數(shù)電課程設(shè)計(jì)——大小月份自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì)</p><p>　　課程名稱 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) </p><p>　　課題名稱 大小月份自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng) </p><p>　　專 業(yè) 電 子 科 學(xué) 與 技 術(shù) </p><p>　　班 級(jí) </p>&

2、lt;p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2013年 9月 27日</p><p><b>　　目 錄</b></p>

3、<p>　　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</p><p>　　1.設(shè)計(jì)總體思路1</p><p><b>　　2.基本原理2</b></p><p>　　3.設(shè)計(jì)框圖及電路總圖3</p><p>　　二、單元電路設(shè)計(jì)（各模塊電路圖）5</p><p>

4、<b>　　1.月顯示模塊5</b></p><p><b>　　2.日顯示模塊6</b></p><p>　　3.邏輯控制模塊7</p><p>　　4.大小月天數(shù)設(shè)置模塊8</p><p>　　5.數(shù)據(jù)選擇模塊9</p><p>　　三、安裝、調(diào)試步驟10&l

5、t;/p><p><b>　　1.安裝10</b></p><p><b>　　2.調(diào)試11</b></p><p>　　四、故障分析與電路改進(jìn)11</p><p>　　五、總結(jié)與體會(huì)13</p><p><b>　　六、附錄16</b></

6、p><p><b>　　七、參考文獻(xiàn)16</b></p><p>　　一、設(shè)計(jì)總體思路，基本原理和設(shè)計(jì)框圖（總電路圖）</p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)總體思路</b></p><p>　　此設(shè)計(jì)為大小月份自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即自動(dòng)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(dòng)調(diào)節(jié)。該

7、系統(tǒng)分成四模塊，第一個(gè)模塊為月顯示模塊，第二個(gè)模塊為控制邏輯電路，第三個(gè)模塊為數(shù)據(jù)選擇電路，第四個(gè)模塊為日期顯示電路，第五個(gè)模塊為大小月份天數(shù)設(shè)置模塊。</p><p>　　為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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；日期的顯示可由兩片數(shù)碼管顯示器組成，由兩片74ls160級(jí)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

8、日期計(jì)數(shù)器的置數(shù)端及月份計(jì)數(shù)器的時(shí)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(dòng)調(diào)節(jié)功能。</p><p>　　此外通過一個(gè)單刀開關(guān)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)月份大小。單刀開關(guān)通過一個(gè)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(dòng)調(diào)節(jié)月份時(shí)，按下開關(guān)接地，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)月份大小功能。</p><p><b

9、>　　2.基本原理</b></p><p><b>　?。?）計(jì)數(shù)顯示電路</b></p><p>　　“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月份的自動(dòng)調(diào)節(jié)，并通過數(shù)碼管顯示出來。</p><p>　　“日計(jì)數(shù)器” 采用兩片級(jí)聯(lián)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160同步預(yù)置數(shù)（高位

10、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(duì)應(yīng)每月第一天是1號(hào)）。</p><p>　　計(jì)數(shù)脈沖由實(shí)驗(yàn)儀上標(biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)源提供，并通過試驗(yàn)儀上的譯碼顯示器顯示出來。</p><p><b>　?。?）控制調(diào)節(jié)電路</b></p><p>　　當(dāng)邏輯電路從日計(jì)數(shù)器的輸出端譯出29、30、31三個(gè)信號(hào)送入數(shù)據(jù)選擇器數(shù)

11、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(hào)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(shí)鐘，從而實(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(hào)，通過組合邏輯電路將要顯示的月份所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)送入74ls153數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)

12、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（A′B′）+1C1（AB′）+1C2（A′B）+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(shí)選通30天，當(dāng)AB為10時(shí)選通29天,如此可自動(dòng)調(diào)節(jié)天數(shù)。</p><p>

13、　　3.設(shè)計(jì)框圖及電路總圖</p><p><b>　?。?）設(shè)計(jì)框圖</b></p><p><b>　　電路總圖</b></p><p><b>　?。?）實(shí)際接線圖</b></p><p>　　二、單元電路設(shè)計(jì)（各模塊電路圖）</p><p>&l

