1、；.湖南工程學院課 程 設 計課程名稱 數 字 電 子 技 術 課題名稱 大小月份自動調節系統 專 業 電 子 科 學 與 技 術 班 級 1102班 學 號 2011010402 姓 名 電子工程師 指導教師 曾 鋼 燕 2013年 9月 27日 湖南工程學院 課程設計任務書課程名稱: 數 字 電 子 技 術題 目: 大小月份自動調節系統 專業班級:電子科學與技術1102班 學生姓名:電子工程師 學號:2011010402 指導老師: 曾 鋼 燕 審 批:任務書下達日期 2013年09月 16日星期一設計完成日期 2013年09月27日星期五設計內容與設計要求一 設計內容： 1、設計一基于數

2、字鐘的大小月份自動調節系統要求如下:. 實現大小月份自動調節功能。即日期的計數實現大月31天，小月30天，二月28/29天。 2、用EWB進行仿真3、在實驗室組裝實際電路并調試通過4、寫出設計報告 二、設計要求：1、思路清晰，給出整體設計框圖和總電路圖；2、單元電路設計，給出具體設計思路和電路；3、寫出設計報告；主要設計條件1 提供調試用實驗室；2 提供調試用實驗箱和電路所需元件及芯片；說明書格式1 課程設計封面；2 任務書；3 說明書目錄；4 設計總體思路，基本原理和框圖（總電路圖）；5 單元電路設計（各單元電路圖）；6 安裝、調試步驟；7 故障分析與電路改進；8 總結與體會；9 附錄（元器

3、件清單）；10 參考文獻11、課程設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 查資料進行設計 第二周星期一上午 領元件（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«數字電子技術基礎» 周良權編«電子技術課程設計指導» 彭介華編«電子技術基礎實驗» 陳大欽編. 目 錄一、設計總體思路，基本原理和設計框圖（總電路圖）11.設計總體思路12.基本原理23.設計框圖及電路總圖3二、單元電路設計（各模塊電路圖）51.月顯示模塊52.日

4、顯示模塊63.邏輯控制模塊74.大小月天數設置模塊85.數據選擇模塊9三、安裝、調試步驟101.安裝102.調試11四、故障分析與電路改進11五、總結與體會13六、附錄16七、參考文獻16一、設計總體思路，基本原理和設計框圖（總電路圖）1.設計總體思路此設計為大小月份自動調節系統，即自動實現大月31天，小月30天，二月29天，并且在月份上可以進行手動調節。該系統分成四模塊，第一個模塊為月顯示模塊，第二個模塊為控制邏輯電路，第三個模塊為數據選擇電路，第四個模塊為日期顯示電路，第五個模塊為大小月份天數設置模塊。為實現自動調節大小月份的功能，月的顯示用一片數碼管顯示器組成，可由一片74ls161進行

5、選擇；日期的顯示可由兩片數碼管顯示器組成，由兩片74ls160級聯進行選擇顯示；控制調節電路則是利用74ls153四選一數據選擇器和組合控制邏輯電路去控制日期計數器的置數端及月份計數器的時鐘，用74ls138進行譯碼，將大小月份選擇出來，從而實現大小月份自動調節功能。此外通過一個單刀開關進行手動調節月份大小。單刀開關通過一個非門接到74ls161的計數控制端ENP和ENT，并且一端接地，另一端接數據選擇器74ls153的輸出端。當進行手動調節月份時，按下開關接地，以實現自動調節月份大小功能。2.基本原理（1）計數顯示電路 “月計數器”采用一片十六進制計數器74ls161通過預置數做成十二進制計

6、數器，從而實現1-12月份的自動調節，并通過數碼管顯示出來。“日計數器” 采用兩片級聯十進制計數器74LS160同步預置數（高位片置入0000，低位片置入 0001）構成，控制置數端使其每次從1開始計數（對應每月第一天是1號）。計數脈沖由實驗儀上標準方波信號源提供，并通過試驗儀上的譯碼顯示器顯示出來。（2）控制調節電路當邏輯電路從日計數器的輸出端譯出29、30、31三個信號送入數據選擇器數據輸入端，控制邏輯電路從月份計數器輸出端用74ls138譯碼分出1-12月送入數據選擇器地址輸入端，數據選擇器153根據月計數器輸出的月份選擇譯碼電路譯出的相應一路信號去控制日期計數器的置數端及月份計數器的時

