數(shù)電課程設(shè)計(jì)——大小月份自動調(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調(diào)節(jié)系統(tǒng) 專 業(yè) 電 子 科 學(xué) 與 技 術(shù) 班 級 1102班 學(xué) 號 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: 大小月份自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) 專業(yè)班級:電子科學(xué)與技術(shù)1102班 學(xué)生姓名:電子工程師 學(xué)號: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調(diào)

2、節(jié)系統(tǒng)要求如下:. 實(shí)現(xiàn)大小月份自動調(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28/29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；9 附錄（元器件清單）；10 參考

3、文獻(xiàn)11、課程設(shè)計(jì)成績評分表進(jìn)度安排 第一周星期一 上午 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）11.設(shè)計(jì)總體思路12.基本原理23.設(shè)計(jì)框圖及電路總圖3二、單元電路設(shè)計(jì)（各模塊電路圖）51.月顯示模塊52.日顯示模塊63.邏輯控制

4、模塊74.大小月天數(shù)設(shè)置模塊85.數(shù)據(jù)選擇模塊9三、安裝、調(diào)試步驟101.安裝102.調(diào)試11四、故障分析與電路改進(jìn)11五、總結(jié)與體會13六、附錄16七、參考文獻(xiàn)16一、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)為大小月份自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即自動實(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)行手動調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)分成四模塊，第一個模塊為月顯示模塊，第二個模塊為控制邏輯電路，第三個模塊為數(shù)據(jù)選擇電路，第四個模塊為日期顯示電路，第五個模塊為大小月份天數(shù)設(shè)置模塊。為實(shí)現(xiàn)自動調(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74ls161進(jìn)行選擇；日期的顯示可由兩

5、片數(shù)碼管顯示器組成，由兩片74ls160級聯(lián)進(jìn)行選擇顯示；控制調(diào)節(jié)電路則是利用74ls153四選一數(shù)據(jù)選擇器和組合控制邏輯電路去控制日期計(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)大小月份自動調(diào)節(jié)功能。此外通過一個單刀開關(guān)進(jìn)行手動調(diào)節(jié)月份大小。單刀開關(guān)通過一個非門接到74ls161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)行手動調(diào)節(jié)月份時，按下開關(guān)接地，以實(shí)現(xiàn)自動調(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74ls161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

6、份的自動調(diào)節(jié)，并通過數(shù)碼管顯示出來?！叭沼?jì)數(shù)器” 采用兩片級聯(lián)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。（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)器的時鐘，從而實(shí)現(xiàn)大小月份自動

7、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74ls138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（AB）+1C1（AB）+1C2（AB）+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時選通30天，當(dāng)AB為10時選通29天,如此可自動調(diào)節(jié)天數(shù)。3.設(shè)計(jì)

8、框圖及電路總圖（1）設(shè)計(jì)框圖（2） 電路總圖（3）實(shí)際接線圖二、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(jì)數(shù)器將置1，表示1月份，如此循環(huán)實(shí)現(xiàn)十二個月份的自動調(diào)節(jié)。模塊電路圖如下：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

9、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.日顯示模塊用兩片十進(jìn)制74ls160芯片通過級聯(lián)(低位74ls160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)。通過對兩片74ls160的置數(shù)端 LOAD的預(yù)置數(shù)，此時低位74ls160的A端置1，低位74ls160的B、C、D端和高位74ls160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。模塊電路圖如下：在實(shí)際電路中，兩片74ls160的置數(shù)端LO

10、AD與數(shù)據(jù)選擇器74ls153的輸出端Y0相連以此開始下個月的計(jì)數(shù)。3.邏輯控制模塊用兩片3線-8線譯碼器74ls138通過級聯(lián)組合成4線-16線譯碼器，其輸入端和74ls161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74ls153的數(shù)據(jù)端A、B引腳，二月由第一片74ls138譯碼器的Y2輸出，通過組合電路分別與數(shù)據(jù)選擇器74ls153的A、B引腳相連。其電路圖如下：4.大小月天數(shù)設(shè)置模塊由三個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74ls160送出，其輸出端分別與數(shù)據(jù)選擇器的地址端1C0、1C1、1C2引腳相連。其電路圖如下：5

11、.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74ls153控制 ，及滿足74ls153的邏輯函數(shù)式1Y=1C0（AB）+1C1（AB）+1C2（AB）+1C3（AB）G，對各個月份選擇對應(yīng)的天數(shù)。此模塊為整個電路的核心，以此實(shí)現(xiàn)大小月份自動調(diào)節(jié)功能。模塊電路圖如下：三、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，領(lǐng)取設(shè)計(jì)電路所需要的各種芯片，并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。準(zhǔn)備好導(dǎo)線并檢測其是否損壞，用蜂鳴器檢測

