數(shù)電課程設(shè)計(jì)方案——大小月份自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

1、湖南工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)課程名稱數(shù) 字 電 子 技 術(shù)課題名稱大小月份自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)專業(yè)電子科學(xué)與技術(shù)班級(jí)1102班學(xué)號(hào)2011010402姓名電子工程師指導(dǎo)教師曾鋼燕2013年 9月 27日湖南工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程名稱：數(shù)字電子技術(shù)題 目：大小月份自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)專業(yè)班級(jí):電子科學(xué)與技術(shù)1102班學(xué)生姓名：電子工程師學(xué)號(hào):2011010402指導(dǎo)老師： 曾鋼燕審 批：任務(wù)書下達(dá)日期2013年09月16日星期一設(shè)計(jì)完成日期 2013年09月27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：1、設(shè)計(jì)一基于數(shù)字鐘的大小月份自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 要 求如下：.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，

2、小月30天，二月28/29天。2、用EWB進(jìn)行仿真3、在實(shí)驗(yàn)室組裝實(shí)際電路并調(diào)試通過4、寫出設(shè)計(jì)報(bào)告二、設(shè)計(jì)要求：1、思路清晰，給出整體設(shè)計(jì)框圖和總電路圖；2、單元電路設(shè)計(jì)，給出具體設(shè)計(jì)思路和電路；3、寫出設(shè)計(jì)報(bào)告；主要設(shè)計(jì)條件1 .提供調(diào)試用實(shí)驗(yàn)室；2. 提供調(diào)試用實(shí)驗(yàn)箱和電路所需元件及芯片;說明書格式1. 課程設(shè)計(jì)封面；2. 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（總電路圖）；5. 單元電路設(shè)計(jì)（各單元電路圖）；6. 安裝、調(diào)試步驟；7. 故障分析與電路改進(jìn)；8. 總結(jié)與體會(huì)；9. 附錄（元器件清單）；10. 參考文獻(xiàn)11. 課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)分表進(jìn)度安排第一周星期一上午

3、布置任務(wù)、講解星期一 下午-星期二下午查資料進(jìn)行設(shè)計(jì)第二周星期一上午 領(lǐng)元件（實(shí)驗(yàn)樓四樓電子實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)室）星期一 下午-星期四下午調(diào)試電路（實(shí)驗(yàn)樓四 樓電子實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)室）星期五答辯參考文獻(xiàn)?數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)？周良權(quán)編?電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)？彭介華編?電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?陳大欽編目 錄一、設(shè)計(jì)總體思路，基本原理和設(shè)計(jì)框圖（總電路圖） 01設(shè)計(jì)總體思路02基本原理13設(shè)計(jì)框圖及電路總圖 2二、單元電路設(shè)計(jì)（各模塊電路圖） 41月顯示模塊42日顯示模塊53邏輯控制模塊64大小月天數(shù)設(shè)置模塊75數(shù)據(jù)選擇模塊8三、安裝、調(diào)試步驟 91安裝92調(diào)試10四、故障分析與電路改進(jìn) 10五、總結(jié)與體會(huì)12六、附錄15七

4、、參考文獻(xiàn)15一、設(shè)計(jì)總體思路，基本原理和設(shè)計(jì) 框圖（總電路圖）1. 設(shè)計(jì)總體思路此設(shè)計(jì)為大小月份自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即自動(dòng)實(shí)現(xiàn)大月31 天，小月30天，二月29天，并且在月份上可以進(jìn)行手動(dòng) 調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)分成四模塊，第一個(gè)模塊為月顯示模塊，第 二個(gè)模塊為控制邏輯電路，第三個(gè)模塊為數(shù)據(jù)選擇電路， 第四個(gè)模塊為日期顯示電路，第五個(gè)模塊為大小月份天數(shù) 設(shè)置模塊。為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)大小月份的功能，月的顯示用一片數(shù) 碼管顯示器組成，可由一片74IS161進(jìn)行選擇；日期的顯 示可由兩片數(shù)碼管顯示器組成，由兩片74IS160級(jí)聯(lián)進(jìn)行 選擇顯示；控制調(diào)節(jié)電路則是利用74IS153四選一數(shù)據(jù)選 擇器和組合控制邏輯電路去控