14、t;b>　　1.月顯示模塊</b></p><p>　　用一塊十六進(jìn)制74ls161芯片和一個(gè)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(duì)74ls161的置數(shù)端 LOAD＇的預(yù)置數(shù)，此時(shí)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(gè)輸入脈沖信號(hào)（11月份）來時(shí)經(jīng)與非門產(chǎn)生低電平信號(hào)，待第12個(gè)脈沖信號(hào)（12月份）來

15、時(shí)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(gè)月份的自動(dòng)調(diào)節(jié)。</p><p><b>　　模塊電路圖如下：</b></p><p>　　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(shí)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(gè)引腳接31天的輸出經(jīng)反

16、向后的輸出端，這樣才會(huì)避免出現(xiàn)13月。</p><p><b>　　2.日顯示模塊</b></p><p>　　用兩片十進(jìn)制74ls160芯片通過級(jí)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(duì)兩片74ls160的置數(shù)端 LOAD＇的預(yù)置數(shù)，此時(shí)低位74ls160的A端置1，低位74ls160的B、C、D端和高位74ls16

17、0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(hào)。</p><p><b>　　模塊電路圖如下：</b></p><p>　　在實(shí)際電路中，兩片74ls160的置數(shù)端LOAD＇與數(shù)據(jù)選擇器74ls153的輸出端Y0相連以此開始下個(gè)月的計(jì)數(shù)。</p><p><b>　　3.邏輯控制模塊 </b>

18、</p><p>　　用兩片3線-8線譯碼器74ls138通過級(jí)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：</p><p>　　4.大小月天數(shù)設(shè)置模塊</p>

19、<p>　　由三個(gè)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：</p><p><b>　　5.數(shù)據(jù)選擇模塊</b></p><p>　　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

20、 ，及滿足74ls153的邏輯函數(shù)式1Y=[1C0（A′B′）+1C1（AB′）+1C2（A′B）+1C3（AB）]G′，對(duì)各個(gè)月份選擇對(duì)應(yīng)的天數(shù)。此模塊為整個(gè)電路的核心，以此實(shí)現(xiàn)大小月份自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。</p><p><b>　　模塊電路圖如下：</b></p><p><b>　　三、安裝、調(diào)試步驟</b></p><p&

21、gt;<b>　　1.安裝</b></p><p><b>　　電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　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。</p><p><b>　　安裝前準(zhǔn)備</b></p><p>　　選取實(shí)驗(yàn)臺(tái)，領(lǐng)取設(shè)

22、計(jì)電路所需要的各種芯片，并用芯片檢測(cè)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(cè)其是否損壞，用蜂鳴器檢測(cè)其是否是斷線。</p><p><b>　　安裝</b></p><p>　　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。</p><p>　　將各模塊安裝好以后，再將模塊之間連

23、接起來，待整個(gè)電路安裝完成以后，接通實(shí)驗(yàn)臺(tái)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。</p><p><b>　　2.調(diào)試</b></p><p>　?。?）檢查所用的三片七段顯示器（數(shù)碼管）是否是好的。</p><p>　　（2）檢查實(shí)驗(yàn)板的芯片是否與實(shí)驗(yàn)板接觸良好。</p>

24、<p>　?。?）檢查各芯片的電源和地是否接完整。</p><p>　　（4）檢查導(dǎo)線是否與實(shí)驗(yàn)板接觸不良。</p><p>　　（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€。</p><p>　　四、故障分析與電路改進(jìn)</p><p>　　以電路所需實(shí)現(xiàn)的功能對(duì)故障做出分析并改進(jìn)：</p>&l

25、t;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常或連接是否穩(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、在非手動(dòng)設(shè)置月份的情況下，月數(shù)與日同時(shí)增加。</p><p>　　分析：說明74161的ENP為高電平，檢查與此

26、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>　　電路改進(jìn)：在設(shè)置月份時(shí)，日也會(huì)增加，再增加一個(gè)開關(guān)可以解決此問題，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。</p><p><b>　　月份是從0開始的</b></p><p>　　分析：沒有對(duì)第一

27、片74ls138譯碼器的輸出端Y0引腳進(jìn)行處理。</p><p>　　電路改進(jìn)：第一片74ls138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(duì)74ls161置數(shù)0001，即1月。</p><p>　　數(shù)碼管按順序顯示數(shù)字但不連續(xù)，掉了幾個(gè)數(shù)字。</p><p>　　分析：實(shí)驗(yàn)板有故障，板子背后的線路可

