具有大小月份自動(dòng)調(diào)節(jié)功能的數(shù)字日歷數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)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(dòng)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(dá)日期2011年6月24日星期一設(shè)計(jì)完成日期 2011年7月8日星期五 設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求一設(shè)計(jì)內(nèi)容：自選元器件設(shè)計(jì)制作一個(gè)具有大小月份自動(dòng)調(diào)節(jié)功能的數(shù)字日歷，具體設(shè)計(jì)要求如下：1、用五個(gè)數(shù)碼管分別顯示月、日、星期。2、月、日的計(jì)數(shù)顯示均從1開始，并實(shí)現(xiàn)大小月份自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，即日期的計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)大月31天，小月30天，二月28天。3、對星期的計(jì)數(shù)顯示從1到6再到日（日用8代替）。3、用EWB進(jìn)行仿真。4、在實(shí)驗(yàn)室組裝實(shí)際電路并調(diào)試通過。5、寫出設(shè)計(jì)報(bào)告。二設(shè)

2、計(jì)提示：1. 控制月、日、星期計(jì)數(shù)器的置數(shù)端使其每次從1開始計(jì)數(shù)。2.從日計(jì)數(shù)器的輸出，譯出31、30、28這三個(gè)信號，再根據(jù)月計(jì)數(shù)器的輸出的月份，選擇其中一路信號去控制日計(jì)數(shù)器的置數(shù)端，以此實(shí)現(xiàn)大小月份的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。3星期計(jì)數(shù)器通過對7448的燈測試端LT的控制實(shí)現(xiàn)將7變8（表示星期日）的顯示。三設(shè)計(jì)要求：1 設(shè)計(jì)思路清晰，給出整體設(shè)計(jì)框圖；2 設(shè)計(jì)各單元電路，給出具體設(shè)計(jì)思路、電路工作原理，元器件清單；3 完成總電路設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)圖紙完備；4 安裝調(diào)試電路；5 寫出設(shè)計(jì)報(bào)告； 主要設(shè)計(jì)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

3、件。3. 提供電子綜合實(shí)驗(yàn)裝置。 說明書格式1、 課程設(shè)計(jì)封面；2、 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書；3、 說明書目錄；4、 設(shè)計(jì)總體思路，基本原理和框圖；5、 單元電路設(shè)計(jì)（各單元電路圖）；6、 總電路設(shè)計(jì)（總電路圖）；7、 安裝、調(diào)試步驟；8、 故障分析與電路改進(jìn)；9、 總結(jié)與設(shè)計(jì)調(diào)試體會(huì)；10、 附錄（元器件清單）；11、 參考文獻(xiàn)；12、 課程設(shè)計(jì)成績評分表。 進(jìn) 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(jì)星期三星期四：單元電路設(shè)計(jì)和仿真，電路修改四樓現(xiàn)代設(shè)計(jì)室星期五上午：領(lǐng)取元器件和設(shè)備四樓電子綜合實(shí)驗(yàn)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(shí)

4、驗(yàn)室 星期四星期五：檢查硬件電路、寫總結(jié)報(bào)告,答辯。 參 考 文 獻(xiàn)電子技術(shù)與EDA技術(shù)課程設(shè)計(jì)郭照南主編電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo) 彭介華 主編電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測試 謝自美主編目錄第1章 設(shè)計(jì)總體思路11.1 設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)思路11.2 基本原理11.2.1 計(jì)數(shù)顯示電路11.2.2 控制調(diào)節(jié)電路11.3 總體設(shè)計(jì)簡圖及電路總圖2第2章 單元電路設(shè)計(jì)32.1 大小月顯示電路的設(shè)計(jì)32.2 12進(jìn)制月電路72.3 7進(jìn)制星期電路82.4 大小月邏輯運(yùn)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(jìn)13第5章 總結(jié)與體會(huì)14附錄 元件清單15參考文獻(xiàn)16

5、16第1章 設(shè)計(jì)總體思路1.1設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)思路該課題要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)具有大小月份自動(dòng)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(jì)數(shù)器要實(shí)現(xiàn)當(dāng)前月對應(yīng)的天數(shù)進(jìn)制。例如，2月時(shí)日期滿28天就應(yīng)向月計(jì)數(shù)器進(jìn)位，此時(shí)日計(jì)數(shù)器應(yīng)為28進(jìn)制。所以可以用兩片74LS160分別做日計(jì)數(shù)器的高低為，用一片74LS161實(shí)現(xiàn)12進(jìn)制的月計(jì)數(shù)器。用數(shù)據(jù)選擇器74LS153選擇相對于的日進(jìn)制，實(shí)現(xiàn)大小月功能。另外用一片74LS160實(shí)現(xiàn)7進(jìn)制的星期計(jì)數(shù)。1.2 基本原理1.2.1 計(jì)數(shù)顯示電路 “日期計(jì)數(shù)器” 采用兩片十進(jìn)制計(jì)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