7、鐘，從而實現大小月份自動調節功能，即日期的計數實現大月31天，小月30天，二月29天。控制電路從月計數器的輸出中用74ls138譯出二月、小月和大月三組信號，通過組合邏輯電路將要顯示的月份所對應的數據送入74ls153數據選擇器的數據端。令數據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邏輯函數式1Y=1C0（AB）+1C1（AB）+1C2（AB）+1C3（AB）G可知當A和B都為0即選通31天，當A和B為01時選通30天，當AB為10時選通29天,如此

8、可自動調節天數。3.設計框圖及電路總圖（1）設計框圖（2） 電路總圖（3）實際接線圖二、單元電路設計（各模塊電路圖）1.月顯示模塊用一塊十六進制74ls161芯片和一個二輸入與非門芯片做成十二進制計數器實現。通過對74ls161的置數端 LOAD的預置數，此時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，表示計數器從1開始計數，當第11個輸入脈沖信號（11月份）來時經與非門產生低電平信號，待第12個脈沖信號（12月份）來時計數器將置1，表示1月份，如此循環實現十二個月份的自動調節。模塊電路圖如下： 在實際電路中，74ls161的ENP和ENT引腳與數

9、據選擇器的輸出端Y1經反向后與之相連接，即由日計滿后進位來控制月的進位。此時由于進位控制的原因，在實際總電路圖中應當用一片3輸入的與非門來控制，與非門的第三個引腳接31天的輸出經反向后的輸出端，這樣才會避免出現13月。2.日顯示模塊用兩片十進制74ls160芯片通過級聯(低位74ls160的進位輸出端RCO接高位的計數控制端ENP和ENT引腳)實現。通過對兩片74ls160的置數端 LOAD的預置數，此時低位74ls160的A端置1，低位74ls160的B、C、D端和高位74ls160的A、B、C、D端置0，表示計數器從01開始計數，即表示每月的第一天為1號。模塊電路圖如下：在實際電路中，兩片

10、74ls160的置數端LOAD與數據選擇器74ls153的輸出端Y0相連以此開始下個月的計數。3.邏輯控制模塊 用兩片3線-8線譯碼器74ls138通過級聯組合成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據選擇器74ls153的數據端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據選擇器74ls153的A、B引腳相連。其電路圖如下：4.大小月天數設置模塊 由三個與非門控制大小月的天數，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，其輸出端分別與數據選擇器的地址端1C0、1C1、1

11、C2引腳相連。其電路圖如下：5.數據選擇模塊此模塊由邏輯控制模塊和大小月天數設置模塊組合成，并控制數據選擇器74ls153控制 ，及滿足74ls153的邏輯函數式1Y=1C0（AB）+1C1（AB）+1C2（AB）+1C3（AB）G，對各個月份選擇對應的天數。此模塊為整個電路的核心，以此實現大小月份自動調節功能。模塊電路圖如下：三、安裝、調試步驟1.安裝（1） 電路設計根據課題要求規劃出設計框圖，通過框圖設計出電路并在Multisim 12.0上進行仿真。（2） 安裝前準備選取實驗臺，領取設計電路所需要的各種芯片，并用芯片檢測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。準備好導線

12、并檢測其是否損壞，用蜂鳴器檢測其是否是斷線。（3） 安裝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。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，接通實驗臺的電源，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試。2.調試（1）檢查所用的三片七段顯示器（數碼管）是否是好的。（2）檢查實驗板的芯片是否與實驗板接觸良好。（3）檢查各芯片的電源和地是否接完整。（4）檢查導線是否與實驗板接觸不良。（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導線。四、故障分析與電路改進以電路所需實現的功能對故障做出分析

13、并改進：1、七段數碼顯示器并不是按照電路的要求顯示。分析：每次通電均出現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定，經過換線處理其初始化及之后都能正確顯示。2、在非手動設置月份的情況下，月數與日同時增加。分析：說明74161的ENP為高電平，檢查與此連接的線是否斷路，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。電路改進：在設置月份時，日也會增加，再增加一個開關可以解決此問題，但操作也會隨之變得復雜，所以電路改為異步脈沖（CLK）更好。3. 月份是從0開始的分析：沒有對第一片74ls138譯碼器的輸出端Y0引腳

