的數(shù)字電子技術課程設計終于結束了,在這兩個星期我學會了很多東西,以前在課本上學的理論知識比較抽象,通過做這個課程設計,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用,讓我們學會了很多書本上沒有的東西。我們以前也做過這樣的訓練，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，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