6、數(shù)端使其每次從1開始計(jì)數(shù)（對應(yīng)每月第一天是1號），計(jì)數(shù)脈沖由實(shí)驗(yàn)儀上標(biāo)準(zhǔn)方波信號源提供，并通過試驗(yàn)儀上的譯碼顯示器顯示出來；“月計(jì)數(shù)器”采用一片74LS161計(jì)數(shù)器通過預(yù)置數(shù)做成十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，從而進(jìn)行1-12月份的累計(jì)計(jì)數(shù)，并通過試驗(yàn)儀上的譯碼顯示器顯示出來。1.2.2 控制調(diào)節(jié)電路當(dāng)邏輯電路從日計(jì)數(shù)器的輸出端譯出28、30、31三個(gè)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(jì)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(jì)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(jì)數(shù)器的置數(shù)端及月份計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘，從而實(shí)現(xiàn)大小月份自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，

7、即日期的計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)大月31天，小月30天，二月28天?？刂齐娐窂脑掠?jì)數(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(dāng)B和A為00時(shí)選通28天，當(dāng)BA為01時(shí)選通30天，當(dāng)BA為10時(shí)選通31天，如此可自動(dòng)調(diào)節(jié)天數(shù)。1.3 總體設(shè)計(jì)簡圖及電路總圖圖1.3 設(shè)計(jì)簡圖第2章 單元電路設(shè)計(jì)2.1 大小月顯示電路的設(shè)計(jì)每年有12個(gè)月份，每個(gè)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

8、31天9月30天10月31天11月30天12月31天。將12個(gè)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(jìn)制日、用01選中30進(jìn)制日用10選中31進(jìn)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(jìn)制日電路“28進(jìn)制計(jì)數(shù)器”采用兩片十進(jìn)制計(jì)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(jì)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(jì)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(jìn)位輸出端。當(dāng)計(jì)入28個(gè)脈沖且數(shù)據(jù)選擇器74LS153的BA=00時(shí)，經(jīng)擔(dān)任譯碼器的74L

9、S00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(jìn)制。由于74ls160為10進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)到（1001）9時(shí)，會(huì)在RCO端產(chǎn)生一個(gè)1的脈沖（RCO平時(shí)為0）。作為高位片的EP和ET輸入 ，當(dāng)下一個(gè)CP信號來時(shí)高位片為計(jì)數(shù)工作狀態(tài)，計(jì)入1，而低位片計(jì)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(jì)數(shù)工作狀態(tài)。當(dāng)MR=1,LOAD=0時(shí)，在時(shí)鐘脈沖CP上升沿到來時(shí)，并行輸入的數(shù)據(jù)D0D3被置入計(jì)數(shù)器相應(yīng)的觸發(fā)器中，Q0Q1Q2Q3=ABCD。當(dāng)LOAD=CLR=ENP=ENT=1,CP端輸

10、入計(jì)數(shù)脈沖時(shí),計(jì)數(shù)按照8421BCD碼的規(guī)律進(jìn)行十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)。當(dāng)LOAD=CLR=1,且ENT和ENP中有0時(shí)，則計(jì)數(shù)器保持原來的狀態(tài)不變。在計(jì)數(shù)器執(zhí)行保持功能時(shí)，如ENP=0、ENT=1時(shí)，則RCO=ENTQ3Q0=Q3Q0;如ENT=0、ENP=1時(shí)，則RCO=ENTQ3Q0=0。下圖所示為由兩片74LS160級聯(lián)組成的28進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器及其譯碼顯示電路。圖中AB實(shí)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(jìn)制日電路原理如28進(jìn)制日計(jì)數(shù)器，具體線路圖如下所示。此時(shí)下面74LS160LOAD接74ls153的輸出端，153的輸出端經(jīng)過反相器后再

11、輸入74ls161的ENP和ENT端從而實(shí)現(xiàn)月的進(jìn)位，與非門的輸入端接Q1Q0輸出端接74ls153的1X1端。圖中AB實(shí)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(jìn)制日電路原理如28進(jìn)制日計(jì)數(shù)器，具體線路圖如下所示。此時(shí)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(shí)現(xiàn)月的進(jìn)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(shí)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(jìn)制月電路它是用一塊74ls161