12、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，并在每個模塊接好后，進(jìn)行模塊電路的測試。將各模塊安裝好以后，再將模塊之間連接起來，待整個電路安裝完成以后，接通實(shí)驗(yàn)臺的電源，觀察電路的運(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)的功能對故障做出分析并改進(jìn)：1、七段數(shù)碼顯示器并不

13、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?；蜻B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、在非手動設(shè)置月份的情況下，月數(shù)與日同時增加。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，日也會增加，再增加一個開關(guān)可以解決此問題，但操作也會隨之變得復(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：沒有對第一片74ls138譯碼器的輸出端Y0引腳進(jìn)行處理。電路改進(jìn)：第一片74

14、ls138譯碼器的輸出端Y0引腳與12月31的與非門組合電路相與，即一旦74ls138譯出0或電路運(yùn)行到12月31就對74ls161置數(shù)0001，即1月。4. 數(shù)碼管按順序顯示數(shù)字但不連續(xù)，掉了幾個數(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。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。同時在這喜悅，郁悶中，自己收獲了不少，對上個學(xué)期所學(xué)的數(shù)字電子技術(shù)這門課程的知識得到了溫習(xí)與鞏固，更進(jìn)一步學(xué)習(xí)了數(shù)電里的知識。知道了怎樣去排除故障，怎樣去處理問題的能力，面對錯誤的調(diào)試結(jié)果，怎樣去拿

15、更好的設(shè)計(jì)方案去解決。這次大小月份自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要的困難在于區(qū)分每個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出最簡形式，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鐘，但同步時鐘也帶來一些問題：如月的設(shè)置問題，日會隨月的設(shè)置一起增加，但多加開關(guān)雖可解決此問題可帶來設(shè)置時操作更麻煩；同步電路在進(jìn)位時出現(xiàn)錯誤，如日對月的進(jìn)位（且月恰好在12月）此時就會出現(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（對于芯片來說就為高電平）

16、。接線時必須很小心因?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手能力，兩個星期的課程設(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，并且有了更深的認(rèn)識，書本上的知識終歸是理論，要想學(xué)到真正的知識還是要通過實(shí)踐。之外，這次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)會了做事要專心，特別是接線的時候，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芯片上去了，或者線接錯管腳了，等到通電時候發(fā)現(xiàn)不對，仔細(xì)一檢查后才發(fā)現(xiàn)是有一個芯片的電源沒接或者哪根線接錯了，之后仔細(xì)想想，要是當(dāng)時接線更加專心一點(diǎn)可能就不會有那么多錯

17、誤了，這樣就可以節(jié)省很多時間。此外，讓我感觸最深的是需要耐心，在接線的時候總是會出現(xiàn)這樣那樣的錯誤，有時候找了半天還找不到，有時候改好了又出現(xiàn)了其他新的奇怪的錯誤，有時候?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，你就會煩躁，一煩躁就會更加找不到錯誤的原因，就可能導(dǎo)致這樣的惡性循環(huán)，最后自然不會做成功。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誤，只有細(xì)心才能節(jié)省時間。還有合作精神也很重要！我們這次課程設(shè)計(jì)是兩個人一組，共同完成一個課題任務(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)時間來干其他事?？墒蔷褪且?yàn)檫@明確的分工

18、而沒有精誠的合作，最后導(dǎo)致我們每個人單獨(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。總之，這次課程設(shè)計(jì)讓我受益匪淺。讓我培養(yǎng)了我嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心的態(tài)度，因?yàn)橐徊涣粜慕泳€就會出錯，要學(xué)會克服線路太多而產(chǎn)生的恐懼心理，保持清晰地思路，細(xì)心地做好每一過程，同時讓我更加的重視團(tuán)結(jié)合作的重要性。以后不論做什么都要專心，耐心，細(xì)心，只有這樣才能把事情做好。六、附錄元器件清單四2輸入與非門74LS00 一片四2輸入正或非門74LS02一片六反相器74LS04 一片四2輸入正與門74LS08 一片三3輸入正與非門 74LS10 兩片雙四輸入正與非門74LS20 一片4線-10線譯碼器 三片5線-8線譯碼器74LS138 兩片雙四選一數(shù)據(jù)選擇器74153 一片十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器74160 兩片十六進(jìn)同步制計(jì)數(shù)器74161 一片八段共陰顯示器 三個試實(shí)驗(yàn)板一塊導(dǎo)線 若干七、參考文獻(xiàn)«數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)» 閻 石編«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)與仿真