数电课程设计.doc

湖南工程学院课 程 设 计课程名称 数字电子技术 课题名称 大小月自动调节系统 专 业 自动化 班 级 学 号 姓 名 指导教师 2012年 月 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: 学生姓名: 学 号: 201001020203指导老师: 审 批:任务书下达日期 2012年月日星期一设计完成日期 2012年月日星期五设计内容与设计要求一 设计内容： 1、设计一个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 陈大钦编目录一、设计总体思路与基本原理71、设计总体思路72、基本原理7月份显示器7日显示器8控制调节电路83、总体设计简图及电路总图9总体设计简图9电路总图：9二、单元电路的设计111、计数显示器电路11计数显示器主要元件1174LS1601112月计数显示电路1131天计数显示器电路1230天显示计数器电路1329天计数显示电路142、控制调节电路15（1）3线-8线译码器15(2)74LS153数据选择器16三、安装、调试步骤与故障诊断18四、故障分析与电路改进19五、总结与体会20六、附录221.元件清单222、参考文献22七、电气与信息工程系课程设计评分表23一、设计总体思路与基本原理1、设计总体思路这次数字电子技术课程设计是设计一个大小月自动调节系统，大月31天，小月30天，二月29天，并且在月份上要姜可以进行手动调节。大小月份自动调节系统分成4模块，第一个模块为月份调节，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。月份显示及调节和日期显示电路都是运用两片74LS160同步十进制计数器原理构成，采用整体置数的方式来构成12、31、30、29进制计数器，控制逻辑电路是采用两片3线8线译码器74LS138构成4线-16线译码器，数据选择电路则是运用4选1数据选择器74LS153，通过其数据选择功能将大月、小月、二月选择并进行输出。利用74LS153和组合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138译码器进行译码，就能将大小月份选择出来，因而实现了大小月份自动调节。2、基本原理月份显示器通过两片74LS160同步十进制计数器的联接构成12进制的计数器。采用整体置数的方法置数从而构成12进制。高位的置数为0000，低位置数为0001，利用与非门逻辑电路控制74LS160置数端使其每次从1开始计数即每年的1月1日，通过12进制计数器的12次循环，实现112月的循环并用数码管显示。日显示器日期显示电路跟月份显示电路原理基本一样，都是利用74LS160整体置数的方法构成31天、30天、29天。高位的74LS160置数为0000，低位置数为0001，通过与非门控制74LS160置数端使其每次显示都是从1开始计数的即对应每月都是从1号开始的，通过累计脉冲的次数实现计数31天、30天、29天。控制调节电路控制电路是采用3线-8线译码器74LS138构成4线-16线译码器。当逻辑电路从日期计数器的输出端译出29、30、31三个信号并将其送入数据选择器数据输入端，从月份计数器输出端输出介入译码器74LS138，通过74LS138译码器译码分辨出1-12月并送入数据选择器地址输入端，数据选择器74LS153根据译码器74LS138所译出的月计数器输出的信号去控制日期计数器的置数端及月份计数器的时钟端，这样就实现了大小月份自动调节功能，即日期计数实现大月31天，小月30天，二月29天。控制电路根据译码器74LS138所译出的二月、小月和大月的信号，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A、B。日期的输出端送入数据选择器地址端，令数据选择器的地址端输入为1C0=31，1C1=29，1C2=30，A=（4月6月9月11月），B=2月。当A和B为00时选通31天，当AB为01时选通29天，当AB为10时选通30天，通过这样便可以自动调节天数。