5、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，用74ls138進(jìn)行譯碼，將大小月份選 擇出來，從而實(shí)現(xiàn)大小月份自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。此外通過一個(gè)單刀開關(guān)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)月份大小。單刀 開關(guān)通過一個(gè)非門接到74IS161的計(jì)數(shù)控制端ENP和ENT, 并且一端接地，另一端接數(shù)據(jù)選擇器74ls153的輸出端。 當(dāng)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)月份時(shí)，按下開關(guān)接地，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié) 月份大小功能。2. 基本原理（1）計(jì)數(shù)顯示電路“月計(jì)數(shù)器”采用一片十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器74IS161通過預(yù) 置數(shù)做成十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，從而實(shí)現(xiàn)1-12月份的自動(dòng)調(diào) 節(jié)，并通過數(shù)碼管顯示出來?！叭沼?jì)數(shù)器”采用兩片級(jí)聯(lián)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160同 步預(yù)置數(shù)（高位片置入0

6、000，低位片置入0001 ）構(gòu)成， 控制置數(shù)端使其每次從1開始計(jì)數(shù)（對(duì)應(yīng)每月第一天是1 號(hào)）。計(jì)數(shù)脈沖由實(shí)驗(yàn)儀上標(biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)源提供，并通過試 驗(yàn)儀上的譯碼顯示器顯示出來。（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29、30、31三 個(gè)信號(hào)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74IS138 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(hào)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，即日期的計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)大月31天，小月30天，二月29 天?？刂齐娐窂脑掠?jì)數(shù)器的輸出中用

7、74IS138 譯出二月、 小月和大月三組信號(hào)，通過組合邏輯電路將要顯示的月份 所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)送入74IS153 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1C0=31，1C1=30，1C2=29，1C3=0，A= ( 1、3、5、7、8、10 和 12 月)，B= ( 4、6、9 和 11 月), 2月用組合邏輯門分別與A、B連接，由153邏輯函數(shù)式 1Y=1C0( A B' ) +1C1 ( AB' )+1C2( A B) +1C3( AB) G ' 可知當(dāng)A和B都為0即選通31天，當(dāng)A和B為01時(shí)選通 30天，當(dāng)AB為10時(shí)選通29天,如此可自動(dòng)調(diào)節(jié)天數(shù)。3.

8、 設(shè)計(jì)框圖及電路總圖(1)設(shè)計(jì)框圖月計(jì)數(shù)器 硝小天設(shè) 大H數(shù)K0001日 顯 示(2)電路總圖(3) 實(shí)際接線圖1、單元電路設(shè)計(jì)（各模塊電路圖）1.月顯示模塊用一塊十六進(jìn)制74ls161芯片和一個(gè)二輸入與非門芯 片做成十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)。通過對(duì)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QC和QD, D0端置1，B、C、D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(hào)（11 月份）來時(shí)經(jīng)與非門產(chǎn)生低電平信號(hào)，待第12個(gè)脈沖信 號(hào)（12月份）來時(shí)計(jì)數(shù)器將置1，表示1月份，如此循環(huán) 實(shí)現(xiàn)十二個(gè)月份的自動(dòng)調(diào)節(jié)。模塊電路圖如下：U474

9、1-_-.-u mmrd4L:U1Z :DCDHEVBLUE.U1A74LS0AD S161DXEU1在實(shí)際電路中，74IS161 的ENP和ENT引腳與數(shù)據(jù)選 擇器的輸出端丫1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.日顯示模塊用兩片十進(jìn)制74IS160 芯片通過級(jí)聯(lián)（低位74IS160 的進(jìn)位輸出端RCO接高位的計(jì)數(shù)控制端ENP和ENT引腳） 實(shí)現(xiàn)。通過對(duì)兩片74IS160 的置數(shù)端LOAD7的預(yù)置數(shù)，此時(shí)低位74ls160

10、 的A端置1 ,低位74IS160 的B、C、D端和高位74IS160 的A、B、C、D端置0,表示計(jì)數(shù)器從01開始計(jì)數(shù)，即表示每月的第一天為1號(hào)。:DHEX模塊電路圖如下:Ub74LS160CDCD H i n'74LS16CDVCC.XFG1.2 氏 JV & V在實(shí)際電路中，兩片74IS160的置數(shù)端LOAA與數(shù)據(jù)選擇器74IS153的輸出端丫0相連以此開始下個(gè)月的計(jì)數(shù)。3. 邏輯控制模塊用兩片3線-8線譯碼器74IS138通過級(jí)聯(lián)組合成4線-16線譯碼器，其輸入端和74IS161相連，輸出端再通過組合邏輯電路分出大小月份并送到數(shù)據(jù)選擇器74IS153的數(shù) 據(jù)端A、B引腳

11、，二月由第一片74IS138譯碼器的丫2輸出， 通過組合電路分別與數(shù)據(jù)選擇器74IS153的A、B引腳相連。其電路圖如下：741 S138DA - r .-gB .C .YZ.ClG2B¥tAEdr A B1 G G/4LS2AD0.12.J.4.S.£?.X1J-A3§? B-» dmLMU S161D7dLS138DUHA41匸卷蕩一 U- J - H -ML504D4. 大小月天數(shù)設(shè)置模塊由三個(gè)與非門控制大小月的天數(shù)，即大月31天，小 月30天，及二月29天，與非門的輸入端由兩片74IS160 送出，其輸出端分別與數(shù)據(jù)選擇器的地址端1C0、1C1、

