基于数字钟的大小月份自动调节系统

1一设计总体思路，基本原理和框图1总体思路本设计是基于数字钟的大小月份自动调节系统；主要由计数显示电路和控制电路组成。计数显示电路主要由日期计数器（由两片同步十进制计数器74LS160构成）和月份计数器（由一片同步十六进制计数器74LS163构成）来完成计数功能，再通过译码显示器显示出来。控制电路则是通过利用四选一数据选择器74LS15和组合控制逻辑电路来控制日计数器的置数端以及月份计数器的使能端，从而实现大小月份自动调节功能。22．基本原理2.1计数显示电路日期计数器是由两片74LS160构成，其中高位置入0000，低位置入0001，它们的置数信号由控制逻辑电路给出，使其每次都由1开始计数，脉冲信号则由试验箱的信号源提供，再通过显示器显示出来。月份计数器是由一片74LS163组成，通过预计数功能使其变成十二进制的计数器，从而实现1—12月份的计数功能，再通过显示器显示出来。2.2控制电路控制电路是由译码组合电路，数据选择器和控制逻辑组合电路构成。先通过译码组合电路从日计数器的输出端把28,30和31翻译成三个信号，然后输到数据选择器的输入端。控制逻辑电路把从月份计数器输出端得到的1—12月份的数据翻译出二月和小月（4,6,9和11月）两组信号输入数据选择器的地址端，使数据选择器从输入端选择相应的数据然后输出，去控制日期计数器的置数端及月份计数器的使能端，从而实现二月28天，小月30天，大月31天的大小月份自动调节功能。33总设计框图和总电路图3.1总设计框图总设计框图43.2总电路图总电路图5二单元电路设计（个单元电路图）1计数显示电路1.1日期计数显示电路日期计数显示电路日期计数显示电路主要由两片两片十进制同步预置数计数器74LS160构成。上图中LOAD′为同步置数控制端，CLR′为异步置06控制端，ENT和ENP为计数控制端，A—D为并行数据输入端,QA—QD为输出端，RCO为进位输出端。LOAD′为同步置数控制端，计数器的高位片和低位片的LOAD′连在一起，每次到每个月的最后一天由153的输出端输出一个高电平，经反相器74LS04变为低电平送至LODA′（低电平有效）,使计数器高位置0，低位置1。CLR′为异步置0控制端，在此电路中无需用到，故高位片和低位片的CLR′都接到VCC。ENT和ENP为计数控制端，其中低位的ENT和ENP直接接到VCC，使其一直处于计数状态，高位的ENT和ENP接收来自低位片的RCO的进位信号，使高位片在低位片每进位一次时计数一次。A—D为并行数据输入端，高位片接成0000，低位片接成0001，从而使每个月最后一天在同步置数控制端LOAD′的控制下，在下一个脉冲到来时也就是每个月的第一天时，日期计数器置成01，使每个月从01开始计数。QA—QD为输出端，分别接入译码显示器的输入端和译码电路的输入端。RCO为进位输出端，低位片的RCO接到高位片的计数控制端ENT和ENP，从而控制高位片的计数；高位片的RCO不需要用到（高位片不需要进位输出），故悬空。71.2月份计数显示电路月份计数显示电路月份计数显示电路主要由一片十六进制同步计数器74LS163，一个与非门和一个译码显示器构成。上图中LOAD′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，A—D为并行数据输入端,QA—QD为输出端，RCO为进位输出端。LOAD′为同步置数控制端，月份计数器计每当计到12月份时就把输出信号通过与非门再送到同步置数控制端LOAD′，在下一个脉冲到来是实现置数功能，从而实现是十二进制计数。CLR′为异步置0控制端，在此不需用到，故接VCC。ENT和ENP为计数控制端，在接收到数据选择器74LS153送来的高电平后实现计数功能。8A—D为并行数据输入端，接成0001，从而使计数器计到十二月份后在同步置数控制端LOAD′的控制下，在下一个脉冲到来时置成1。2控制电路控制选择电路主要由153选择器和组合逻辑电路组成，首先由译码组合电路分别从日期显示电路中译出日期28、30、31三个信号送到数据选择器74LS153的输入端，然后由控制组合逻辑电路从月份显示电路中分别译出2月接到数据选择器74LS153的地址输入端的B,译出4、6、9、11月送入数据选择器74LS153的地址输入端A.选择器的输出作为计数显示电路的置数信号和使能信号分别接到日期计数显示电路和月份计数显示电路中。9接74LS163输出端控制电路接74LS163的ENT和ENP接74LS160的输出端接74LS160的LOAD′103主要芯片的简介3.1十进制计数器74LS16074LS160的功能表异步清零：当CLR′=0时，无论有没有CLK，计数器马上被清零。同步预置数：当CLR′=1，LOAD′=0，CLK为↑时，计数器处于预计数状态。保持：当CLR′=LOAD′=1时，只要ENT和ENP中有一个为零，则计数器出于保持状态。计数：只有当CLR′=LOAD′=ENT=ENP=1且CLK为↑时，计数器才能计数。清零1174LS160的管脚图3.2十六进制计数器74LS16374LS160的功能表同步清零：当CLR′=0，CLK为↑时，计数器被清零。同步预置数：当CLR′=1，LOAD′=0，CLK为↑时，计数器处于预计数状态。清零12保持：当CLR′=LOAD′=1时，只要ENT和ENP中有一个为零，则计数器出于保持状态。计数：只有当CLR′=LOAD′=ENT=ENP=1且CLK为↑时，计数器才能计数。74LS163的管脚图3.3数据选择器74LS15374LS153的功能表1374LS153包含两组相同４选１数据选择器，它们共用同一组地址输入端Ａ和Ｂ，当１Ｇ′（２Ｇ′）＝０时，可通过Ａ和Ｂ的不同状态，从４个输入数据（Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）中选择所需要的一个，并送到输出端１Ｙ（２Ｙ）。