数电课程设计方案大小月份自动调节系统.docx

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数电课程设计方案大小月份自动调节系统

湖南工程学院

课程设计

课程名称数字电子技术

课题名称大小月份自动调节系统

专业电子科学与技术

班级1102班

学号2011010402

姓名电子工程师

指导教师曾钢燕

2013年9月27日

湖南工程学院

课程设计任务书

课程名称:

数字电子技术

题目:

大小月份自动调节系统

专业班级:

电子科学与技术1102班

学生姓名:

电子工程师学号:

2011010402

指导老师:

曾钢燕

审批:

任务书下达日期2013年09月16日星期一

设计完成日期2013年09月27日星期五

设计内容与设计要求

一．设计内容：

1、设计一基于数字钟的大小月份自动调节系统要求如下:

.实现大小月份自动调节功能。

即日期的计数实现大月31天，小月30天，二月28/29天。

2、用EWB进行仿真

3、在实验室组装实际电路并调试通过

4、写出设计报告

二、设计要求：

1、思路清晰，给出整体设计框图和总电路图；

2、单元电路设计，给出具体设计思路和电路；

3、写出设计报告；

主要设计条件

1．提供调试用实验室；

2．提供调试用实验箱和电路所需元件及芯片；

说明书格式

1．课程设计封面；

2．任务书；

3．说明书目录；

4．设计总体思路，基本原理和框图（总电路图）；

5．单元电路设计（各单元电路图）；

6．安装、调试步骤；

7．故障分析与电路改进；

8．总结与体会；

9．附录（元器件清单）；

10．参考文献

11、课程设计成绩评分表

进度安排

第一周星期一上午布置任务、讲解

星期一下午---星期二下午查资料进行设计

第二周星期一上午领元件（实验楼四楼电子实习实验室）

星期一下午---星期四下午调试电路（实验楼四楼电子实习实验室）

星期五答辩

参考文献

«数字电子技术基础»周良权编

«电子技术课程设计指导»彭介华编

«电子技术基础实验»陈大钦编

一、设计总体思路，基本原理和设计框图（总电路图）

1.设计总体思路

此设计为大小月份自动调节系统，即自动实现大月31天，小月30天，二月29天，并且在月份上可以进行手动调节。

该系统分成四模块，第一个模块为月显示模块，第二个模块为控制逻辑电路，第三个模块为数据选择电路，第四个模块为日期显示电路，第五个模块为大小月份天数设置模块。

为实现自动调节大小月份的功能，月的显示用一片数码管显示器组成，可由一片74ls161进行选择；日期的显示可由两片数码管显示器组成，由两片74ls160级联进行选择显示；控制调节电路则是利用74ls153四选一数据选择器和组合控制逻辑电路去控制日期计数器的置数端及月份计数器的时钟，用74ls138进行译码，将大小月份选择出来，从而实现大小月份自动调节功能。

此外通过一个单刀开关进行手动调节月份大小。

单刀开关通过一个非门接到74ls161的计数控制端ENP和ENT，并且一端接地，另一端接数据选择器74ls153的输出端。

当进行手动调节月份时，按下开关接地，以实现自动调节月份大小功能。

2.基本原理

（1）计数显示电路

“月计数器”采用一片十六进制计数器74ls161通过预置数做成十二进制计数器，从而实现1--12月份的自动调节，并通过数码管显示出来。

“日计数器”采用两片级联十进制计数器74LS160同步预置数（高位片置入0000，低位片置入0001）构成，控制置数端使其每次从1开始计数（对应每月第一天是1号）。

计数脉冲由实验仪上标准方波信号源提供，并通过试验仪上的译码显示器显示出来。

（2）控制调节电路

当逻辑电路从日计数器的输出端译出29、30、31三个信号送入数据选择器数据输入端，控制逻辑电路从月份计数器输出端用74ls138译码分出1-12月送入数据选择器地址输入端，数据选择器153根据月计数器输出的月份选择译码电路译出的相应一路信号去控制日期计数器的置数端及月份计数器的时钟，从而实现大小月份自动调节功能，即日期的计数实现大月31天，小月30天，二月29天。

控制电路从月计数器的输出中用74ls138译出二月、小月和大月三组信号，通过组合逻辑电路将要显示的月份所对应的数据送入74ls153数据选择器的数据端。

令数据选择器的地址端输入为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月用组合逻辑门分别与A、B连接，由153逻辑函数式1Y=[1C0（A′B′）+1C1（AB′）+1C2（A′B）+1C3（AB）]G′可知当A和B都为0即选通31天，当A和B为01时选通30天，当AB为10时选通29天,如此可自动调节天数。

