星期歷課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

星期歷課程設(shè)計(jì)報(bào)告學(xué)院：信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院班級(jí)：09自動(dòng)化四班學(xué)號(hào)：********姓名：**

設(shè)計(jì)任務(wù)制作一個(gè)簡(jiǎn)易星期歷，也就是讓一個(gè)數(shù)碼管從周一到周日一次循環(huán)顯示；星期歷要有預(yù)置功能，能實(shí)現(xiàn)從“日——6”任意一天開始計(jì)數(shù)并顯示；制作一個(gè)能自動(dòng)產(chǎn)生時(shí)間脈沖的時(shí)間振蕩系統(tǒng)。設(shè)計(jì)難點(diǎn)星期歷的設(shè)計(jì)總體來(lái)講就兩個(gè)難點(diǎn)，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較少，稍加考慮便能解決。一個(gè)是數(shù)碼管的顯示從“6”到“日”的轉(zhuǎn)換，這里用邏輯門就可以輕易解決了；另一個(gè)是實(shí)現(xiàn)預(yù)置的功能，由于我們采用的計(jì)數(shù)器是74LS90，是一個(gè)只能實(shí)現(xiàn)預(yù)置9跟清零的功能，因此預(yù)置的時(shí)候我們采用的是按鍵預(yù)置，也還是比較快捷方便的。設(shè)計(jì)總體概要說(shuō)明1.星期歷的大概設(shè)計(jì)框圖如下所示。 在設(shè)計(jì)時(shí)候先用Proteus在電腦上進(jìn)行了軟件仿真，并且仿真時(shí)候能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)定功能。由于正常來(lái)講數(shù)碼管自加一個(gè)數(shù)的周期是24小時(shí)，周期比較長(zhǎng)，不適合調(diào)試與檢測(cè)。因此本次設(shè)計(jì)時(shí)特意將振蕩器的頻率調(diào)為1Hz，通過(guò)設(shè)置555的電阻跟電容值可以達(dá)到這一要求。將振蕩器的時(shí)鐘脈沖輸送給計(jì)數(shù)器，然后通過(guò)適當(dāng)?shù)倪壿嬮T控制電路檢測(cè)可以控制計(jì)數(shù)器的起始計(jì)數(shù)狀態(tài)，從計(jì)數(shù)器輸出的計(jì)數(shù)狀態(tài)傳輸至譯碼器，通過(guò)譯碼器的譯碼并且驅(qū)動(dòng)七段數(shù)碼管顯示相應(yīng)的計(jì)數(shù)器的狀態(tài)即可。預(yù)置功能的實(shí)現(xiàn)是在預(yù)置環(huán)節(jié)里邊由一個(gè)單刀雙擲開關(guān)將555振蕩器轉(zhuǎn)換為由按鍵控制的脈沖信號(hào)發(fā)生裝置，這樣通過(guò)按鍵和數(shù)碼管的顯示數(shù)值就可以對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置。預(yù)置完成后再將雙擲開關(guān)撥到555多諧振蕩器端，最終數(shù)碼管將按照“日、1、2、3、4、5、6”的規(guī)律循環(huán)顯示。2．整個(gè)電路運(yùn)行情況（附總體設(shè)計(jì)圖見最后）（1）單刀雙擲開關(guān)與下面觸點(diǎn)相連時(shí)。此時(shí)信號(hào)脈沖由多諧振蕩器產(chǎn)生，并且通過(guò)設(shè)置使其輸出為穩(wěn)定的頻率為1HZ的脈沖，再送入計(jì)數(shù)器74LS90，計(jì)數(shù)器以十進(jìn)制進(jìn)行計(jì)數(shù)，并通過(guò)譯碼器顯示到數(shù)碼管上。計(jì)數(shù)到7時(shí)，74LS90的QCQBQA=111，由于星期歷只能顯示星期“1—6”以及“星期日”，所以這里采用了一個(gè)3輸入與門74LS11，輸入端分別與QC、QB、QA相連，將其輸出端與計(jì)數(shù)器的置零端R0（1）、R0（2）相連接，將計(jì)數(shù)器輸出清零。