3、总体设计简图及电路总图总体设计简图日 显 示输出日计数器（高位） 时钟 置数控制端 数据输入输出日计数器（低位）时钟置数控制端数据输入 译码数据选择器 控 制 逻 辑月 计 数 器时钟0000 0001A1A0级联来自时“计数器”月 显 示电路总图：二、单元电路的设计（1）12月计数显示电路此部分电路是用两片74LS160和一个三与非门、与门所构成的12进制计数器。通过对74LS160的置数端 LOAD的预置数，由于要给月份手动脉冲（便于手动控制，更利于调节）因此在三与非门输出端要接一个与门的一个输入端，与门的另一个输入端接电位器（控制高低电平），与门的输出接两个芯片的LOAD端。三与非门的其中两个输入端分别接高位的Q0端与低位的Q2端，第三个输入端接31天的输出端，而74LS160的输入端接的电位器，但是开始低位的A必须接1，这样计数器才是从1开始计数。当第12个输入脉冲信号和31天的信号，经与非门产生低电平信号，与门的电位器为高电平，这时计数器将置1，表示1月份，这样一直循环112。当与门的电位器为低电平时，可以通过74LS160的输入端的调节进行置数工作。月份显示就电路原理图如图所示：（2）31天计数显示器电路31天数显示器电路也是用两片74LS160和一个三与非门构成的。天数显示是从1号开始的，所以74LS160的预置数端要置数成0000,000是的每次计数都是从1日开始。要构成31天的循环就要利用三与非门，运用整体置数的方法用高位的Q0，Q1与低位的Q0接入三与非门，然后输出接到74LS153的C0端，作为数据选择器的输入端。然后数据选择器的输出端接74LS160的置数端LOAD,数据选择器的输出端经过非门后再输入低位74LS160的ENP和ENT端来实现月的进位。图中AB是由译码器及组合逻辑电路将00数据输入，然后通过数据选择器选择31天进行循环。此部分的电路原理图如图所示：（3）30天显示计数器电路此部分的原理与31天的原理基本一样，74LS160预置数0000,0001，实现每次都从1开始，要实现30天计数器就要用到二与非门与74LS160输出端的高位的Q0，Q1，二与非门的输出端接到数据选择器的C2，数据选择器的输出端经过非门后再接到74LS160低位的ENP和ENT端来实现月的进位。图中AB是由译码器及组合逻辑电路将01数据输入。此部分的电路原理图如图所示：（4）29天计数显示电路 此部分的原理与31天的原理基本一样，通过三与非门的输出接到74LS153的C1，74LS160的两个LOAD接74LS153的输出端，153的输出端经过非门后再输入74LS160低位的ENP和ENT端从而实现月的进位，三与非门的输入端接低位74LS160的Q0，Q3和高位的的Q1，输出端接74LS153的C1端。图中AB实际由译码器及组合逻辑电路将01数据输入。此部分的电路原理图如图所示：2、控制调节电路（1）3线-8线译码器74LS138的BA分别为00、01、10时，数据选择器分别选择C0、C1、C2，则它们分别代表31、29、30，并对应输出Y值，达到对日期计数器进行控制调节。组合逻辑电路的功能是将112月份各月所包含的天数对应到地址输入端A、B中。电路中用两片74LS138组合成四输入的译码电路，分别译出12个月份，要在译码器的输出端将大小月份区分开，就分别用组合逻辑电路实现00、01、10三个数据的输出。具体接线如图所示：该电路由两片74ls138、一个四与非门和一个非门组成。A、B接数据选择器地址信号，这样月份计数器74LS160的Q0、Q1、Q2、Q3端月份的输出天数就能分别选择出来，实现了大小月份的显示。(2)74LS153数据选择器AB为选择输入端，C0C3为数据端, 1Y为数据输出端，1G为低电平有效的选通输入端。原理是通过给定不同的地址代码（即AB的状态），即可从3个输入数据中选出所要的一个，由输出端1Y输出。三、安装、调试步骤与故障诊断本次课程设计先是先分配任务然后进行电路设计及仿真，仿真成功后便领取电路所需芯片并且在在实验室进接线验证。