數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計

1、湖南工程學院 課 程 設(shè) 計 課程名稱課程名稱 數(shù)數(shù) 字字 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 課題名稱課題名稱 基于數(shù)字鐘的大小月份自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)基于數(shù)字鐘的大小月份自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) 專專 業(yè)業(yè) xxxxxxxxx 班班 級級 xxxx 學學 號號 2008xxxxxxxx 姓姓 名名 XX 指導教師指導教師 XXX 2011 年年 1 月月 5 日日 湖南工程學院 課程設(shè)計任務書 課程名稱: 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調(diào)節(jié)系統(tǒng)基于數(shù)字鐘的大小月份自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) 專業(yè)班級: XXXXXX 學生姓名: xx 學 號: 2008XXXXXXXXX 指導老師: xxx 審

2、批: 任務書下達日期 2010 年 12 月 27 日星期一 設(shè)計完成日期 2011 年 1 月 5 日星期五 設(shè)計內(nèi)容與設(shè)計要求 一設(shè)計內(nèi)容： 1、設(shè)計一基于數(shù)字鐘的大小月份自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) 要求如下: . 實現(xiàn)大小月份自動調(diào)節(jié)功能。即日期的計數(shù)實現(xiàn) 大月 31 天，小月 30 天，二月 28 天。 2、用 EWB 進行仿真 3、在實驗室組裝實際電路并調(diào)試通過 4、寫出設(shè)計報告 二、設(shè)計要求： 1、思路清晰，給出整體設(shè)計框圖和總電路圖； 2、單元電路設(shè)計，給出具體設(shè)計思路和電路； 3、寫出設(shè)計報告； 主要設(shè)計條件 1提供調(diào)試用實驗室； 2提供調(diào)試用實驗箱和電路所需元件及芯片； 說明書格式 1 課

3、程設(shè)計封面； 2 任務書； 3 說明書目錄； 4 設(shè)計總體思路，基本原理和框圖（總電路圖） ； 5 單元電路設(shè)計（各單元電路圖） ； 6 安裝、調(diào)試步驟； 7 故障分析與電路改進； 8 總結(jié)與體會； 9 附錄（元器件清單） ； 10 參考文獻 11、課程設(shè)計成績評分表 進度安排 第一周星期一 上午 布置任務、講解 星期一 下午-星期二下午 查資料進行設(shè)計 第二周星期一上午 領(lǐng)元件（實驗樓四樓電子實習實驗室） 星期一 下午-星期四下午調(diào)試電路（實驗樓四 樓電子實習實驗室） 星期五 答辯 參考文獻 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)計指導 彭介華編 電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗 陳大欽編 目目 錄錄

4、一一、設(shè)設(shè)計計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)計計框框圖圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . .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 十進制計數(shù)器 .10 74161 十六進制計數(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

5、數(shù)器模塊.13 （二）月計數(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進. . . . . . . . . . .19 八八、總總結(jié)結(jié)與與心心得得體體會會. . . . . . . . . . . . . .20 九九、附附錄錄（元元器器件件清清單單）. . . . . . . . . . .21 十十、參參考考文文獻獻. . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 一一、設(shè)設(shè)計計總總體體思思路路與與基

6、基本本原原理理 本次設(shè)計要求具有大小月份自動調(diào)節(jié)功能，即日計數(shù)器實現(xiàn)大月31 天，小月 30 天，二月 28 天。基于要求可用兩片十進制計數(shù)器 （74160）級聯(lián)構(gòu)成日計數(shù)器，控制置數(shù)端使其每次從01 開始計數(shù) （對應每月第一天是1 號） ;從日計數(shù)器的輸出通過與非門等譯出 31、30、28 這三個信號，再根據(jù)月計數(shù)器的四個輸出端譯碼輸出兩個 控制端控制 74153 的數(shù)據(jù)選通端，選擇譯出的31、30、28 三個信 號，同時月計數(shù)器加1，當月數(shù)為 12 時輸出端用與非門控制其同步 置數(shù)端置 1。 設(shè)計的基本原理為：1、兩片 74160 構(gòu)成日計數(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 的選通輸出信號控制，當日期為31、30 或 28 時， 它們的置數(shù)端會分別為0，置數(shù)后日期低位置為1，高位置為 0。2、16 進制計數(shù)器 74161 構(gòu)成月計數(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、由日計數(shù)器譯碼產(chǎn) 生的 28、30、31 三個信號分別接到74153 數(shù)據(jù)選擇器的 1C0、1C1、1C2,數(shù)據(jù)選擇器的個1G接地，選擇端A、B 與月計數(shù) 器譯碼輸出兩個信號相接，實現(xiàn)BA 在 2 月時輸入為 10；1、3、5、7、8、10、12 月 BA 為 00；4、6、9、11 為 01，以 時鐘 置數(shù)端 輸出 輸入 日計數(shù)器（高） 74153 數(shù)據(jù)選擇 器 控制邏輯 月計數(shù)器脈沖 月顯示 邏輯電路 （28、30、31 天） 日顯

9、示 時鐘 置數(shù)端 輸入 輸出 日計數(shù)器（低） 0001 0000 控制通道選通而實現(xiàn)31、30、28 三種不同月數(shù)。 二二、設(shè)設(shè)計計框框圖圖 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 十進制計數(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 預置數(shù) 保持 保持（但 C=0） 計數(shù) 它的主要功能為： 異步清除：當CLR=0 時，無論有無CLK，計數(shù)器立即清零， QD-QA 均為 0，稱為異步清除。 同步預置：當LOAD=0