12、芯片和一個(gè)二輸入與非門芯片實(shí)現(xiàn)的。通過對74ls161的置數(shù)端 LOAD的預(yù)置數(shù)，此時(shí)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(jì)數(shù)器從1開始計(jì)數(shù)，當(dāng)?shù)?1個(gè)輸入脈沖信號（11月份）來時(shí)經(jīng)與非門產(chǎn)生低電平信號，待第12個(gè)脈沖信號（12月份）來時(shí)計(jì)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(jìn)制計(jì)數(shù)器74161做成十二進(jìn)制月計(jì)數(shù)器，原理圖如下所示： 圖2.2 十二月循環(huán)電路在實(shí)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(jì)滿后進(jìn)位來控制月的進(jìn)位。此時(shí)由于進(jìn)位控制的原因，在實(shí)際總電路圖

13、中應(yīng)當(dāng)用一片3輸入的與非門來控制，與非門的第三個(gè)引腳接31天的輸出經(jīng)反向后的輸出端，這樣才會(huì)避免出現(xiàn)13月。2.3 7進(jìn)制星期電路本課題要求對星期的計(jì)數(shù)顯示從1到6再到日（日用8代替）。可以用74LS160設(shè)計(jì)成7進(jìn)制，將初值設(shè)為0001，用0111反饋置數(shù)，且應(yīng)把計(jì)數(shù)值0001001000110100010101100111重新編碼為相對應(yīng)的0001001000110100010101101000。這樣就能實(shí)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(jì)采用一個(gè)4線16線譯碼器（可用兩片74LS138擴(kuò)展而成）74154進(jìn)行編碼。如圖2.3所示: 圖2.3 7進(jìn)制星期電

14、路2.4 大小月邏輯運(yùn)算電路 取當(dāng)前月進(jìn)行邏輯轉(zhuǎn)化為相對應(yīng)的大小月狀態(tài)，即取月計(jì)數(shù)器的當(dāng)前計(jì)數(shù)值Q3Q2Q1Q0進(jìn)行邏輯運(yùn)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(gè)輸入數(shù)據(jù)中選出所要的一個(gè)，并送至輸出端Y。當(dāng)BA分別為00、01、10時(shí)，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(jì)數(shù)器進(jìn)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

15、多個(gè)與非門譯碼，分別譯出12個(gè)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(shí)現(xiàn)00、01、10四個(gè)數(shù)據(jù)的輸出。電路如圖2.4所示: 圖2.4 大小月邏輯運(yùn)算電路2.5 總電路圖圖2.5 總設(shè)計(jì)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(shí)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(jìn)行連接。電路分四個(gè)單元塊接，分別一步一步實(shí)現(xiàn)。首先，先連接日計(jì)數(shù)器部分，并使其與顯示器相連。此時(shí)已通好電源。在做28、30、31進(jìn)制時(shí)，分別用與非門連到LOAD端，反饋置數(shù)，并觀察顯示器，當(dāng)顯示器能夠顯示正確的數(shù)字達(dá)到相應(yīng)功能

16、時(shí)，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(cuò)接和漏接，互碰等情況。其次，連接月計(jì)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(shí)候就要思考一下確定無誤后才接下一根線，每接完一個(gè)模塊就檢查一下，就這樣我在接線的過程中一點(diǎn)點(diǎn)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(jìn)故障產(chǎn)生的原因很多，情況也很復(fù)雜，本實(shí)驗(yàn)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(shí)間后出

17、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(jì)安裝的電路來說，故障原因可能是，實(shí)際電路、與設(shè)計(jì)的原理圖不符；元器件使用不當(dāng)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(cuò)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(xì)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(shí)，可將此電路與工作狀態(tài)相同的正常電路的參數(shù)進(jìn)行一一對比，從中找到電路的不正

18、常情況，進(jìn)而分析故障原因，判斷故障點(diǎn)。（3）短路法：用萬用表測量拐角對地?zé)o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(gè)單元塊，分別斷開各個(gè)單元連接點(diǎn)，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(huì)這次為期兩個(gè)星期的數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)終于結(jié)束了,在這兩個(gè)星期我學(xué)會(huì)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(gè)課程設(shè)計(jì),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(huì)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(shí)習(xí)。但這次是第一次完全由自己設(shè)計(jì)電路然后接成實(shí)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。更重要的是能夠熟