3.设计框图及电路总图

（1）设计框图

（2）电路总图

（3）实际接线图

二、单元电路设计（各模块电路图）

1.月显示模块

用一块十六进制74ls161芯片和一个二输入与非门芯片做成十二进制计数器实现。

通过对74ls161的置数端LOAD＇的预置数，此时LOAD＇接与二输入非门的输出端，与非门的输入端接QC和QD，D0端置1，B、C、D端置0，表示计数器从1开始计数，当第11个输入脉冲信号（11月份）来时经与非门产生低电平信号，待第12个脉冲信号（12月份）来时计数器将置1，表示1月份，如此循环实现十二个月份的自动调节。

模块电路图如下：

在实际电路中，74ls161的ENP和ENT引脚与数据选择器的输出端Y1经反向后与之相连接，即由日计满后进位来控制月的进位。

此时由于进位控制的原因，在实际总电路图中应当用一片3输入的与非门来控制，与非门的第三个引脚接31天的输出经反向后的输出端，这样才会避免出现13月。

2.日显示模块

用两片十进制74ls160芯片通过级联（低位74ls160的进位输出端RCO接高位的计数控制端ENP和ENT引脚）实现。

通过对两片74ls160的置数端LOAD＇的预置数，此时低位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，表示计数器从01开始计数，即表示每月的第一天为1号。

模块电路图如下：

在实际电路中，两片74ls160的置数端LOAD＇与数据选择器74ls153的输出端Y0相连以此开始下个月的计数。

3.逻辑控制模块

用两片3线-8线译码器74ls138通过级联组合成4线-16线译码器，其输入端和74ls161相连，输出端再通过组合逻辑电路分出大小月份并送到数据选择器74ls153的数据端A、B引脚，二月由第一片74ls138译码器的Y2输出，通过组合电路分别与数据选择器74ls153的A、B引脚相连。

其电路图如下：

4.大小月天数设置模块

由三个与非门控制大小月的天数，即大月31天，小月30天，及二月29天，与非门的输入端由两片74ls160送出，其输出端分别与数据选择器的地址端1C0、1C1、1C2引脚相连。

其电路图如下：

5.数据选择模块

此模块由逻辑控制模块和大小月天数设置模块组合成，并控制数据选择器74ls153控制，及满足74ls153的逻辑函数式1Y=[1C0（A′B′）+1C1（AB′）+1C2（A′B）+1C3（AB）]G′，对各个月份选择对应的天数。

此模块为整个电路的核心，以此实现大小月份自动调节功能。

模块电路图如下：

三、安装、调试步骤

1.安装

（1）电路设计

根据课题要求规划出设计框图，通过框图设计出电路并在Multisim12.0上进行仿真。

（2）安装前准备

选取实验台，领取设计电路所需要的各种芯片，并用芯片检测仪检查芯片引脚有无短路，芯片有无损坏，连接处有无接触不良。

。

准备好导线并检测其是否损坏，用蜂鸣器检测其是否是断线。

（3）安装

按照已仿真好的电路图进行分模块接线，并在每个模块接好后，进行模块电路的测试。

将各模块安装好以后，再将模块之间连接起来，待整个电路安装完成以后，接通实验台的电源，观察电路的运行情况，看电路能否正常工作，如果电路不能正常运行，则进行下一步工作——调试。

2.调试

（1）检查所用的三片七段显示器（数码管）是否是好的。

（2）检查实验板的芯片是否与实验板接触良好。

（3）检查各芯片的电源和地是否接完整。

（4）检查导线是否与实验板接触不良。

（5）检查所接电路是否与仿真电路相符，观察是否有漏接的元件或导线。

四、故障分析与电路改进

以电路所需实现的功能对故障做出分析并改进：

1、七段数码显示器并不是按照电路的要求显示。

分析：

每次通电均出现8，检查七段显示器接线是否正确，其次检查与显示器连接的芯片供电是否正常或连接是否稳定，经过换线处理其初始化及之后都能正确显示。

2、在非手动设置月份的情况下，月数与日同时增加。

分析：

说明74161的ENP为高电平，检查与此连接的线是否断路，若不是则检查非门（7404芯片）是否正常工作或与其连接的线是否正常。

依次顺藤摸瓜式检查。

电路改进：

在设置月份时，日也会增加，再增加一个开关可以解决此问题，但操作也会随之变得复杂，所以电路改为异步脉冲（CLK）更好。

3.月份是从0开始的

分析：

没有对第一片74ls138译码器的输出端Y0引脚进行处理。

电路改进：

第一片74ls138译码器的输出端Y0引脚与12月31的与非门组合电路相与，即一旦74ls138译出0或电路运行到12月31就对74ls161置数0001，即1月。