10、時，在時鐘脈沖上升沿的作用下， QD=D，QC=C，QB=B，QA=A。 當使能端 ENP=ENT=1 時，計數(shù)器計數(shù)。 鎖存：當使能端ENP=0 或 ENT=0 時，計數(shù)器禁止計數(shù)，為鎖 存狀態(tài)。 74161 十六進制計數(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 預置數(shù) 保持 保持（但 C=0） 計數(shù) 它的主要功能為： 異步清除：當CLR=0 時，無論有無CLK，計數(shù)器立即清零， QD-QA 均為 0，稱為異步清除。 同步預置：當LO

11、AD=0 時，在時鐘脈沖上升沿的作用下， QD=D，QC=C，QB=B，QA=A。 當使能端 ENP=ENT=1 時，計數(shù)器計數(shù)。 鎖存：當使能端ENP=0 或 ENT=0 時，計數(shù)器禁止計數(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 當選通輸入端1G=0 時， 1Y 是 B,A 的四選 1C3、1C2、1C1、1C0 一輸出， BA 組成 11、10、01、00 分別對應 輸出 1C3、1C2、1C1、1C0。利用這一點，另一通路選擇與1 選擇 通路一樣，實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)。 五五、單單元元 電電路路 （一一）日日計計數(shù)數(shù)

12、器器模模塊塊 設(shè)計思路： 采用并行級聯(lián)方式連接兩片74160 作為日計數(shù)器。兩片74160 的 CLK 為同一個脈沖信號（此處采用手動脈沖），高位 74160 的 ENP 由低位 74160 的進位端控制，此為它的進位功能。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， 當置數(shù)數(shù)將從01 開始計數(shù)。其置數(shù)端與74153 的輸出端 Y 相接。 單元電路圖如下： （二二）月月計計數(shù)數(shù)器器模模塊塊 設(shè)計思路： 原理略同日計數(shù)器。采用一片16 進制的 74161 作為月計數(shù)器。 月計數(shù)器的置數(shù)端由其輸出端控制，用與門與輸出端D、C 端連接， 其輸出再

13、和 74153 輸出的反 Y接與非門并將輸出接到置數(shù)端 LOAD ，由此實現(xiàn)了112 位數(shù)與 CLK 同步的循環(huán)。將計數(shù)器的輸 入端 DCBA 接為 0001，由此實現(xiàn)了從1 開始計數(shù)的功能。月計數(shù)器 的 ENT,CLR都接高電平， ENP 接一開關(guān)，實現(xiàn)能手動設(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)計思路： 如圖所示，地址端A、B 分別接 74161 輸出的 D、C、A 經(jīng)過 邏輯電路的兩個輸出，這樣可將三種月份大、小、平月從12 個月 區(qū)分出來。 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） ，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)計思路： 三種置數(shù)日期（ 31、30、28）信號輸出電路：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 通過與非門連接， 當且僅當高位為xx11、低位 0001 時輸出一低電平信號，即31 天； 三十天時將日期高位的BA 接與非門后（此處用一與門加以非門）再 與 31 天的輸出信號相與再做30 天的信號輸出，目的是防止在設(shè)置日 期后若日恰好為31 時其不能正確地輸出置數(shù)信號；28 天的信號則 只用了高位的B 和低位的 D，即 0010、1000

15、 時，利用者兩端接與非 門即可得到 28 天的置數(shù)信號。電路采用同步CLK 信號，所以日期 及月數(shù)都會同步變化。再將得到的三種置數(shù)信號接到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 的邏輯表達式為： A C D+AD；選擇 B 端與引入的 DCA 三端的邏 輯表達式為： ACD。上兩表達式時將1 到 12 月的真值表列出而化 簡的 ,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)取實驗箱子，面包板，以及設(shè)計電路所需要的各種芯片，并 測試各芯片的好壞。 2）將面包板固定在實驗箱中，然后將已測試好的芯片合理的安裝 在面包板上。 3）接通實驗箱的電源，然后在實驗箱中檢測每根導線的好壞，為 接電路做準備。 4）按照已仿真好的電路圖進行分模塊接線，并在每個模塊接好后， 進行模塊電路的測試。 5）將各模塊安裝好以后，再將模塊之間連接起來，待

17、整個電路安 裝完成以后，接通實驗箱的電源，觀察電路的運行情況，看電路能否正 常工作，如果電路不能正常運行，則進行下一步工作調(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）觀察是否與實驗箱接觸，如果接觸將面包板調(diào)整適當高度。 5）檢查導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，對電路的各模塊進行檢查觀察各模 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 導線。 七七、故故障障分分析析 與與電電路路改改進進 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?；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、每個月份均出現(xiàn)為28 天。 分析：此說明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，再進行測試，若出現(xiàn)了 某個為 30 天則是 A 端輸入那部分電路出問題。 3、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

19、， 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。 電電路路改改進進： 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會 此次的數(shù)電電子技術(shù)課程設(shè)計讓我熟悉了很多數(shù)電的知識，特別是 更加熟練的掌握了數(shù)電電路的設(shè)計。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；同步電路在進位時出現(xiàn)錯誤，如日對 月的進位 （且月恰好在12 月）此時就會出現(xiàn)