數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計--基于數(shù)字鐘的大小月份自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計</p><p>　　課程名稱 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) </p><p>　　課題名稱 基于數(shù)字鐘的大小月份自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) </p><p>　　專 業(yè) xxxxxxxxx </p><p>　　班 級 xxxx

2、 </p><p>　　學(xué) 號 2008xxxxxxxx </p><p>　　姓 名 XX </p><p>　　指導(dǎo)教師 XXX </p><p>　　2011年 1 月 5 日</p><p>

3、;<b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　課程名稱: 數(shù) 字 電 子 技 術(shù)</p><p>　　題 目: 基于數(shù)字鐘的大小月份自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)</p><p>　　專業(yè)班級: XXXXXX</p><p>　　學(xué)生姓名: xx</p><p>

4、　　學(xué) 號: 2008XXXXXXXXX</p><p>　　指導(dǎo)老師: xxx</p><p><b>　　審 批:</b></p><p>　　任務(wù)書下達日期 2010年12月27日星期一</p><p>　　設(shè)計完成日期 2011年1月5日星期五</p>

5、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、設(shè)計總體思路與基本原理7</p><p><b>　　二、設(shè)計框圖8</b></p><p>　　三、總電路圖9目錄</p><p>　　第1章 設(shè)計總體思路與基本原理7</p><p>　　1

6、.1 設(shè)計總體思路7</p><p>　　1.2 基本原理7</p><p>　　1.2.1 月份顯示器7</p><p>　　1.2.2 日顯示器8</p><p>　　1.2.3 控制調(diào)節(jié)電路8</p><p>　　1.3 總體設(shè)計簡圖及電路總圖9</p><p>　　

7、1.3.1 總體設(shè)計簡圖9</p><p>　　1.3.2 電路總圖：9</p><p>　　第2章 單元電路的設(shè)計11</p><p>　　2.1 計數(shù)顯示器電路11</p><p>　　2.1.1 計數(shù)顯示器主要元件11</p><p>　　2.1.2 12月計數(shù)顯示電路11</p

8、><p>　　2.1.3 31天計數(shù)顯示器電路12</p><p>　　2.1.4 30天顯示計數(shù)器電路13</p><p>　　2.1.5 29天計數(shù)顯示電路14</p><p>　　2.2 控制調(diào)節(jié)電路15</p><p>　　2.2.1 3線-8線譯碼器15</p><p

9、>　　2.2.2 74LS153數(shù)據(jù)選擇器16</p><p>　　第3章 安裝、調(diào)試步驟與故障診斷18</p><p>　　堤4章 故障分析與電路改進20</p><p>　　第5章 總結(jié)與體會21</p><p><b>　　第6章 附錄23</b></p><p>　　6

10、.1 元件清單23</p><p>　　6.2 參考文獻23</p><p>　　第7章 電氣與信息工程系課程設(shè)計評分表24</p><p>　　四、主要芯片功能介紹10</p><p>　　74160十進制計數(shù)器10</p><p>　　74161十六進制計數(shù)器11</p><p&

11、gt;　　74153八選一數(shù)據(jù)選擇器12</p><p><b>　　五、單元電路13</b></p><p>　?。ㄒ唬┤沼嫈?shù)器模塊13</p><p>　　（二）月計數(shù)器模塊14</p><p>　?。ㄈ?shù)據(jù)選擇器模塊15</p><p>　　（四）控制模塊16</p>

12、;<p>　　六、安裝與調(diào)試18</p><p>　　七、故障分析與電路改進19</p><p>　　八、總結(jié)與心得體會20</p><p>　　九、附錄（元器件清單）21</p><p><b>　　十、參考文獻21</b></p><p>　　一、設(shè)計總體思路與基本原理

13、</p><p>　　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?；谝罂捎脙善M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(yīng)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(dāng)

14、月數(shù)為12時輸出端用與非門控制其同步置數(shù)端置1。 </p><p>　　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）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

15、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(dāng)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

16、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0</p><p><b>　　二、設(shè)計框圖</b></p><p><b>　　圖1</b></

17、p><p><b>　　三、總電路圖</b></p><p>　　四、主要芯片功能介紹</p><p>　　74160十進制計數(shù)器</p><p>　　(1)74160的引線圖如下圖所示</p><p>　　(2)74160的功能表</p><p><b>　　它的主

18、要功能為：</b></p><p>　　異步清除：當(dāng)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。</p><p>　　同步預(yù)置：當(dāng)LOAD′=0時，在時鐘脈沖上升沿的作用下，QD=D，QC=C，QB=B，QA=A。</p><p>　　當(dāng)使能端ENP=ENT=1時，計數(shù)器計數(shù)。</p><p>

19、　　鎖存：當(dāng)使能端ENP=0或ENT=0時，計數(shù)器禁止計數(shù)，為鎖存狀態(tài)。</p><p>　　74161十六進制計數(shù)器</p><p>　　(1)74161的引線圖與74160基本一致（略）</p><p>　　(2)74161的功能表</p><p><b>　　它的主要功能為：</b></p><