12、 1C2引腳相連。其電路圖如下：AJ11BV15A 二u 7-1LSC0E174LSWDC :Z4LSWD-D -H匚冃 i_p u uU11C<3!«*- 6口74LS153DU& -74LS160I-9.3-5. 數(shù)據(jù)選擇模塊此模塊由邏輯控制模塊和大小月天數(shù)設(shè)置模塊組合成，并控制數(shù)據(jù)選擇器74IS153控制，及滿足74IS153的邏輯函數(shù)式1Y=1C0(A B') +1C1 (AB ) +1C2(A B) +1C3(AB G'，對(duì)各個(gè)月份選擇對(duì)應(yīng)的天數(shù)。此模塊為整個(gè)電路的核心，以此實(shí)現(xiàn)大小月份自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。模塊電路圖如下：Ilf杲£.MSU

13、BD-U伽E>-4IJ11BLSDflCi-£74L&153D3I SOD二、安裝、調(diào)試步驟1.安裝(1) 電路設(shè)計(jì)根據(jù)課題要求規(guī)劃出設(shè)計(jì)框圖，通過框圖設(shè)計(jì)出電路并在 Multisim 12.0 上進(jìn)行 仿真。(2) 安裝前準(zhǔn)備選取實(shí)驗(yàn)臺(tái)，領(lǐng)取設(shè)計(jì)電路所需要的各種芯片，并用 芯片檢測(cè)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。準(zhǔn)備好導(dǎo)線并檢測(cè)其是否損壞，用蜂 鳴器檢測(cè)其是否是斷線。（3）安裝按照已仿真好的電路圖進(jìn)行分模塊接線，并在每個(gè)模 塊接好后，進(jìn)行模塊電路的測(cè)試。將各模塊安裝好以后，再將模塊之間連接起來，待整 個(gè)電路安裝完成以后，接通實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電源，觀

14、察電路的運(yùn) 行情況，看電路能否正常工作，如果電路不能正常運(yùn)行， 則進(jìn)行下一步工作調(diào)試。2.調(diào)試（1）檢查所用的三片七段顯示器（數(shù)碼管）是否是 好的。（2）檢查實(shí)驗(yàn)板的芯片是否與實(shí)驗(yàn)板接觸良好。（3）檢查各芯片的電源和地是否接完整。（4）檢查導(dǎo)線是否與實(shí)驗(yàn)板接觸不良。（5）檢查所接電路是否與仿真電路相符，觀察是否 有漏接的元件或?qū)Ь€。四、故障分析與電路改進(jìn)以電路所需實(shí)現(xiàn)的功能對(duì)故障做出分析并改進(jìn) ：1、七段數(shù)碼顯示器并不是按照電路的要求顯示。分析：每次通電均出現(xiàn)8，檢查七段顯示器接線是否正 確，其次檢查與顯示器連接的芯片供電是否正常或連接是 否穩(wěn)定，經(jīng)過換線處理其初始化及之后都能正確顯示。2、在

15、非手動(dòng)設(shè)置月份的情況下，月數(shù)與日同時(shí)增加。分析：說明74161的ENP為高電平，檢查與此連接的 線是否斷路，若不是則檢查非門（7404芯片）是否正常工 作或與其連接的線是否正常。依次順藤摸瓜式檢查。電路改進(jìn)：在設(shè)置月份時(shí)，日也會(huì)增加，再增加一個(gè)開關(guān) 可以解決此問題，但操作也會(huì)隨之變得復(fù)雜，所以電路改 為異步脈沖（CLK）更好。3. 月份是從0開始的分析：沒有對(duì)第一片74IS138譯碼器的輸出端丫0引腳 進(jìn)行處理。電路改進(jìn)：第一片74IS138 譯碼器的輸出端丫0引腳與 12月31的與非門組合電路相與，即一旦74IS138 譯出0 或電路運(yùn)行到12月31就對(duì)74IS161 置數(shù)0001，即1月。

