數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

1、湖南工程學(xué)院 課 程 設(shè) 計(jì) 課程名稱(chēng)課程名稱(chēng) 數(shù)數(shù) 字字 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 課題名稱(chēng)課題名稱(chēng) 基于數(shù)字鐘的大小月份自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)基于數(shù)字鐘的大小月份自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 專(zhuān)專(zhuān) 業(yè)業(yè) xxxxxxxxx 班班 級(jí)級(jí) xxxx 學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào) 2008xxxxxxxx 姓姓 名名 XX 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 XXX 2011 年年 1 月月 5 日日 湖南工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 課程名稱(chēng): 數(shù)數(shù) 字字 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 題 目: 基于數(shù)字鐘的大小月份自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)基于數(shù)字鐘的大小月份自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 專(zhuān)業(yè)班級(jí): XXXXXX 學(xué)生姓名: xx 學(xué) 號(hào): 2008XXXXXXXXX 指導(dǎo)老師: xxx 審

2、批: 任務(wù)書(shū)下達(dá)日期 2010 年 12 月 27 日星期一 設(shè)計(jì)完成日期 2011 年 1 月 5 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，小月 30 天，二月 28 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(guò) 4、寫(xiě)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(xiě)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(shuō)明書(shū)格式 1 課

3、程設(shè)計(jì)封面； 2 任務(wù)書(shū)； 3 說(shuō)明書(shū)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 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 目目 錄錄

4、一一、設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)總總體體思思路路與與基基本本原原理理. . . . . . . . .7 二二、設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)框框圖圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 三三、總總電電路路圖圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 四四、主主要要芯芯片片功功能能介介紹紹. . . . . . . . . . . . .10 74160 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 .10 74161 十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器 .11 74153 八選一數(shù)據(jù)選擇器.12 五五、單單元元電電路路. . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 （一）日計(jì)

5、數(shù)器模塊.13 （二）月計(jì)數(shù)器模塊.14 （三）數(shù)據(jù)選擇器模塊.15 （四）控制模塊.16 六六、安安裝裝與與調(diào)調(diào)試試. . . . . . . . . . . . . . . . .18 七七、故故障障分分析析 與與電電路路改改進(jìn)進(jìn). . . . . . . . . . .19 八八、總總結(jié)結(jié)與與心心得得體體會(huì)會(huì). . . . . . . . . . . . . .20 九九、附附錄錄（元元器器件件清清單單）. . . . . . . . . . .21 十十、參參考考文文獻(xiàn)獻(xiàn). . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 一一、設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)總總體體思思路路與與基

6、基本本原原理理 本次設(shè)計(jì)要求具有大小月份自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，即日計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)大月31 天，小月 30 天，二月 28 天?；谝罂捎脙善M(jìn)制計(jì)數(shù)器 （74160）級(jí)聯(lián)構(gòu)成日計(jì)數(shù)器，控制置數(shù)端使其每次從01 開(kāi)始計(jì)數(shù) （對(duì)應(yīng)每月第一天是1 號(hào)） ;從日計(jì)數(shù)器的輸出通過(guò)與非門(mén)等譯出 31、30、28 這三個(gè)信號(hào)，再根據(jù)月計(jì)數(shù)器的四個(gè)輸出端譯碼輸出兩個(gè) 控制端控制 74153 的數(shù)據(jù)選通端，選擇譯出的31、30、28 三個(gè)信 號(hào)，同時(shí)月計(jì)數(shù)器加1，當(dāng)月數(shù)為 12 時(shí)輸出端用與非門(mén)控制其同步 置數(shù)端置 1。 設(shè)計(jì)的基本原理為：1、兩片 74160 構(gòu)成日計(jì)數(shù)器， 74160（1）為高位片， 74160（2

