北邮-电路课程设计：数字日历(new)PPT课件.ppt

1 电路课程设计 自动数字日历 目的 自动数字日历的设计属于小型数字系统设计 通过该课程设计使同学得到数字电路系统设计 模块设计 画原理图 元件布线和调试等方面的训练 从而加深课堂所学的理论知识 提高同学分析问题和解决问题的综合能力 2 任务和要求设计一台显示月 日和星期的自动数字日历 具体要求如下 1 用七段数字显示器显示月 日的个位数和星期数 用发光二极管以二进制方式显示月 日的十位数 在不考虑闰年的情况下 在计日脉冲的作用下 自动完成1 12月的月 日及星期的计数和显示 2 计日脉冲用555时基集成电路产生T 0 5 1秒的脉冲信号代替 3 星期数的1 6用数码管显示1 6 而星期日要求数码管显示8 读做 日 电路课程设计 自动数字日历 3 4 可手动置成1月1日 而星期不进行控制 5 在完成上述电路设计 安装 调试后 可以选做下面功能 将数字日历改为含闰年在内的自动数字日历 可选用的器件74LS160 74LS48各3块 74LS04 74LS112各2块 74LS153 74LS10 74LS20 74LS02 74LS30 74LS00各1块 555时基电路1块 共阴极七段数码管 发光二极管各3只 10k 30k 50k电阻各1只 330 电阻6只 电解电容 10 f 16V一个 370 f 16V两个 陶瓷电容 0 01 f两个 0 02 f一个 电路课程设计 自动数字日历 74LS04为六组反相器芯片 74LS112集成块是一双下降沿J K触发器 74ls153是常用的双4选1数据选择器 74LS10三3输入与非门电路 74LS20一个四输入一输出的与非门 74LS02是四2输入或非门 74LS308输入与非门 74LS00是2输入端四与非门 4 5 仪器设备和器件数字万用表1块 器件盒一个 上页列出的器件 工具盒1个 九件工具 5V直流电源1个 实验面包板1块 示波器是公用设备 导线根据需要取舍 电路课程设计 自动数字日历 6 电路课程设计 自动数字日历 一 设计方法 数字电路 数字系统 规模较大 完成逻辑功能比较复杂 比较独立的电路 它包含输入电路 控制电路 输出电路 被控电路和电源 其核心是控制器 规模较小 完成逻辑功能比较简单的电路 7 电路课程设计 自动数字日历 设计方法有很多种 主要分为两大类 1 用计算机来模拟设计数字系统 如VHDL语言和EDA仿真工具 如FPGA SOC等 2 自顶向下的设计方法 把较复杂的数字系统按功能划分为一组相对独立又相互关联的模块 再进行分块的设计和实现 方法之一 试凑法 适合规模较小的数字系统 本次设计采用 具体步骤 a 对设计任务进行消化和理解 明确待设计的总体方案 b 把系统方案划分为若干个相对独立又相互关联的功能部件 画出总体逻辑图 8 电路课程设计 自动数字日历 c 进行单元电路的设计 把逻辑图变为逻辑电路图 计日信号 9 1 易于控制 控制方式尽可能简单 2 集成电路块最少 节约成本 3 画电路图时 按信号流向依次画出实现系统框图的各单元电路 电路中的集成电路可用逻辑符号图来表示 在逻辑符号框内标出器件的型号 各引线端标明引脚名称 而在框外的引线旁标出脚号 为使电路图画的又快又好 要求电路图要画在坐标纸上 4 把功能部件组装成待设计的系统 同一逻辑可用多种方法实现 确定实现方法时应考虑 10 电路课程设计 自动数字日历 二 数字系统的安装与调试 1 数字集成电路器件的功能检测 2 实验电路的安装与布线 要分块安装调试1 集成器件的接插 首先安排好主要器件位置 避免布局的不合理或互连线过长 2 导线的选用 用不同颜色 区别不同的用处 一般习惯用深红色导线接电源 用黑色线接地 导线的剥口应为5 7mm 导线插入插孔时 应防止塑料包层插入插孔 以造成接触不良 11 电路课程设计 自动数字日历 3 布线的顺序 a 先将固定电平的端点接好 如电源 地线和门电路的多余输入端 这些线要尽量地短 且接近电源和地线的位置 b 按信号的流向对划分的功能模块逐一布线 注意 导线不宜过长 最好贴近集成元件周围横竖方向走线 尽量避免导线重叠 不要覆盖插孔 切忌导线跨越集成元件的上空 杂乱地在空中搭成网状 每一部分电路安装调试完毕后 不要急于通电 要认真检查接线是否正确 包括错接 少线和不接 12 电路课程设计 自动数字日历 c 数字系统的调试 首先必须明白调试对象的工作原理和电路结构 明确调试的任务 遵循测量 分析 调试 再测量的规律 d 系统中的噪声 电源内阻和接线阻抗所形成的公共阻抗可能使一个集成电路的噪声到达另一个集成电路 13 电路课程设计 自动数字日历 地线除了具有电阻外 还有电感 