14、進行處理。電路改進：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或電路運行到12月31就對74ls161置數0001，即1月。4. 數碼管按順序顯示數字但不連續，掉了幾個數字。分析：實驗板有故障，板子背后的線路可能有掉線或松動。經過換實驗板處理可得到正確結果。五、總結與體會兩周的電子實習很快就結束了，然而在這短短的兩周的實習中，自己感受頗多。有歡笑，喜悅，也有痛苦，郁悶。同時在這喜悅，郁悶中，自己收獲了不少，對上個學期所學的數字電子技術這門課程的知識得到了溫習與鞏固，更進一步學習了數電里的知識。知道了怎樣去排除故障，怎樣去處理問題的能力

15、，面對錯誤的調試結果，怎樣去拿更好的設計方案去解決。這次大小月份自動調節系統主要的困難在于區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：如月的設置問題，日會隨月的設置一起增加，但多加開關雖可解決此問題可帶來設置時操作更麻煩；同步電路在進位時出現錯誤，如日對月的進位（且月恰好在12月）此時就會出現月先變為1再加1即為2月，或者仍為12月。在實際接線中問題比理論設計更難，因為實驗板及導線用得過久，很多線里面已經斷了，實驗板的插孔變得非常松，導線基本插不牢，導致線常出現

16、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。數電設計不僅考查了數電理論設計能力而且增加我們的動手能力，兩個星期的課程設計讓學到了很多東西。首先，因為數電我們是上個學期學的，所以我們都忘記的差不多了，這次課程設計讓我回顧了數電知識，并且有了更深的認識，書本上的知識終歸是理論，要想學到真正的知識還是要通過實踐。之外，這次課程設計讓我學會了做事要專心，特別是接線的時候，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芯片上去了，或者線接錯管腳了，等到通電時候發現不對，仔細一檢查后才發現是有一個芯片的電源沒接或者哪根線接錯了，之后仔細想想，要是當時接線更

17、加專心一點可能就不會有那么多錯誤了，這樣就可以節省很多時間。此外，讓我感觸最深的是需要耐心，在接線的時候總是會出現這樣那樣的錯誤，有時候找了半天還找不到，有時候改好了又出現了其他新的奇怪的錯誤，有時候實在沒辦法又要重接，這些都需要有一定的耐心，如果你沒有耐心，你就會煩躁，一煩躁就會更加找不到錯誤的原因，就可能導致這樣的惡性循環，最后自然不會做成功。另外就是需要細心，只有細心才能保證接線的正確率；只有細心才能更快的找到錯誤，只有細心才能節省時間。還有合作精神也很重要！我們這次課程設計是兩個人一組，共同完成一個課題任務。我們這組當初分工明確，一人設計電路圖，一人接線，這樣我們就可以省出點時間來干其

18、他事。可是就是因為這明確的分工而沒有精誠的合作，最后導致我們每個人單獨接了兩次線路都沒有得出正確結果。最終還是通過我們合作完成線路連接才得出正確結果。總之，這次課程設計讓我受益匪淺。讓我培養了我嚴謹細心的態度，因為一不留心接線就會出錯，要學會克服線路太多而產生的恐懼心理，保持清晰地思路，細心地做好每一過程，同時讓我更加的重視團結合作的重要性。以后不論做什么都要專心，耐心，細心，只有這樣才能把事情做好。六、附錄元器件清單四2輸入與非門74LS00 一片四2輸入正或非門74LS02 一片六反相器74LS04 一片四2輸入正與門74LS08 一片三3輸入正與非門 74LS10 兩片雙四輸入正與非門74LS20 一片4線-10線譯碼器 三片5線-8線譯碼器74LS138 兩片雙四選一數據選擇器74153 一片十進制同步計數器74160 兩片十六進同步制計數器74161 一片八段共陰顯示器 三個試實驗板 一塊導線 若干七、參考文獻«數字電子技術基礎» 閻 石編«電子技術課程設計指導» 彭介華編«電子技術基礎實驗與仿真» 孫勝麟