7、）為低位片，兩片74160 的同步脈 沖，清零端 CLR 都接高電平（不清零） ，74160（2）的 D、C、B、A 置數(shù)端為 0001，74160（1）的 D、C、B、A 置數(shù)端為 0000，74160（2）的使能端 ENP、ENT 接高電平，其進(jìn)位端RCO 接 到 74160（1）的使能端 ENP，ENT 接高，兩片 74160 的置數(shù)端接到 一起，由 74153 的選通輸出信號(hào)控制，當(dāng)日期為31、30 或 28 時(shí)， 它們的置數(shù)端會(huì)分別為0，置數(shù)后日期低位置為1，高位置為 0。2、16 進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74161 構(gòu)成月計(jì)數(shù)器，其脈沖與74160 的脈 沖是同步的，使能端ENT、A、CLR

8、接高電平， ENP 接 74160 置數(shù)端 的反，即在日置數(shù)時(shí)月份加1，其置數(shù)輸入為0001，置數(shù)端 LOAD 由它的輸出端譯碼控制，即在12 月后置 1。3、由日計(jì)數(shù)器譯碼產(chǎn) 生的 28、30、31 三個(gè)信號(hào)分別接到74153 數(shù)據(jù)選擇器的 1C0、1C1、1C2,數(shù)據(jù)選擇器的個(gè)1G接地，選擇端A、B 與月計(jì)數(shù) 器譯碼輸出兩個(gè)信號(hào)相接，實(shí)現(xiàn)BA 在 2 月時(shí)輸入為 10；1、3、5、7、8、10、12 月 BA 為 00；4、6、9、11 為 01，以 時(shí)鐘 置數(shù)端 輸出 輸入 日計(jì)數(shù)器（高） 74153 數(shù)據(jù)選擇 器 控制邏輯 月計(jì)數(shù)器脈沖 月顯示 邏輯電路 （28、30、31 天） 日顯

9、示 時(shí)鐘 置數(shù)端 輸入 輸出 日計(jì)數(shù)器（低） 0001 0000 控制通道選通而實(shí)現(xiàn)31、30、28 三種不同月數(shù)。 二二、設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)框框圖圖 圖 1 三三、總總電電路路圖圖 四四、主主要要芯芯片片功功能能介介紹紹 74160 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 (1)74160 的引線圖如下圖所示 (2)74160 的功能表 CLK CLRLOAD ENP ENT工作狀態(tài) 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 置零 預(yù)置數(shù) 保持 保持（但 C=0） 計(jì)數(shù) 它的主要功能為： 異步清除：當(dāng)CLR=0 時(shí)，無(wú)論有無(wú)CLK，計(jì)數(shù)器立即清零， QD-QA 均為 0，稱(chēng)為異步清除。 同步預(yù)置：當(dāng)LOAD=0

10、時(shí)，在時(shí)鐘脈沖上升沿的作用下， QD=D，QC=C，QB=B，QA=A。 當(dāng)使能端 ENP=ENT=1 時(shí)，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。 鎖存：當(dāng)使能端ENP=0 或 ENT=0 時(shí)，計(jì)數(shù)器禁止計(jì)數(shù)，為鎖 存狀態(tài)。 74161 十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器 (1)74161 的引線圖與 74160 基本一致 （略） (2)74161 的功能表 CLK CLRLOAD ENP ENT工作狀態(tài) 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 置零 預(yù)置數(shù) 保持 保持（但 C=0） 計(jì)數(shù) 它的主要功能為： 異步清除：當(dāng)CLR=0 時(shí)，無(wú)論有無(wú)CLK，計(jì)數(shù)器立即清零， QD-QA 均為 0，稱(chēng)為異步清除。 同步預(yù)置：當(dāng)LO

