具有大小月份自动调节功能的数字日历数字电路 课程设计.doc

课程设计任务书

课程名称： 数字电子技术
题 目：具有大小月份自动调节功能的数字日历

专业班级： 班
学生姓名： 学号：
指导老师：
审 批：

任务书下达日期2011年6月24日星期一
设计完成日期 2011年7月8日星期五

设计内容与设计要求
一．设计内容：
自选元器件设计制作一个具有大小月份自动调节功能的数字日历，具体设计要求如下：
1、用五个数码管分别显示月、日、星期。
2、月、日的计数显示均从1开始，并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。
3、对星期的计数显示从1到6再到日（日用8代替）。
3、用EWB进行仿真。
4、在实验室组装实际电路并调试通过。
5、写出设计报告。
二．设计提示：
1. 控制月、日、星期计数器的置数端使其每次从1开始计数。
2.从日计数器的输出，译出31、30、28这三个信号，再根据月计数器的输出的月份，选择其中一路信号去控制日计数器的置数端，以此实现大小月份的自动调节功能。
3．星期计数器通过对7448的灯测试端LT的控制实现将7变8（表示星期日）的显示。

三．设计要求：
1． 设计思路清晰，给出整体设计框图；
2． 设计各单元电路，给出具体设计思路、电路工作原理，元器件清单；
3． 完成总电路设计，设计图纸完备；
4． 安装调试电路；
5． 写出设计报告；

主要设计条件
1. 提供直流稳压电源、信号源、示波器等仪器；
2. 提供各类TTL集成电路芯片、电阻、电容及插接件等元器件。
3. 提供电子综合实验装置。

说明书格式
1、 课程设计封面；
2、 课程设计任务书；
3、 说明书目录；
4、 设计总体思路，基本原理和框图；
5、 单元电路设计（各单元电路图）；
6、 总电路设计（总电路图）；
7、 安装、调试步骤；
8、 故障分析与电路改进；
9、 总结与设计调试体会；
10、 附录（元器件清单）；
11、 参考文献；
12、 课程设计成绩评分表。

进 度 安 排
第一周：
星期一 上午 安排任务。
星期一~星期二：查资料、设计
星期三~星期四：
单元电路设计和仿真，电路修改〈四楼现代设计室〉
星期五上午：领取元器件和设备〈四楼电子综合实验室〉
第二周：
第一周星期五下午~第二周星期四：
安装调试电路；〈四楼电子综合实验室〉
星期四~星期五：检查硬件电路、写总结报告,答辩。

参 考 文 献
《电子技术与EDA技术课程设计》 郭照南主编
《电子技术课程设计指导》 彭介华 主编
《电子线路设计、实验、测试》 谢自美主编

目录

第1章 设计总体思路 1
1.1 设计要求及设计思路 1
1.2 基本原理 1
1.2.1 计数显示电路 1
1.2.2 控制调节电路 1
1.3 总体设计简图及电路总图 2
第2章 单元电路设计 3
2.1 大小月显示电路的设计 3
2.2 12进制月电路 7
2.3 7进制星期电路 8
2.4 大小月逻辑运算电路 10
2.5 总电路图 11
第3章 安装、调试步骤与故障诊断 12
第4章 故障分析与电路改进 13
第5章 总结与体会 14
附录 元件清单 15
参考文献 16

15

第1章 设计总体思路

1.1设计要求及设计思路

该课题要求设计制作一个具有大小月份自动调节功能的数字日历。由于每一月的天数不尽相同，日计数器要实现当前月对应的天数进制。例如，2月时日期满28天就应向月计数器进位，此时日计数器应为28进制。所以可以用两片74LS160分别做日计数器的高低为，用一片74LS161实现12进制的月计数器。用数据选择器74LS153选择相对于的日进制，实现大小月功能。另外用一片74LS160实现7进制的星期计数。

1.2 基本原理

1.2.1 计数显示电路
“日期计数器” 采用两片十进制计数器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；“月计数器”采用一片74LS161计数器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。
1.2.2 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28天。控制电路从月计数器的输出中用74LS154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1X0=28，1X1=30，1X2=31, A=当B和A为00时选通28天，当BA为01时选通30天，当BA为10时选通31天，如此可自动调节天数。

1.3 总体设计简图及电路总图

图1.3 设计简图
第2章 单元电路设计

2.1 大小月显示电路的设计

每年有12个月份，每个月的天数有大小月之分。分别是：1月31天﹑2月28天﹑3月31天﹑4月30天﹑5月31天﹑6月30天﹑7月31天﹑8月31天﹑9月30天﹑10月31天﹑11月30天﹑12月31天。将12个月份所对应的天数信息编译成相对应的选择信号送入74LS153用‘00’选中28进制日、用‘01’选中30进制日﹑用‘10’选中31进制日。电路图如图2.1.1所示：

图2.1.1 大小月显示电路
2.1.1 28进制日电路
“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1天）。图中LOAD′为同步置数控制端，MR′为异步置0控制端，ENT和ENP为计数控制端；D0-D3为并行数据输入端,Q0—Q3为输出端，RCO为进位输出端。当计入28个脉冲且数据选择器74LS153的BA=00时，经担任译码器的74LS00译码产生低电平信号立刻被74ls153选正输出低电平将两片74ls160置成0000，0001，于是便得到了二十八进制。
由于74ls160为10进制同步计数器，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MR′=1,LOAD′=0时，在时钟脉冲CP上升沿到来时，并行输入的数据D0—D3被置入计数器相应的触发器中，Q0Q1Q2Q3=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=ENTQ3Q0=Q3Q0;如ENT=0、ENP=1时，则RCO=ENT·Q3Q0=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。图中AB实际由译码器及组合逻辑电路将11数据输入。

