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带星期功能的数字日历

第1章设计总体思路
1.1设计基本方案介绍
本次数字电子技术课程设计的具体要求有:
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、对设计的电路进行仿真。

4、在实验室组装实际电路并调试通过。

5、写出设计报告。

基于要求可用两片十进制计数器(74160)级联构成日计数器,控制置数端使其每次从01开始计数(对应每月第一天是1号);从日计数器的输出通过与非门等译出31、30、28这三个信号,再根据月计数器的四个输出端译码输出两个控制端控制74153的数据选通端,选择译出的31、30、28三个信号,同时月计数器加1,当月数为12时输出端用与非门控制其同步置数端置1。

同时,星期计数器由一片十进制计数器(74160)构成,控制置数端使其每次从8开始计数(对应每星期第一天是星期日);从星期计数器的输出通过7410(三输入与非门),使其变成一个七进制的星期计数器。

星期计数器和日计数器公用一个脉冲。

1.2 基本原理
设计的基本原理为:1、三片74160构成日计数器和星期计数器,74160(1)为高位片,74160(2)为低位片,7410(3)为和三输入与非门构成星期计数器。

三片74160的同步脉冲,清零端CLR都接高电平(不清零),74160(2)的D、C、B、A置数端为0001,74160(1)的D、C、B、A置数端为0000,7410(3)的D、C、B、置数端为1000。

74160(2)的使能端E NP、ENT接高电平,其进位端RCO接到74160(1)的使能端EN P,EN T接高,两片74160的置数端接到一起,由74153的选通输出信号控制,当日期为31、30或28时,它们的置数端会分别为0,置数后日期低位置为1,高位置为0。

2、16进制计数器74161构成月计数器,其脉冲与74160的脉冲是同步的,使能端ENT、A、CL R接高电平,E NP接74160置数端的反,即在日置数时月份加1,其置数输入为0001,置数端LOA D由它的输出端译码控制,即在12月后置1。

3、由日计数器译码产生的28、30、31三个信号分别接到74153数据选择器的1C0、1C1、1C2,数据选择器的个1G′接地,选择端A、B与月计数器译码输出两个信号相接,实现BA在2月时输入为10;1、3、5、7、8、10、12月B A为00;4、6、9、11为01,以控制通道选通而实现31、30、28三种不同月数。

时钟 置数端
输出 输入
日计数器(高)
74153数据选择

控制逻辑
月计数器脉冲
月显示
逻辑电路(28、30、31天)
日显示
时钟 置数端
输入 输出
日计数器(低)
0001
0000
时钟 置数端
输出 输入 星期计数器
1000
星期 显示 1.3 设计框图
第2章单元电路设计
2.1 星期模块
星期模块是由一块74160和一个三输入与非们(7410)构成的七进制的一个计数器,其脉冲和日计数器模块同步。

星期模块图如下:
图2-1
2.2 日期模块
日期模块是由两片十进制计数器(74160)级联构成日计数器。

日期模块图如下:
图 2-2
2.3 月份模块
月份模块是由一块74161和一个与非门构成12进制的计数器,模块图如下:
图 2-3
第3章总电路设计
3.1 设计思路
三种置数日期(31、30、28)信号输出电路:为了找出三种月份的特殊天数,日期显示的低位的A及高位的B、A通过与非门连接,当且仅当高位为xx11、低位0001时输出一低电平信号,即31天;三十天时将日期高位的B A接与非门后(此处用一与门加以非门)再与31天的输出信号相与再做30天的信号输出,目的是防止在设置日期后若日恰好为31时其不能正确地输出置数信号;28天的信号则只用了高位的B和低位的D,即0010、1000时,利用者两端接与非门即可得到28天的置数信号。

电路采用同步C LK信号,所以日期及月数都会同步变化。

再将得到的三种置数信号接到74153的1C2、1C1、1C0,它们有153的AB选择端控制。

三种天数的选择电路:从与计数器的D、C、A三端引线接入大小月份判断逻辑电路中,74153的选择A端与引入的D CA三端的逻辑表达式为:A' C D'+AD;选择B端与引入的DCA三端的逻辑表达式为:A'C'D'。

上两表达式时将1到12月的真值表列出而化简的,31天的为00,30天的为01,28天为10,其他月数不须考虑:
月数BA月数BA
000100011100
001010100000
001100100101
010*********
010*********
011001110000
3.2 总电路图
图 3-1
第4章安装、调试
4.1 安装
1)领取实验箱子,面包板,以及设计电路所需要的各种芯片,并测试各芯片的好坏。

2)将面包板固定在实验箱中,然后将已测试好的芯片合理的安装在面包板上。

3)接通实验箱的电源,然后在实验箱中检测每根导线的好坏,为接电路做准备。

4)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。

5)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,接通实验箱的电源,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。

4.2 调试
1)检查所用的两片七段显示器是否是好的。

2)检查面包板上的芯片是否与面包板接触良好。

3)检查各芯片的电源和地是否接完整。

4)观察是否与实验箱接触,如果接触将面包板调整适当高度。

5)检查导线是否与面包板接触不良。

6)利用发光二极管为状态灯,对电路的各模块进行检查观察各模块电路是否正常。

7)检查所接电路是否与仿真电路相符。

第5章故障分析与电路改进
第一次安装仿真图接线的时候,发现无论怎样给脉冲,数码管总是显示0,不作任何改变。

初步怀疑芯片是坏的,拿芯片去测量,发现芯片并没有坏。

再对照芯片的封装,查看芯片封装管脚是否接错,结果发现,原来74160和74161芯片都没有接电源线和地线,因为仿真图省略了这两块芯片的电源线和地线。

第二次接线时,采用了各个模块逐步验证法,就是首先独立的接好每个模块,并验证起准确性,然后再连接成总电路。

此法的优越性就是容易排查故障。

电路改进:
由于领芯片的时候没有领到三输入或非门7427,所以需要改进电路。

经过分析决定,三输入或非门可由两个二输入或门(7432)和一个非门(7404)代替。

总结
两周的数字电子技术课程设计已经结束了,总的来说这两周我学到了不少东西。

首先,通过课程设计,我又对数字电子技术有了更深一步的了解,特别是在运用数电知识解决一些问题的能力上有了很大的提高。

此次课程设计的课题是制作具有大小月份自动调节功能的数字日历。

其中主要有三大模块:星期模块,日期模块和月份模块。

设计的难点主要集中在区分每个月的是大月还是小月,要设计出实现此功能的逻辑电路还是有些困难。

还有就是此次排查故障花了很多时间,主要是自己对于芯片的封装管脚不熟悉所致。

第一次接线的时候,由于仿真电路省略了部分芯片的电源和地管脚,而自己又一时疏忽,导致接完线无论怎么给脉冲,数码管就是没有任何反应,还认为是芯片坏了。

当数字日历各部分功能在板子上实现了的时候,其实自己心中还是有些许成就感的,因为毕竟是自己亲手做的!
附录:
元器件清单:
芯片数量(片)
74160 3
74161 1
74153 1
7432 1
7404 1
7400 1
7410 1
7402 1
数码管 4
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。

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