11、AD=0 時(shí)，在時(shí)鐘脈沖上升沿的作用下， QD=D，QC=C，QB=B，QA=A。 當(dāng)使能端 ENP=ENT=1 時(shí)，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。 鎖存：當(dāng)使能端ENP=0 或 ENT=0 時(shí)，計(jì)數(shù)器禁止計(jì)數(shù)，為鎖存 狀態(tài)。 74153 雙四選一數(shù)據(jù)選擇器 (1)74153 的引線圖如下圖所示 (2)74153 的功能表 當(dāng)選通輸入端1G=0 時(shí)， 1Y 是 B,A 的四選 1C3、1C2、1C1、1C0 一輸出， BA 組成 11、10、01、00 分別對(duì)應(yīng) 輸出 1C3、1C2、1C1、1C0。利用這一點(diǎn)，另一通路選擇與1 選擇 通路一樣，實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)。 五五、單單元元 電電路路 （一一）日日計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)

12、器器模模塊塊 設(shè)計(jì)思路： 采用并行級(jí)聯(lián)方式連接兩片74160 作為日計(jì)數(shù)器。兩片74160 的 CLK 為同一個(gè)脈沖信號(hào)（此處采用手動(dòng)脈沖），高位 74160 的 ENP 由低位 74160 的進(jìn)位端控制，此為它的進(jìn)位功能。高位的輸入端 DCBA 為 0000，低位的 DCBA 為 0001，低位的輸入端D0 接高電平， 當(dāng)置數(shù)數(shù)將從01 開(kāi)始計(jì)數(shù)。其置數(shù)端與74153 的輸出端 Y 相接。 單元電路圖如下： （二二）月月計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器模模塊塊 設(shè)計(jì)思路： 原理略同日計(jì)數(shù)器。采用一片16 進(jìn)制的 74161 作為月計(jì)數(shù)器。 月計(jì)數(shù)器的置數(shù)端由其輸出端控制，用與門(mén)與輸出端D、C 端連接， 其輸出再

13、和 74153 輸出的反 Y接與非門(mén)并將輸出接到置數(shù)端 LOAD ，由此實(shí)現(xiàn)了112 位數(shù)與 CLK 同步的循環(huán)。將計(jì)數(shù)器的輸 入端 DCBA 接為 0001，由此實(shí)現(xiàn)了從1 開(kāi)始計(jì)數(shù)的功能。月計(jì)數(shù)器 的 ENT,CLR都接高電平， ENP 接一開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)能手動(dòng)設(shè)置月份。 單元電路圖如下： LED 數(shù)碼管依次顯示的數(shù)字： （三三）數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)選選擇擇器器模模塊塊 設(shè)計(jì)思路： 如圖所示，地址端A、B 分別接 74161 輸出的 D、C、A 經(jīng)過(guò) 邏輯電路的兩個(gè)輸出，這樣可將三種月份大、小、平月從12 個(gè)月 區(qū)分出來(lái)。 153 的 1C2、1C1、1C0 分別接從日期顯示引出的三條邏 輯電路（ 28、

14、30、31 三種月的天數(shù)信號(hào)） ，Y 傳輸給日置數(shù)端， Y 接到月的 ENP 端。 單元電路圖如下： （四四）控控制制模模塊塊 設(shè)計(jì)思路： 三種置數(shù)日期（ 31、30、28）信號(hào)輸出電路：為了找出三種月份 的特殊天數(shù)，日期顯示的低位的A 及高位的 B、A 通過(guò)與非門(mén)連接， 當(dāng)且僅當(dāng)高位為xx11、低位 0001 時(shí)輸出一低電平信號(hào)，即31 天； 三十天時(shí)將日期高位的BA 接與非門(mén)后（此處用一與門(mén)加以非門(mén)）再 與 31 天的輸出信號(hào)相與再做30 天的信號(hào)輸出，目的是防止在設(shè)置日 期后若日恰好為31 時(shí)其不能正確地輸出置數(shù)信號(hào)；28 天的信號(hào)則 只用了高位的B 和低位的 D，即 0010、1000