图2.1.2 二十八天电路
2.1.2 30进制日电路
原理如28进制日计数器，具体线路图如下所示。此时下面74LS160LOAD＇接74ls153的输出端，153的输出端经过反相器后再输入74ls161的ENP和ENT端从而实现月的进位，与非门的输入端接Q1Q0输出端接74ls153的1X1端。图中AB实际由译码器及组合逻辑电路将01数据输入。

图2.1.3 三十天电路
2.1.3 31进制日电路
原理如28进制日计数器，具体线路图如下所示。此时下面的74LS160的LOAD＇接74LS153的输出端，153的输出端经过反相器后再输入74ls161的ENP和ENT端从而实现月的进位，与非门的输入端接一片的Q1Q0和二片的Q0输出端接74ls153的1X0端。图中AB实际由译码器及组合逻辑电路将10数据输入。

图2.1.4 三十一天电路

2.2 12进制月电路

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Q2和Q3，D0端置1，D1、D2、D3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，周而复始。
此反馈调节将十六进制计数器74161做成十二进制月计数器，原理图如下所示：

图2.2 十二月循环电路
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。

2.3 7进制星期电路

本课题要求对星期的计数显示从1到6再到日（日用8代替）。可以用74LS160设计成7进制，将初值设为0001，用0111反馈置数，且应把计数值0001﹑0010﹑0011﹑0100﹑0101﹑0110﹑0111重新编码为相对应的0001﹑0010﹑0011﹑0100﹑0101﹑0110﹑1000。这样就能实现显示器按1,2,3,4,5,6,8，1,2的循环次序来显示。本设计采用一个4线16线译码器（可用两片74LS138扩展而成）74154进行编码。如图2.3所示:

图2.3 7进制星期电路

2.4 大小月逻辑运算电路

取当前月进行逻辑转化为相对应的大小月状态，即取月计数器的当前计数值Q3Q2Q1Q0进行逻辑运算得到对应的74LS153的数据选择信号BA。BA为选择输入端，1X0—1X3为数据端, 1Y为数据输出端，1E′为底电平有效的选通输入端。它的原理是通过给定不同的地址代码（即X1X0的状态），即可从4个输入数据中选出所要的一个，并送至输出端Y。当BA分别为00、01、10时，数据选择器分别选择X0、X1、X2、X3，它们分别代表31、30、29、（日数），并输出对应Y值，从而对日计数器进行控制调节。组合逻辑即是将1—12月份各月所包含的天数对应至地址输入端A1、A0中。电路中用多个与非门译码，分别译出12个月份，在译码器的输出端将大小月份区分开分别用组合逻辑电路实现00、01、10四个数据的输出。电路如图2.4所示:

图2.4 大小月逻辑运算电路

2.5 总电路图

图2.5 总设计电路
第3章 安装、调试步骤与故障诊断

调试前检查导线，选用连接良好的导线用于调试时使用;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。然后按照电路图进行连接。电路分四个单元块接，分别一步一步实现。
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，分别用与非门连到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，全部连好后，再接通电源，观察显示器上的数字。
按照这样的步骤，在每接一根线的时候就要思考一下确定无误后才接下一根线，每接完一个模块就检查一下，就这样我在接线的过程中一点点把故障原因找出来，最后我只用了一次就把电路图接成功。

第4章 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；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；（4）芯片布局不合理，引脚走线不合理。
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查和通电检查。检查仪器的选用和使用是否正确；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。
（5）分部检测法：电路分四个单元块，分别断开各个单元连接点，输入合适的数据看是否有相应的显示结果。

第5章 总结与体会

这次为期两个星期的数字电子技术课程设计终于结束了,在这两个星期我学会了很多东西,以前在课本上学的理论知识比较抽象,通过做这个课程设计,让我对这些知识有了更深的理解.而且通过对这些知识的应用,让我们学会了很多书本上没有的东西。
我们以前也做过这样的训练，对我们的能力有很大的提高，像电工实习。但这次是第一次完全由自己设计电路然后接成实物，遇到的困难可想而知，但最终还是很好的完成了任务，而且使我受益匪浅。我们要做的不仅仅是吸收，了解只是。更重要的是能够熟练的运用学到的知识，做出实实在在的东西运用到日常生活和工作当中去，创造去更多的价值。
此次仿真我们用的是Proteus仿真软件电路图的设计，特别是各模块的设计，要考虑很多东西，书本上理论上的东西与在实际运用中还是有一定的出入的。电路图出来后，我就开始运用Proteus软件连线仿真。把基本芯片合理布局下，认真考虑了合理、美观、高效和易懂性几个方面后，根据实际情况绘制了安装接线图。然后照图连线，连线过程真的能锻炼一个人的耐力，在那针孔大的线孔上连接，只要没注意好就会出现短路或断路。
感谢学校为我们提供了这么好的机会，为我们之后参加相关工作奠定了一个好的基础，拓展了我们的思维开阔了我们的视野。还要感谢郭照南老师的悉心教导，郭老师的严格要求也让我感觉到自己会的东西太少了，而且非常组心。以后要努力学习，严格要求自己。最后再一次感谢赵老师给予的帮助和指导。

附录 元件清单

十进制同步计数器74160 两片
十六进同步制计数器74161 一片
双四选一数据选择器74153 一片
四2输入与非门7400 一片
三3输入正与非门 74LS10 两片
四2输入正与门74LS08 两片
四2输入正或门74LS32 一片
译码器74LS138 四片
六反相器74LS04 两片
八段共阴显示器 四个
试验箱 一个
电路板 一块
导线 若干

参考文献

《电子技术与EDA技术课程设计》 郭照南主编
《电子技术课程设计指导》 彭介华 主编
《电子线路设计、实验、测试》 谢自美主编