数电课程设计大小月份自动调节系统

1、等级湖南工程学院课 程 设 计课程名称 数电课程设计 课题名称 大小月份自动调节系统 专 业 自 动 化 班 级 9110 班 学 号 201301209110 姓 名 指导教师 2015 年 3 月 15 日湖南工程学院课 程 设 计 任 务 书课程名称 数电课程设计 课 题 大小月份自动调节系统 专业班级 自动化1391班 学生姓名 学 号 201301209110 指导老师 审 批 任务书下达日期 2015 年 3月 2 日 任务完成日期 2015 年 3 月 15 日设计内容与设计要求设计内容：1. 设计一个具有大小月份自动调节机能的系统。即日期的计数实现大月31天，小月30天，二月2

2、8天。2. 有multisim软件进行电路仿真。3. 在实验室组装调试电路。4. 写设计报告。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. 软件环境：multisim12.02. 硬件环境：实验楼四楼综合实验室说 明 书 格 式1. 封面2. 课程设计任务书3. 目录4. 总体思路 5. 基本原理 6. 总体设计简图及电路总图 7. 单元电路8. 控制调节电路 9. 安装和调试和检查错误10.故障分析与电路改进 11.总结 12.附录（芯片清单）13.进度安排和参考文献10. 课程设计成绩评分表

3、 目 录一总体思路 二基本原理 1. 计数显示电路2. 控制调节电路三总体设计简图及电路总图 四计数显示电路五控制调节电路1.数据选择器74ls153的选择电路2.由两片74ls138构成的四线-十六线制译码电路六.安装和调试和检查错误 七故障分析与电路改进八总结 1 总体思路 具有大小月份大小月份自动调节功能的数字钟，计数显示电路主要利用74ls160计数器和74ls163计数器的计数功能和译码显示器的显示功能来实现，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0时钟，从而实现大小月份自动调节功能。 2 基本原理1. 计数显示电路 “日期计数器” 采用两片十进制计数器7

4、4ls160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；“月计数器”采用一片74ls161计数器和两片74ls160级联（与一片74ls160平行关系）通过预置数做成十二进制计数器，从而进行1-12月份的累计计数，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28、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

5、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28天。控制电路只需从月计数器的输出中译出二月和小月两组信号送入数据选择器，即令数据选择器的输入为1c0=30，1c1=31，1c2=28，a=a0（4、6、9和11月），b=a1（1、3、5、7、8、10和12月），1c3=0（无效信号）。3 总体设计简图及电路总图1. 总体设计简图 2. 电路总图四.计数显示电路 1. 28进制日计数器 “28进制计数器”采用两片十进制计数器160同步预置数构成，控制置数端使其每次从1开始计数（对应每月第一

6、天）。图中loda为同步置数控制端，clr为异步置0控制端，ent和enp为计数控制端；ad为并行数据输入端,qaqd为输出端，rco为进位输出端。当计入28个脉冲，经担任译码器的74ls00译码产生低电平信号立刻将两片74160置成0000，0001，于是便得到了二十八进制。由于74160为10进制计数器，当计数到（1001）9时，会在rco端产生一个1的脉冲（rco平时为0）。作为高位片的ep和et输入 ，当下一个cp信号来时高位片为计数工作状态，计入1，而低位片计成0（0000），它的c端回到低电平。而低位片的ep和et恒为1，始终处于计数工作状态。 当clr=1,load=0时，在时钟

7、脉冲cp上升沿到来时，并行输入的数据ad被置入计数器相应的触发器中，qaqbqcqd=abcd。当load=clr=enp=ent=1,cp端输入计数脉冲时,计数按照8421bcd码的规律进行十进制加法计数。当load=clr=1,且ent和enp中有0时，则计数器保持原来的状态不变。在计数器执行保持功能时，如enp=0、ent=1时，则rco=entqdqa=qdqa;如ent=0、enp=1时，则rco=entqdqa=0。下图所示为由两片74ls160级联组成的28进制同步加法计数器及其译码显示电路。 2. 30进制日计数器 原理如28进制日计数器，具体线路图如下所示。此时下面74ls1

8、60的load接与二输入非门的输出端，与非门的输入端接qa,qb。 3. 31进制日计数器 原理如28进制日计数器。具体线路图如下所示。此时下面74ls160的load接与三输入非门的输出端，与非门的输入端接qa,qb,qa。 4. 12进制月计数器 它是用一块74ls161芯片和一个二输入与非门芯片实现的。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，a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，周而

9、复始。 此反馈调节将十六进制计数器74ls161做成十二进制月计数器，原理图如下所示。 该部分所用的主要元器件有：1. 74ls160十进制计数器 (1)引线图 （2）主要功能 异步清除：当clk=0时，无论有无clk，计数器立即清零，qd-qa均为0，称为异步清除。 同步预置：当load=0时，在时钟脉冲上升沿的作用下，qd=d，qc=c，qb=b，qa=a。 锁存：当使能端enp=0或ent=0时，计数器禁止计数，为锁存状态。 计数：当使能端epet1时，为计数状态。 2. led数码管引线图：七段led显示器也称数码管是由发光二极管组成的一个列阵,它可以直接显示出译码器输出的十进制数。七