因?yàn)樾枰敵龅氖恰叭铡?，而不?”，所以這里又采用了兩個(gè)二輸入或門（由于實(shí)驗(yàn)室沒找到三輸入或門），輸入端分別與QC、QB、QA相連接，輸出端與譯碼器74LS48的接口連接。此時(shí)輸入低電平，譯碼器輸出全部為高電平，數(shù)碼管顯示為“日”。隨著下一個(gè)脈沖的到來(lái)，計(jì)數(shù)器重新開始計(jì)數(shù)，進(jìn)行“日”到“6”的循環(huán)。（2）單刀雙擲開關(guān)上面觸點(diǎn)相連時(shí)。現(xiàn)在電路系統(tǒng)處于初值預(yù)置狀態(tài)，通過(guò)按動(dòng)按鍵，將向計(jì)數(shù)器發(fā)送脈沖信號(hào)，計(jì)數(shù)器計(jì)逐個(gè)數(shù)，也能通過(guò)譯碼器顯示到數(shù)碼管上。繼續(xù)按動(dòng)，直到數(shù)碼管顯示為預(yù)期的初值為止，然后將開關(guān)在撥回下面觸點(diǎn)計(jì)數(shù)器就恢復(fù)到自動(dòng)產(chǎn)生脈沖并計(jì)數(shù)顯示的狀態(tài)，這樣就完成了星期歷的預(yù)置并讓其繼續(xù)正常工作。器件的選定器件型號(hào)或功能數(shù)量器件型號(hào)或功能數(shù)量74LS90計(jì)數(shù)器174LS48譯碼器174LS11三輸入與門174LS32兩輸入或門1數(shù)碼管（共陰）數(shù)碼顯示1555定時(shí)器產(chǎn)生脈沖1電容0.01uF、1uF各1電阻10K、1M、215K各1雙擲開關(guān)兩路間的切換1按鍵產(chǎn)生脈沖1導(dǎo)線連接若干單元電路設(shè)計(jì)1.555定時(shí)器組成的多諧振蕩器（1）.基本工作原理接通VCC后，VCC經(jīng)R1和R2對(duì)C充電。當(dāng)uc上升到2VCC/3時(shí)，uo=0，T導(dǎo)通，C通過(guò)R2對(duì)T放電，uc下降。當(dāng)uc下降到VCC/3時(shí)，uo又由0變?yōu)?，T截止，VCC又經(jīng)R1和R2對(duì)C充電。如此重復(fù)上述過(guò)程，在輸出端uo產(chǎn)生了連續(xù)的矩形脈沖。振蕩頻率計(jì)算公式：f=1.43/[（R1+2R2）*C]。（2）.仿真電路圖及功能闡述電路中R1、R2分別取1M及215K的電阻，濾波電容C1為0.01uF，充電電容C2取1uF，這樣根據(jù)公式：f=1.43/[（R1+2R2）*C]可計(jì)算出頻率為1Hz，這樣只要接通電源以后555組成的一個(gè)時(shí)間脈沖振蕩器就能工作了，并且用Pro——teus中的示波器測(cè)量顯示頻率就為1Hz，將圖中Q端的輸出引向撥動(dòng)開關(guān)的一側(cè)即可。555組成的定時(shí)器電路圖2.脈沖計(jì)數(shù)電路74LS90是二—五—十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器，它既可以作二進(jìn)制加法器，又可以作五進(jìn)制和十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。連線圖如左圖所示，本題中采用的是90的8421BCD碼輸出計(jì)數(shù)方式，可將B輸入同QA輸出連接，輸入計(jì)數(shù)脈沖可加到輸入A上，此時(shí)輸出就如下面功能表上所要求的那樣。計(jì)數(shù)器正常工作的時(shí)候，當(dāng)QDQCQBQA=0111的時(shí)候，由三輸入與門檢測(cè)到QCQBQA=111這個(gè)狀態(tài)時(shí)候立即反饋到90計(jì)數(shù)器的清零端R0（1）、R0（2），使得計(jì)數(shù)器立即置零，并且7這個(gè)狀態(tài)不能夠輸出（因?yàn)?0是異步置零），這樣就實(shí)現(xiàn)了由90計(jì)數(shù)器構(gòu)成的一個(gè)7進(jìn)制的能夠自啟動(dòng)的計(jì)數(shù)器，但是由于本次要實(shí)現(xiàn)的是“1—6”和“日”的顯示，因此需要將計(jì)數(shù)器狀態(tài)0檢測(cè)到，并且通過(guò)一個(gè)或門能夠?qū)CQBQA=000這個(gè)反饋信號(hào)反饋給74LS48的端口使得在計(jì)數(shù)器的0狀態(tài)時(shí)候數(shù)碼管顯示的是“日”形的。