15、 時(shí)，利用者兩端接與非 門(mén)即可得到 28 天的置數(shù)信號(hào)。電路采用同步CLK 信號(hào)，所以日期 及月數(shù)都會(huì)同步變化。再將得到的三種置數(shù)信號(hào)接到74153 的 1C2、1C1、1C0，它們有 153 的 AB 選擇端控制。下圖為此部分的邏 輯電路圖： 三種天數(shù)的選擇電路：從與計(jì)數(shù)器的D、C、A 三端引線接入 大小月份判斷邏輯電路中，74153 的選擇 A 端與引入的 DCA 三端 的邏輯表達(dá)式為： A C D+AD；選擇 B 端與引入的 DCA 三端的邏 輯表達(dá)式為： ACD。上兩表達(dá)式時(shí)將1 到 12 月的真值表列出而化 簡(jiǎn)的 ,31 天的為 00,30 天的為 01,28 天為 10，其他月數(shù)不

16、須考慮： 月數(shù)BA月數(shù)BA 000100011100 001010100000 001100100101 010001101000 010100101101 011001110000 此電路如下： 六六、安安裝裝與與調(diào)調(diào)試試 （1）安裝 1）領(lǐng)取實(shí)驗(yàn)箱子，面包板，以及設(shè)計(jì)電路所需要的各種芯片，并 測(cè)試各芯片的好壞。 2）將面包板固定在實(shí)驗(yàn)箱中，然后將已測(cè)試好的芯片合理的安裝 在面包板上。 3）接通實(shí)驗(yàn)箱的電源，然后在實(shí)驗(yàn)箱中檢測(cè)每根導(dǎo)線的好壞，為 接電路做準(zhǔn)備。 4）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。 5）將各模塊安裝好以后，再將模塊之間連接起來(lái)，待

17、整個(gè)電路安 裝完成以后，接通實(shí)驗(yàn)箱的電源，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）檢查所用的兩片七段顯示器是否是好的。 2）檢查面包板上的芯片是否與面包板接觸良好。 3）檢查各芯片的電源和地是否接完整。 4）觀察是否與實(shí)驗(yàn)箱接觸，如果接觸將面包板調(diào)整適當(dāng)高度。 5）檢查導(dǎo)線是否與面包板接觸不良。 6）利用發(fā)光二極管為狀態(tài)燈，對(duì)電路的各模塊進(jìn)行檢查觀察各模 塊電路是否正常。 7）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 導(dǎo)線。 七七、故故障障分分析析 與與電電路路改改進(jìn)進(jìn) 部分故障分析：部分故障分析： 1、七段數(shù)碼顯示

18、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(guò)換線處理 其初始化及之后都能正確顯示。 2、每個(gè)月份均出現(xiàn)為28 天。 分析：此說(shuō)明74153 的 BA 選擇端置為 10，先將它的 B 端直接接 低電平，再接通調(diào)試，若仍為28 天說(shuō)明與 B 連接的這段線出現(xiàn)斷路， 換線即可；若為一直31 天將 A 端接高電平，再進(jìn)行測(cè)試，若出現(xiàn)了 某個(gè)為 30 天則是 A 端輸入那部分電路出問(wèn)題。 3、在非手動(dòng)設(shè)置月份的情況下，月數(shù)與日同時(shí)增加。 分析：說(shuō)明 74161 的 ENP 為高電平，檢查與此連接的線是否斷路

19、， 若不是則檢查非門(mén)（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。 電電路路改改進(jìn)進(jìn)： 在設(shè)置月份時(shí)，日也會(huì)增加，再增加一個(gè)開(kāi)關(guān)可以解決此問(wèn)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。 八八、總總結(jié)結(jié)與與心心得得體體會(huì)會(huì) 此次的數(shù)電電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)讓我熟悉了很多數(shù)電的知識(shí)，特別是 更加熟練的掌握了數(shù)電電路的設(shè)計(jì)。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(xiě)出 真值表并化簡(jiǎn)出最簡(jiǎn)形式，并以此連接與非門(mén)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(lái)一些問(wèn) 題：如月的設(shè)置問(wèn)題，日會(huì)隨月的設(shè)置一起增加，但多加開(kāi)關(guān)雖可解決 此問(wèn)題可帶來(lái)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)