各级电流流过公共地线时可能产生耦合而形成自激振荡 正反馈 或信号干扰 这些干扰信号是不确定的 常在电源和地之间接入几十微法的电容 14 15 电路课程设计 自动数字日历 16 电路课程设计 自动数字日历 17 电路课程设计 自动数字日历 18 电路课程设计 自动数字日历 三 数字日历的具体分析 计日信号 19 20 21 4位集成二进制同步加法计数器74LS160 162 复习 22 例 将十进制的74160接成六进制计数器 异步置零法 23 24 电路课程设计 自动数字日历 74LS160 同步十进制计数器 25 电路课程设计 自动数字日历 本设计的重点是日计数控制模块 现讨论 设 F为计月信号日 十位Q2Q1个位QD2QC2QB2QA2月 十位Q3个位QD3QC3QB3QA3大月信号 w1 1 3 5 7 8 10 12 小月信号 w2 4 6 9 11 平月信号 w3 2 大月进位检测信号 x1 Q2Q1QA2 小月进位检测信号 x2 Q2Q1 平月进位检测信号 x3 Q2QD2 F w1x1 w2x2 w3x3 w1 w2用卡诺图化简 26 四 555定时器555定时器是一种多用途的数字 模拟混合集成电路 利用它能极方便地构成施密特触发器 单稳态触发器和多谐振荡器 它的灵活 方便 使其在波形的产生与变换 测量与控制 家用电器 电子玩具等许多领域中都得到了应用 电路课程设计 自动数字日历 27 vI1 6 是比较器C1的输入端 也称阂值端 用TH标注 vI2 2 是比较器C2的输入端 也称触发端 用TR而标注 C1和C2的参考电压 电压比较的基准 VR1和VR2由Vcc经三个5k 电阻分压给出 28 电路课程设计 自动数字日历 CB555电路结构图 Vco 5 控制电压输入端悬空时 VR1 2 3Vcc VR2 1 3Vcc若Vco外接固定电压 则 VR1 Vco VR2 1 2Vco 置零输入端 正常工作时必须使它为高电平 29 电路课程设计 自动数字日历 CB555电路结构图 Vco 5 控制电压输入端悬空时 VR1 2 3Vcc VR2 1 3Vcc若Vco外接固定电压 则 VR1 Vco VR2 1 2Vco 置零输入端 正常工作时必须使它为高电平 当vI1 VR1 VI2 VR2时 vo为低电平 当vI1 VR1 VI2 VR2时 输出状态维持不变 30 电路课程设计 自动数字日历 CB555电路结构图 当vI1VR1 VI2 VR2时 vo为高电平 若将v o 7 端经过电阻接到电源上 只要这个电阻的阻值足够大 vo为高电平时v o也一定为高电平 vo为低电平时v o也一定为低电平 31 电路课程设计 自动数字日历 五 用555定时器接成的多谐振荡器 VT 2 3VccVT 1 3Vcc 32 电路课程设计 自动数字日历 充电时间T1 放电时间T2 故电路的振荡周期为 输出脉冲的占空比为 33 电路课程设计 自动数字日历 CB555定时器组成的一个多谐振荡器 振荡周期 1秒 输出脉冲幅度 3v而 5v 输出脉冲的占比 q 2 3 34 电路课程设计 自动数字日历 六 计算机辅助电路设计与仿真 学会使用EDA仿真软件workbench来辅助电路的设计和调试 multiSIM EWB的最新版本 软件 是InteractiveImageTechnologiesLtd在20世纪末推出的电路仿真软件 其最新版本为multiSIM12 35 电路课程设计 自动数字日历 七 时间安排 1 星期四至星期日 完成系统原理图设计 元件布线图 元件管脚连接图 做到熟知原理和连线图 同时有电路的仿真结果 每两人组成一组 建议最好设本班同学之间组队 2 星期四下午1 30拿原理图 元件布线图 每组的每个成员必须同时满足要求 和仿真程序 经老师检查合格后 领元件 工具并开始进实验室 搭电路 地点 4 123 3 实验室开放时间 8 30 4 30 地点 4 116 506 507班 4 238 509 508班 1 2项的工作占实验成绩评定的20 进实验室之前 安排两次答疑 时间 周二下午 2 00 4 00 周三下午 2 00 4 00 地点 4 123 36 电路课程设计 自动数字日历 插入布线照片 37 电路课程设计 自动数字日历 八 调试及考勤检查为顺利完成课程设计 每天要点名 不得随意迟到 早退和旷课 若累积缺席达10小时 没有成绩 每两人一组 共同完成一套 座位固定 每组的进展情况随时有记录 每完成一个功能模块 不加F控制信号的星期 日 月显示 加F信号的系统调试 加手动置位信号 闰年 请老师进行检查并记录 然后再调试下面的模块 这部分的工作占实验成绩评定的60 九 其它注意事项 布局 接线 换芯片 面包版 干扰 器件