在安装之前应该要检查芯片是否存在损，安装上芯片后还要检查芯片内部是否有问题。在接线过程中还要对导线进行检查是否完好。接线的时候一般是一个模块一个模块的接，接完并进行验证调试看结果是否正确，各个模块都确认无误后然后进行各个模块的连接。值得注意的是显示部分，每一块数码显示管都要用译码器进行译码，所以在接线之前要对显示部分进行检查。连接月计数器部分，先是输出端与显示器相连，然后用导线将160的各个引脚连接好。月计数器连接好以后，连接电源线时期工作。进行12进制循环时，分别用与非门连到低位的LOAD端反馈置数，观察显示器，显示器能够显示112的循环后，再进行下一步的操作。如果出现错误，就要进行排故直到结果正确。 连接日期计数器部分，与月份的显示电路的操作差不多。不同的是日期电路是在做29、30、31进制时，用与非门连到LOAD端进行反馈置数，连接好电源线并观察显示器，显示结果正确后，再往下操作。显示结果不正确，就要进行排故，能显示正确结果为止。连接控制调节电路部分，连接好控制调节电路后以及与月计数部分和日期计数部分连接好后，通上电源检查显示结果，查看结果是否与理论结果一致，一致就说明接线成功。通常情况下很难一次就接成功的。第一次接出来的电路结果不对，月份与日期的都有问题，于是着手排故发现月份的反馈电路和日期计数器的31天的反馈电路有错误，但是改过来以后发现结果还是有错误。于是就觉得可能有些地方的线接错了，由于芯片安装密集以及芯片管脚较多，接出来的线路复杂，对于线路接错很不好排。然后就开始拆线重接。后来接了重接了几次线路，每次接线都存在不同的问题。最后一次是确认线路已经无误了，但是发现还是不对，仔细检查发现是脉冲问题，更改了脉冲以后结果就出来了。 四、故障分析与电路改进这次课程设计接线所用的接线台陈旧，但是我们所使用的基本完好，这对接线很有帮助，而且所领取的芯片也是没有坏的。所以这次接线发生故障的原因有以下几点： （1）接线所用的导线损坏而出现短路，断路。（2）接线时出现错接，漏接，多接。（3）在插芯片出现管脚漏插，导致芯片不能正常运行。（4）芯片布局太密集导致导线与插孔接触不良，导线交错在一起使得线路检查困难。（5）脉冲使用，必须用连续脉冲，单次脉冲会使得系统混乱而出现数据不对。对电路改进，本次电路得到设计是从前面设计的电路不断改进而来的。所以对与我来说这个电路我没有改进的方案了。五、总结与体会作为一工科的学生，理论与动手实践很重要，经过两个星期的数字电子技术课程设计，加强了我们的理论知识，动手实践以及思考问题和解决问题的能力。虽然在此之前也做了像金工实习，电工实习，电子实习这样的实习，但是只是进行动手实践的提升。而这次则是要自己设计并且接线得到结果，当然遇到的困难也是比较多的，不过最终还是完成了。这次实习使我受益匪浅。课程设计的第一周是老师布置课题，并对课题进行讲解。我们通过老师的讲解以及自己的了解对课题内容进行设计并进行仿真得到正确的电路图。这次仿真用的软件是MULTISIM,在电路设计的时候比较困难，要考虑很多如怎样接才正确，怎样布置芯片是电路清晰明了，怎样节约芯片是电路简单仿真结果正确后，领取芯片准备接线。第二周就是安装芯片，照图接线，调试得到结果。接线真的是痛苦且快乐的。虽然这系统不是大型系统，但是也有上百条线，芯片密集管脚很多，接线困难易出错。在MULTISIM仿真结果正确，但是接出来的线路就是有问题而且是每接一次问题不同，不过经过不断的修改，最后还是得到了正确的结果。这次课程设计不但了解了各芯片的功能和电路设计，而且还使自己的动手能力有了提高。六、附录1.元件清单十进制同步计数器74160 四片四2输入与非门7400 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 一片二4输入正与非门74LS20 一片四2输入正或门74LS32 一片3线-8线译码器74LS138 二片双四选一数据选择器74153 一片八段共阴显示器 四个74LS48 四个试验箱 一个电路板 一块导线 若干2、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