74LS90功能表輸入輸出功能清零置9時(shí)鐘QDQCQBQAR0（1）、R0（2）R9（1）、R9（2）CP1、CP211XX0XX0000清零XX011XX1001置9XX0XX0↓1QA輸出二進(jìn)制計(jì)數(shù)1↓QDQCQB輸出五進(jìn)制計(jì)數(shù)↓QAQDQCQBQA輸出8421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)QD↓QDQCQBQA輸出5421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)11不變保持 74LS90的引腳封裝圖如左圖所示，在進(jìn)行實(shí)物制作的時(shí)候要注意，該芯片的電源跟接地引腳比較特殊，不像普通的集成芯片那樣7是GND，14是VCC，它是5腳接VCC，10腳接GND，并且還有幾個(gè)引腳沒有功能，因此焊接時(shí)候一定要注意別在這出錯(cuò)了。74LS90引腳封裝圖計(jì)數(shù)器開始時(shí)候從“0000”狀態(tài)開始計(jì)數(shù)，然后依次是輸出1—6的8521BCD碼，在數(shù)碼管顯示上邊對(duì)應(yīng)的就是“日—6”的循環(huán)計(jì)數(shù)。3.譯碼及顯示電路（1）.共陰極數(shù)碼管原理圖及引腳圖如左圖所示，共陰極數(shù)碼管的原理圖跟引腳圖。此部?jī)H僅為顯示部分，也就是將計(jì)數(shù)器上的計(jì)數(shù)狀態(tài)比較直觀的反應(yīng)出來(lái)了，讓人們比較直觀的看到。注意共陰極的數(shù)碼管的引腳圖中com口是接GND的，因此在連接仿真跟連接實(shí)物的時(shí)候都要注意不要連接錯(cuò)誤。而其他a—f七個(gè)腳分別與74LS48譯碼器的QAQBQCQDQEQFQG端對(duì)應(yīng)相連即可。共陰極數(shù)碼管原理圖數(shù)碼管引腳圖 （2）.74LS48譯碼器的功能表及引腳圖74LS48功能表74LS48引腳圖 由表可知74LS48芯片是高電平為有效輸出電平，這樣驅(qū)動(dòng)共陰極的數(shù)碼管是配套使用的，只要DCBA輸入端是以8421BCD碼形式輸入的，則在其輸出端是按照其相應(yīng)十進(jìn)制顯示數(shù)碼的對(duì)應(yīng)數(shù)字電平輸出的，反應(yīng)在共陰極數(shù)碼管顯示上邊就是對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)碼。（3）.連接電路圖及分析 注意到本部分用到了兩個(gè)兩輸入的或門，由于實(shí)驗(yàn)室沒有三輸入或門，因此用兩個(gè)來(lái)代替三輸入的一個(gè)，目的是用來(lái)檢測(cè)計(jì)數(shù)器QCQBQA=000這個(gè)狀態(tài)，并且將此低電平信號(hào)輸入到譯碼器的接口，使得譯碼器在此時(shí)的譯碼為七個(gè)高電平H輸出，反映在數(shù)碼管上就是七段都亮了，顯示為“日”字型的樣子。顯示部分電路4．按鍵預(yù)置部分如左圖所示的是本次設(shè)計(jì)的按鍵預(yù)置電路部分，即用把按鍵和振蕩器分別接在雙刀撥動(dòng)開關(guān)的兩端，撥動(dòng)開關(guān)的中間接在計(jì)數(shù)器的輸入脈沖接口。在需要預(yù)置的時(shí)候把開關(guān)撥到與按鍵相連的一端，使得通過(guò)按鍵產(chǎn)生的脈沖可以讓計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)從而達(dá)到預(yù)置的目的。