4.数码管按顺序显示数字但不连续，掉了几个数字。

分析：

实验板有故障，板子背后的线路可能有掉线或松动。

经过换实验板处理可得到正确结果。

五、总结与体会

两周的电子实习很快就结束了，然而在这短短的两周的实习中，自己感受颇多。

有欢笑，喜悦，也有痛苦，郁闷。

同时在这喜悦，郁闷中，自己收获了不少，对上个学期所学的数字电子技术这门课程的知识得到了温习与巩固，更进一步学习了数电里的知识。

知道了怎样去排除故障，怎样去处理问题的能力，面对错误的调试结果，怎样去拿更好的设计方案去解决。

这次大小月份自动调节系统主要的困难在于区分每个月的是大月还是小月，这部分的逻辑电路需要写出真值表并化简出最简形式，并以此连接与非门等的逻辑电路。

由于日期需要同步变化，所以采用全部为同步时钟，但同步时钟也带来一些问题：

如月的设置问题，日会随月的设置一起增加，但多加开关虽可解决此问题可带来设置时操作更麻烦；同步电路在进位时出现错误，如日对月的进位（且月恰好在12月）此时就会出现月先变为1再加1即为2月，或者仍为12月。

在实际接线中问题比理论设计更难，因为实验板及导线用得过久，很多线里面已经断了，实验板的插孔变得非常松，导线基本插不牢，导致线常出现虚接（对于芯片来说就为高电平）。

接线时必须很小心因为线较多很容易搞混。

数电设计不仅考查了数电理论设计能力而且增加我们的动手能力，两个星期的课程设计让学到了很多东西。

首先，因为数电我们是上个学期学的，所以我们都忘记的差不多了，这次课程设计让我回顾了数电知识，并且有了更深的认识，书本上的知识终归是理论，要想学到真正的知识还是要通过实践。

之外，这次课程设计让我学会了做事要专心，特别是接线的时候，线是越接越多，也越接越乱，只要你稍微不专心，你就有可能把线接到另外一个芯片上去了，或者线接错管脚了，等到通电时候发现不对，仔细一检查后才发现是有一个芯片的电源没接或者哪根线接错了，之后仔细想想，要是当时接线更加专心一点可能就不会有那么多错误了，这样就可以节省很多时间。

此外，让我感触最深的是需要耐心，在接线的时候总是会出现这样那样的错误，有时候找了半天还找不到，有时候改好了又出现了其他新的奇怪的错误，有时候实在没办法又要重接，这些都需要有一定的耐心，如果你没有耐心，你就会烦躁，一烦躁就会更加找不到错误的原因，就可能导致这样的恶性循环，最后自然不会做成功。

另外就是需要细心，只有细心才能保证接线的正确率；只有细心才能更快的找到错误，只有细心才能节省时间。

还有合作精神也很重要！

我们这次课程设计是两个人一组，共同完成一个课题任务。

我们这组当初分工明确，一人设计电路图，一人接线，这样我们就可以省出点时间来干其他事。

可是就是因为这明确的分工而没有精诚的合作，最后导致我们每个人单独接了两次线路都没有得出正确结果。

最终还是通过我们合作完成线路连接才得出正确结果。

总之，这次课程设计让我受益匪浅。

让我培养了我严谨细心的态度，因为一不留心接线就会出错，要学会克服线路太多而产生的恐惧心理，保持清晰地思路，细心地做好每一过程，同时让我更加的重视团结合作的重要性。

以后不论做什么都要专心，耐心，细心，只有这样才能把事情做好。

六、附录

元器件清单

四2输入与非门74LS00一片

四2输入正或非门74LS02一片

六反相器74LS04一片

四2输入正与门74LS08一片

三3输入正与非门74LS10两片

双四输入正与非门74LS20一片

4线-10线译码器三片

5线-8线译码器74LS138两片

双四选一数据选择器74153一片

十进制同步计数器74160两片

十六进同步制计数器74161一片

八段共阴显示器三个

试实验板一块

导线若干

七、参考文献

«数字电子技术基础»阎石编

«电子技术课程设计指导»彭介华编

«电子技术基础实验与仿真»孙胜麟郭照南编

电气与信息工程系课程设计评分表

项目

评价

优

良

中

及格

差

设计方案的合理性与创造性（10%）

硬件设计或软件编程完成情况（10%）

硬件测试或软件调试结果*（10%）

设计说明书质量（10%）

设计图纸质量（10%）

答辩汇报的条理性和独特见解（10%）

答辩中对所提问题的回答情况（10%）

完成任务情况（10%）

独立工作能力（10%）

出勤情况（10%）

综合评分

指导教师签名：

________________

日期_________________

注：

表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；

此表装订在课程设计说明书的最后一页。

课程设计说明书装订顺序：

封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。