20、p>　　異步清除：當(dāng)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。</p><p>　　同步預(yù)置：當(dāng)LOAD′=0時，在時鐘脈沖上升沿的作用下，QD=D，QC=C，QB=B，QA=A。</p><p>　　當(dāng)使能端ENP=ENT=1時，計數(shù)器計數(shù)。</p><p>　　鎖存：當(dāng)使能端ENP=0或ENT=0時，計數(shù)器禁止計數(shù)，為

21、鎖存狀態(tài)。</p><p>　　74153雙四選一數(shù)據(jù)選擇器</p><p>　　(1)74153的引線圖如下圖所示</p><p>　　(2)74153的功能表</p><p>　　當(dāng)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(yīng)輸出1C3、1C2、1C1、1C0。利用

22、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)。</p><p><b>　　五、單元電路</b></p><p><b>　?。ㄒ唬┤沼嫈?shù)器模塊</b></p><p><b>　　設(shè)計思路：</b></p><p>　　采用并行級聯(lián)方式連接兩片74160作為日計數(shù)器

23、。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(dāng)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。</p><p><b>　　單元電路圖如下：</b></p><p><b>　

24、?。ǘ┰掠嫈?shù)器模塊</b></p><p><b>　　設(shè)計思路：</b></p><p>　　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1~12位數(shù)與CLK同步的循環(huán)。將計數(shù)器的輸入端DCBA接為

25、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。</p><p><b>　　單元電路圖如下：</b></p><p>　　LED數(shù)碼管依次顯示的數(shù)字：</p><p>　?。ㄈ?shù)據(jù)選擇器模塊</p><p><b>　　設(shè)計思路：</b

26、></p><p>　　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、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。</p><p><b>　　單元電路圖如下：</b></p>

27、;<p><b>　?。ㄋ模┛刂颇K</b></p><p><b>　　設(shè)計思路：</b></p><p>　　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(dāng)且僅當(dāng)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

28、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：</p>&

29、lt;p>　　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：A'C'D'。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)不須考慮：</p><p><b>

30、　　此電路如下：</b></p><p><b>　　六、安裝與調(diào)試</b></p><p><b>　?。?）安裝</b></p><p>　　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。</p><p>　　2）將面包板固定在實驗箱中，然后將已測試好的

31、芯片合理的安裝在面包板上。</p><p>　　3）接通實驗箱的電源，然后在實驗箱中檢測每根導(dǎo)線的好壞，為接電路做準(zhǔn)備。</p><p>　　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。</p><p>　　5）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，接通實驗箱的電源，觀察電路的運行情況，看電路能否正常工

32、作，如果電路不能正常運行，則進行下一步工作——調(diào)試。</p><p><b>　?。?）調(diào)試</b></p><p>　　1）檢查所用的兩片七段顯示器是否是好的。</p><p>　　2）檢查面包板上的芯片是否與面包板接觸良好。</p><p>　　3）檢查各芯片的電源和地是否接完整。</p><p&

33、gt;　　4）觀察是否與實驗箱接觸，如果接觸將面包板調(diào)整適當(dāng)高度。</p><p>　　5）檢查導(dǎo)線是否與面包板接觸不良。</p><p>　　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。</p><p>　　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?qū)Ь€。</p><p>　　七、故障分析與電路

34、改進</p><p><b>　　部分故障分析：</b></p><p>　　1、七段數(shù)碼顯示器并不是按照電路的要求顯示。</p><p>　　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。</p><p>　　2、每個月

35、份均出現(xiàn)為28天。</p><p>　　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。</p><p>　　3、在非手動設(shè)置月份的情況下，月數(shù)與日同時增加。</p><p>　　分析：說明

36、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。</p><p><b>　　電路改進：</b></p><p>　　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。</p><p>

37、<b>　　八、總結(jié)與心得體會</b></p><p>　　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)

38、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)月先變?yōu)?再加1即為2月，或者仍為12月。</p><p>　　在實際接線中問題比理論設(shè)計更難，因為面包板及導(dǎo)線用得過久，很多線里面已經(jīng)斷了，面包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）。接線時必須很小心因為線較多很容易搞混。</p>

39、<p>　　數(shù)電設(shè)計不僅考查了數(shù)電理論設(shè)計能力而且增加我們的動手能力，使我受益很大，溫習(xí)了上學(xué)期學(xué)的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)。</p><p>　　九、附錄（元器件清單）</p><p>　　1、74160 兩片</p><p>　　2、74161 一片</p><p>　　3、741

40、53 一片</p><p>　　4、7404 一片</p><p>　　5、7408 一片</p><p>　　6、7410 一片</p><p>　　7、7400 兩片</p><p&

41、gt;<b>　　十、參考文獻</b></p><p>　　«數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)» 周良權(quán)編</p><p>　　«電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)» 彭介華編</p><p>　　«電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗» 陳大欽編</p><p>　　電氣與信息工程系課程

42、設(shè)計評分表</p><p>　　指導(dǎo)教師簽名：________________</p><p>　　日 期：________________ </p><p>　　注：①表中標(biāo)*號項目是硬件制作或軟件編程類課題必填內(nèi)容；</p><p>　?、诖吮硌b訂在課程設(shè)計說明書的最后一頁。課程設(shè)計說明書裝訂順序：封面、任務(wù)書、目錄、正文