28、能有掉線或松動(dòng)。經(jīng)過換實(shí)驗(yàn)板處理可得到正確結(jié)果。</p><p><b>　　五、總結(jié)與體會(huì)</b></p><p>　　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(shí)在這喜悅，郁悶中，自己收獲了不少，對(duì)上個(gè)學(xué)期所學(xué)的數(shù)字電子技術(shù)這門課程的知識(shí)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(shí)。知道了怎樣去排除故障，

29、怎樣去處理問題的能力，面對(duì)錯(cuò)誤的調(diào)試結(jié)果，怎樣去拿更好的設(shè)計(jì)方案去解決。</p><p>　　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出真值表并化簡(jiǎn)出最簡(jiǎn)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(shí)鐘，但同步時(shí)鐘也帶來一些問題：如月的設(shè)置問題，日會(huì)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(shí)操作更麻煩；同步電路在進(jìn)位時(shí)出

30、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)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(duì)于芯片來說就為高電平）。接線時(shí)必須很小心因?yàn)榫€較多很容易搞混。</p><p>　　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(dòng)手能力，兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)讓學(xué)到了很多東西。&l

31、t;/p><p>　　首先，因?yàn)閿?shù)電我們是上個(gè)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(shí)，并且有了更深的認(rèn)識(shí)，書本上的知識(shí)終歸是理論，要想學(xué)到真正的知識(shí)還是要通過實(shí)踐。</p><p>　　之外，這次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)了做事要專心，特別是接線的時(shí)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(gè)芯片上去了，或者線接錯(cuò)管腳了，等到通電時(shí)候發(fā)現(xiàn)不對(duì)，仔

32、細(xì)一檢查后才發(fā)現(xiàn)是有一個(gè)芯片的電源沒接或者哪根線接錯(cuò)了，之后仔細(xì)想想，要是當(dāng)時(shí)接線更加專心一點(diǎn)可能就不會(huì)有那么多錯(cuò)誤了，這樣就可以節(jié)省很多時(shí)間。</p><p>　　此外，讓我感觸最深的是需要耐心，在接線的時(shí)候總是會(huì)出現(xiàn)這樣那樣的錯(cuò)誤，有時(shí)候找了半天還找不到，有時(shí)候改好了又出現(xiàn)了其他新的奇怪的錯(cuò)誤，有時(shí)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(huì)煩躁，一煩躁就會(huì)更加找不到錯(cuò)誤的原因，就可能

33、導(dǎo)致這樣的惡性循環(huán)，最后自然不會(huì)做成功。</p><p>　　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(cuò)誤，只有細(xì)心才能節(jié)省時(shí)間。</p><p>　　還有合作精神也很重要！我們這次課程設(shè)計(jì)是兩個(gè)人一組，共同完成一個(gè)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(shí)間來干其他事?？墒蔷褪且?yàn)檫@明確的分工而沒有精誠(chéng)的合作，最后導(dǎo)致我

34、們每個(gè)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。</p><p>　　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(huì)出錯(cuò)，要學(xué)會(huì)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(shí)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。</p><p><

35、;b>　　六、附錄</b></p><p><b>　　元器件清單</b></p><p>　　四2輸入與非門74LS00 一片</p><p>　　四2輸入正或非門74LS02 一片</p><p>　　六反相器74LS04

36、 一片</p><p>　　四2輸入正與門74LS08 一片</p><p>　　三3輸入正與非門 74LS10 兩片</p><p>　　雙四輸入正與非門74LS20 一片</p><p>　　4線-10線譯碼器 三

37、片</p><p>　　5線-8線譯碼器74LS138 兩片</p><p>　　雙四選一數(shù)據(jù)選擇器74153 一片</p><p>　　十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器74160 兩片</p><p>　　十六進(jìn)同步制計(jì)數(shù)器74161 一片</p>

38、<p>　　八段共陰顯示器 三個(gè)</p><p>　　試實(shí)驗(yàn)板 一塊</p><p>　　導(dǎo)線 若干</p><p><b>　　七、參考文獻(xiàn)</b></p><p>