10、段发光显示器有共阴和共阳两种结构。共阳极接法就是发光二极管的阳极都接到一起接到高电平上；共阴接法则相反，就是把发光二极管的阴极都连在一起接地。 在数字集成电路中，七段译码器/驱动器是专门用来驱动数码管发光显示数码的。能够驱动共阴极结构led数码管的集成电路有：74ls48、74ls49、74ls248、74ls249、cc4511、mc14495等；能够驱动共阳极结构led数码管的集成电路有：74ls47、74ls 246、74ls247等。 5 控制调节电路1. 数据选择器74ls153的选择电路 当a1a0分别为00、01、10时，数据选择器分别选择c0、c1、c2，它们分别代表30、31

11、、28（日数），并输出对应y值，从而对日计数器进行控制调节。2. 由两片74ls138构成的四线-十六线制译码电路 由两片74ls138构成的四线-十六线译码器原理图：第（1）片74ls138工作而第（2）片74ls138禁止，将的00000111这8个代码译成8个低电平信号；第（2）片74ls138工作，第（1）片74ls138禁止，将的10001111这8个代码译成8个低电平信号。这样就用两个3线8线译码器扩展成一个4线16线的译码器了。该部分所用的主要元器件有：1. 74ls153双四选一数据选择器（1） 管脚图（2） 功能表2. 74ls138译码器（1） 引脚图（2） 功能表6 安装

12、、调试和检查错误 调试前应先检查芯片引脚间有无短路，芯片有无破损，连接处有无接触不良；导线有无损坏；电源正负极是否连对。然后开始按照已仿真成功的电路图进行连接。 首先，先连接日计数器部分，并使其与显示器相连。此时已通好电源。在做28、30、31进制时，分别用反相器连到load端，反馈置数，并观察显示器，当显示器能够显示正确的数字达到相应功能时，再继续下一步，如果不能正确显示，就要检查线路是否连正确，电路的引脚有无错接和漏接，互碰等情况；。 其次，连接月计数器，并使其与显示器相连。连好后观察是否能显示数字。如果不能正确显示，就要检查线路是否连正确。紧接着，断开电源，连接数据选择器和逻辑电路图，全

13、部连好后，再接通电源，观察显示器上的数字。我们屡次在这部分出现问题，器件有发烫、冒烟的现象，甚至烧软了几根导线，经反复检查，修改电路，才最终将电路连成。七故障分析与电路改进 故障产生的原因很多，情况也很复杂，本实验产生故障的原因主要有以下几种：（1）定型芯片使用一段时间后出现故障，元器件损坏，连接线路是发生短路或断路（接插件接触不良）（2）新设计安装的电路来说，故障原因可能是，实际电路、与设计的原理图不符；元器件使用不当或损坏；设计的带内陆本身就存在某些缺点，不满足技术要求，连线发生短路或断路现象等。（3）仪器使用不正确引起的故障。 常用的故障排除方法：（1）直接观察法：直接观察法包括不通电检

14、查和通电检查。检查仪器的选用和使用是否正确；电源电压是否符合要求；集成电路的引脚有无错接和漏接，互碰等情况；布线是否合理，电阻和电容有无烧焦和炸裂等。仔细观察元，器件有无发烫、冒烟，电子管是否亮。（2）对比法：怀疑某一电路存在问题时，可将此电路与工作状态相同的正常电路的参数进行一一对比，从中找到电路的不正常情况，进而分析故障原因，判断故障点。（3）短路法：用万用表测量拐角对地无电压。（4）断路法：把稳定的电压接入一带故障的电路，使输出电流过大，我们采取依次断开电路的某一支路的办法来检查故障。 8 总结 经过两周的数电实习，我已对multisim软件的基本操作熟悉，并能设计基本的电路图，另外加深

15、了对书本知识的掌握，让我明白了知识虽然来自书本，但是巩固和掌握还是要靠实践来完成。 第一周学习了multisim软件的操作，然后根据总模块图设计电路，刚开始有点慌，不知道从何下手，拿着一本数电数，巩固了下基本元件的原理、功能表和管脚图，渐渐的在脑海里形成初步的模块图对应的元件的实现的功能，最后设计出了电路图并仿真运行成功。 第二周是元件的安装和调式，本以为已经设计出电路图了，安装元件应该不会很难，但是事实是我和我的组员重复接了几遍电路，还是没能真正的完成，这考校的不只是对元件的熟悉，还要非常细心的接线和有根据的检查错误。第一遍接线不是我接的我负责讲诉改接那根线，也许刚开始没有经验，接完后的电路

16、很乱根本找不清线路，而且元件的摆放也很不合理,根本找不到错误在哪，因为数码显示管显示的是乱码！后来连续接几遍也没能能出理想的状态，最后快要放弃的时候了，我细心检查发现有一个芯片没有接vcc和地，一点点的改错，观察就这样我们完成了。 总之，我觉得学习像我们工科生就得多动手，实践操作，呆在教室里看书的知识，也只是纸上谈兵，看到现实的物件，人就慌，这还得靠实践来真正认知和巩固书上说的知识。 附 录（芯片清单）74ls160 四片74ls161 一片74ls153 一片74ls138 两片74ls00 一片74ls04 一片74ls08 一片74ls10 一片74ls20 两片74ls32 一片进 度 安 排第一周 星期一下达任务 星期三下午四点检查仿真 星期四下午四点领器件第二周（调试） 星期一下午四点到四点半 星期二下午两点半到三点半 星期三下午四点到四点半 星期四上午八点半到九点半参 考 文 献参考文献： 数字电子技术基础 阎石 编电子技术基础实验与仿真 孙胜麟 郭照南编 电气信息