16、4. 數(shù)碼管按順序顯示數(shù)字但不連續(xù)，掉了幾個(gè)數(shù) 字。分析：實(shí)驗(yàn)板有故障，板子背后的線路可能有掉線 或松動(dòng)。經(jīng)過換實(shí)驗(yàn)板處理可得到正確結(jié)果。五、總結(jié)與體會(huì)兩周的電子實(shí)習(xí)很快就結(jié)束了，然而在這短短的兩周 的實(shí)習(xí)中，自己感受頗多。有歡笑，喜悅，也有痛苦，郁 悶。同時(shí)在這喜悅，郁悶中，自己收獲了不少，對(duì)上個(gè)學(xué) 期所學(xué)的數(shù)字電子技術(shù)這門課程的知識(shí)得到了溫習(xí)與鞏 固，更進(jìn)一步學(xué)習(xí)了數(shù)電里的知識(shí)。知道了怎樣去排除故 障，怎樣去處理問題的能力，面對(duì)錯(cuò)誤的調(diào)試結(jié)果，怎樣 去拿更好的設(shè)計(jì)方案去解決。這次大小月份自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要的困難在于區(qū)分每 個(gè)月的是大月還是小月，這部分的邏輯電路需要寫出真值 表并化簡(jiǎn)出最簡(jiǎn)形式

17、，并以此連接與非門等的邏輯電路。 由于日期需要同步變化，所以采用全部為同步時(shí)鐘，但同 步時(shí)鐘也帶來一些問題：如月的設(shè)置問題，日會(huì)隨月的設(shè) 置一起增加，但多加開關(guān)雖可解決此問題可帶來設(shè)置時(shí)操 作更麻煩；同步電路在進(jìn)位時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，如日對(duì)月的進(jìn)位 （且月恰好在12月）此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)月先變?yōu)?再加1即 為2月，或者仍為12月。在實(shí)際接線中問題比理論設(shè)計(jì) 更難，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)板及導(dǎo)線用得過久，很多線里面已經(jīng)斷了， 實(shí)驗(yàn)板的插孔變得非常松，導(dǎo)線基本插不牢，導(dǎo)致線常出 現(xiàn)虛接（對(duì)于芯片來說就為高電平）。接線時(shí)必須很小心 因?yàn)榫€較多很容易搞混。數(shù)電設(shè)計(jì)不僅考查了數(shù)電理論設(shè)計(jì)能力而且增加我 們的動(dòng)手能力，兩個(gè)星期的課程

18、設(shè)計(jì)讓學(xué)到了很多東西。首先，因?yàn)閿?shù)電我們是上個(gè)學(xué)期學(xué)的，所以我們都忘 記的差不多了，這次課程設(shè)計(jì)讓我回顧了數(shù)電知識(shí)，并且 有了更深的認(rèn)識(shí)，書本上的知識(shí)終歸是理論，要想學(xué)到真 正的知識(shí)還是要通過實(shí)踐。之外，這次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)了做事要專心，特別是 接線的時(shí)候，線是越接越多，也越接越亂，只要你稍微不 專心，你就有可能把線接到另外一個(gè)芯片上去了，或者線 接錯(cuò)管腳了，等到通電時(shí)候發(fā)現(xiàn)不對(duì)，仔細(xì)一檢查后才發(fā) 現(xiàn)是有一個(gè)芯片的電源沒接或者哪根線接錯(cuò)了，之后仔細(xì) 想想，要是當(dāng)時(shí)接線更加專心一點(diǎn)可能就不會(huì)有那么多錯(cuò) 誤了，這樣就可以節(jié)省很多時(shí)間。此外，讓我感觸最深的是需要耐心，在 接線的時(shí)候總 是會(huì)出現(xiàn)這樣那

19、樣的錯(cuò)誤，有時(shí)候找了半天還找不到，有 時(shí)候改好了又出現(xiàn)了其他新的奇怪的錯(cuò)誤，有時(shí)候?qū)嵲跊] 辦法又要重接，這些都需要有一定的耐心，如果你沒有耐 心，你就會(huì)煩躁，一煩躁就會(huì)更加找不到錯(cuò)誤的原因，就 可能導(dǎo)致這樣的惡性循環(huán)，最后自然不會(huì)做成功。另外就是需要細(xì)心，只有細(xì)心才能保證接線的正確 率；只有細(xì)心才能更快的找到錯(cuò)誤，只有細(xì)心才能節(jié)省時(shí) 間。還有合作精神也很重要！我們這次課程設(shè)計(jì)是兩個(gè)人 一組，共同完成一個(gè)課題任務(wù)。我們這組當(dāng)初分工明確， 一人設(shè)計(jì)電路圖，一人接線，這樣我們就可以省出點(diǎn)時(shí)間 來干其他事。可是就是因?yàn)檫@明確的分工而沒有精誠的合 作，最后導(dǎo)致我們每個(gè)人單獨(dú)接了兩次線路都沒有得出正 確結(jié)果。最終還是通過我們合作完成線路連接才得出正確 結(jié)果?？傊?，這