當(dāng)需要讓系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行的時(shí)候就把開關(guān)撥到與振蕩器相連的一端即可，這樣的預(yù)置簡(jiǎn)單實(shí)用，還節(jié)約器件。按鍵預(yù)置部分電路5．其他用到的芯片的原理圖及功能表（1）.74LS11三輸入與門的集成芯片Y=ABC。真值表如下：74LS11引腳圖（2）.74LS3274LS32是四2輸入或門的集成芯片。表達(dá)式為：Y=A+B。74LS32引腳圖74LS32真值表“實(shí)戰(zhàn)”體會(huì)做實(shí)物過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法問(wèn)題一：這次雖不是第一次使用“洞洞板”焊接，但是由于板上的線路都需要自己連接，因此我的實(shí)物做出來(lái)以后不太美觀。問(wèn)題二：剛完成的時(shí)候通上電以后數(shù)碼管沒有任何顯示，但是用萬(wàn)用表測(cè)量能夠檢測(cè)到電路中芯片的一些引腳輸出了電平，由此估計(jì)是數(shù)碼管跟譯碼器的連接出了問(wèn)題，通過(guò)仔細(xì)排查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)是數(shù)碼管的com端在接地的時(shí)候虛焊了（因?yàn)橛檬州p輕一拿那根線就掉了），用烙鐵重新熔了以后再次焊接，結(jié)果數(shù)碼管能夠顯示了。問(wèn)題三：雖然可以顯示了，但是卻不是按照預(yù)期的效果顯示的。這次我茫然了一會(huì)兒，后來(lái)覺得應(yīng)該是計(jì)數(shù)器或者譯碼器的線接錯(cuò)了，結(jié)果在線從中發(fā)現(xiàn)了90計(jì)數(shù)器的6、7引腳短接好了，但是沒有接地，因?yàn)樾酒目漳_是默認(rèn)高電平的，所以計(jì)數(shù)器當(dāng)時(shí)處在了置9的狀態(tài)，由于前邊不知道是因?yàn)樯想娺€是焊接時(shí)候使得數(shù)碼管有兩段不能正常顯示了。因此它在顯示9的時(shí)候并不是九，所以影響了我的這次判定，不過(guò)幸運(yùn)的是最后還是找出了這個(gè)小的失誤。后來(lái)又給換了一個(gè)數(shù)碼管焊接在了旁邊，最后實(shí)現(xiàn)了星期歷的基本功能。2．設(shè)計(jì)心得通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，讓我看到了自己知識(shí)掌握的的程度，發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)還不夠扎實(shí)，必須通過(guò)與實(shí)踐相結(jié)合才能加深對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解，這樣也才能夠達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。在做電路設(shè)計(jì)之前，大量的前期工作是非常必要而且是值得花大量時(shí)間去做的，比如了解芯片的引腳和功能，整體功能模塊的設(shè)計(jì)，在電腦上仿真以及修改，這是一個(gè)相當(dāng)費(fèi)時(shí)間的工作。但是有了這些必備的條件了之后再去進(jìn)行實(shí)物焊接的時(shí)候就會(huì)顯得得心應(yīng)手，尤其是在出了錯(cuò)以后能夠根據(jù)問(wèn)題分析出大概是電路的哪一塊出了問(wèn)題，這在實(shí)際的制作中是具有十分重要的意義的。在連接實(shí)物電路時(shí)，要注意分步完成電路，而不是將所有一起接起來(lái)。結(jié)果當(dāng)把線接好時(shí)，不知道哪里出錯(cuò)，不工作了。由于線接得比較多，人也亂了，很難檢查錯(cuò)誤。調(diào)試后發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際電路制作中存在各種問(wèn)題。因此在實(shí)物焊接的時(shí)候需要自己就分部分在焊接的時(shí)候就得調(diào)試好，省的最后全是線都感覺無(wú)從下手了。