74LS153的管脚图三安装，调试步骤安装元器件前，首先检查芯片是否是好的，如果是坏的要换好的，一定要保证芯片是完好的。然后检测导线是否有断线、接触不良的现象。当检测芯片和导线完好后，就可以开始按照能正确工作的仿真电路图连接电路了。连接之前先看清面包板的结构，确认哪些孔是相连的，哪些孔是不相连的。以免在连线的过程中造成不必要的麻烦。首先，连接日期计数显示电路模块。连接完后接通电源，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，再继续接下一个模块，如果不能正确显示，就要检查线路是否连正确，电路的引14脚有无错接和漏接，互碰等情况。其次，连接月份计数显示电路模块。连好后观察是否能正常工作。如果不能正常工作，就要检查线路是否连正确。再次连接数据选择器和逻辑电路图，先连接数据选择器的输入，分别把28、30、31译码之后连至153的数据输入端，再接通电源，分别把153的A、B端接入高低电平，看能否实现数据的选择，如果不能，再检测电路，根据显示的结果找到问题，解决问题。解决后，再断开电源，将大小月份译码之后连到153的地址选择端，再打开电源，看整个电路能否正常工作和显示，如果不能，问题一般出在数据选择器和月份计数显示模块之间的连接，找出问题并解决，直到整个电路能正常工作。四故障分析与电路改进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；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。15五总结与体会两星期的数电课程设计就结束了，对我来说应该是收获蛮大的。从刚开始的设计电路到后面的接线与调试电路都用了很长了时间，总感觉心有余，而力不及。作为工科学生，动手实践很重要，理论联系实践是很重要的。第一周我们主要任务主要是曾老师布置课题，我们设计电路图并把它用EWB仿真出来。电路图的设计，特别是各模块的设计，要考虑很多东西，如怎样接才正确？怎样调整线才好看？怎样把门转化为必要的芯片才能节约芯片？电路图出来后，我就开始运用EWB软件连线仿真。仿真出来后，填写元器件清单到老师那里领取所需的芯片与试验箱。第二周就是照图连线，安装与调试。连线过程无疑是痛苦并快乐的，上百条细线，针孔大小的连线点，易松动的导线，都给我连线带来不小的阻力。在EWB上运行得非常好的电路接成实物电路就问题百出，我不断修改电路，以期达到满意效果，功夫不负有心人，几经修改，最后调试，终于成功的达到了课题所要求的功能。经过曾老师的精心指导下使我受益匪浅，不但了解了各个芯片的功能与电路的设计，而且还对自己的动手能力有了很大的提高。我坚信自己的努力一定会得到回报的，锲而不舍。感谢课程设计给了我获取更多知识的机会，应该珍惜。16六附录（原器件清单）十进制同步计数器74160两片十六进同步制计数器74163一片双四选一数据选择器74153一片三3输入正与非门74LS10两片四2输入正与门74LS08一片二2输入正与或门74LS20一片六反相器74LS04两片试验箱一个电路板一块七参考文献《数字电子技术基础》阎石主编《电子技术基础实验与仿真》孙胜麟郭照南主编17目录一设计总体思路，基本原理和框图...........................................................................................11总体思路.............................................................................................................................12．基本原理...........................................................................................................................22.1计数显示电路........................................................................................................22.2控制电路................................................................................................................23总设计框图和总电路图......................................................................................................33.1总设计框图............................................................................................................33.2总电路图................................................................................................................4二单元电路设计（个单元电路图）...........................................................................................