大小月份自动调节系统.docx
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大小月份自动调节系统
电气信息学院
课程设计任务书
课题名称
大小月份自动调节系统
姓名
FRONT
专业
班级
学号
指导老师
课程设计时间
2016年9月12日-2016年9月26日
一、设计任务
1.设计一电子钟的大小月份自动调节系统，要求如下：
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，2月28天。
2.用Multisim进行仿真。
3.在实验室组装实际电路并调试通过。
4.写出设计报告。
2、设计要求
1.思路清晰，给出整体设计框图和电路图。
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。
三、进度安排
第一周：
周一：
布置任务，查找资料；
周二～周三：
设计系统方案，仿真；
周四～周日：
领元器件，电路安装，或程序调试；
第二周：
周一～周二：
电路安装，调试，运行或程序调试，下载运行；
周三：
结果验收；
周四：
收元器件，整理实验室，撰写报告，答辩；
周五：
资料整理。
三、参考资料
1、《数字电子技术基础》阎石主编
2、《电子技术与EDA技术实验及仿真》郭照南孙胜麟主编
1．设计总体思路及基本原理................................................................................................6
1.设计总体思路.....................................................................................................................................6
2.基本原理................................................................................................................................................6
（1）.月份显示器...........................................................................................................................................6
（2）.日显示器................................................................................................................................................6
（3）.控制调节电路.......................................................................................................................................6
3.总体设计简图及电路总图............................................................................................................7
（1）.总体设计简图.......................................................................................................................................7
（2）.电路总图................................................................................................................................................8
二．单元电路设计..............................................................................................................................9
1.计数显示电路......................................................................................................................................9
（1）.月计数显示电路..................................................................................................................................9
（2）.日计数显示电路.................................................................................................................................10
2.控制调节电路.....................................................................................................................................11
（1）.3线—8线译码器...............................................................................................................................11
（2）.74LS153数据选择器.........................................................................................................................12
三．安装，调试步骤与故障诊断..........................................................................................12
四．总结与体会..................................................................................................................................14
五．附录...................................................................................................................................................14
（1）.原件清单..........................................................................................................................................14
（2）.参考文献........................................................................................................................................15
六．电气与信息工程系课程设计评分表.........................................................................16
一、设计总体思路与基本原理
1、设计总体思路
设计一大小月份自动调节系统，大月31天，小月30天，二月28天，在月份上可以手动调节。
月份调节和日显示电路均用两片74LS160同步十进制计数器构成，采用级联的方法分别构成12、31、30、29进制计数器，并将十二个月份用两片138译码器译出十二个信号，从而把大月，小月，二月区分开来。
数据选择电路是运用4选1数据选择器74LS153，选择大月31天、小月30天、二月28天，然后进行输出，月份进一，日置数为一，从而实现大小月份自动调节功能。
2、基本原理
⑴月份显示器
利用两片74LS160同步十进制计数器级联成12进制计数器。
用数据选择器出来的信号控制月份的进位，当满足条件为十二月份且为31日的时候利用与非门逻辑电路控制160置数端使其置为1（对应每年第一月是1月），使其1-12月循环，通过数码管显示出月份。
⑵日显示器
日期显示电路跟月份显示电路原理一样，构成31、30、28进制计数器，用数据选择器出来的信号控制日的置数，当满足条件为31日，或30日，或28日的时候利用与非门逻辑电路控制160置数端使其置为1（对应每月第一天是1日），使其按大小月，二月循环，通过数码管显示出日。
⑶控制调节电路
控制电路是采用两片138译码器构成，当逻辑电路从日计数器的输出端译出29、30、31三个信号送入数据选择器数据输入端，从月份计数器输出端输出进入138译码后，通过逻辑电路输出小月信号，二月信号，不输出信号代表大月（考虑到小月只有4个月份，可以简化电路），送入数据选择器地址输入端，数据选择器153根据经138译码器后的逻辑电路输出的信号和日计数器后的逻辑电路选择输出值，从而控制日期计数器置数端置一及月份计数器的使能端进一，从而实现大小月份自动调节功能，即实现大月31天，小月30天，二月29天。
令数据选择器的地址端输入为1C0=31，1C1=30，1C2=28，A=小月（4，6，9，11），B=2月，～1G=0（大月）当A和B为00时为大月（31天），表达式为
如此可自动调节天数。
3、总体设计简图及电路总图
⑴总体设计简图
⑵电路总图：
二、单元电路的设计
1、计数显示电路
（1）月计数显示电路
本电路是用两片74LS160同步十进制和一个三输入与非门构成12进制计数器。
通过控制74ls160的置数端～LOAD和使能端，使月计数器能实现1-12循环，且能手动调节月份，其基本原理为加快月计数器的计数速度，且不受数据选择器的输出端信号和日计数器计满31的信号控制，使其从1-12已较快的速度循环，当S5断开，S1,S9闭合时，使能端为高电平，置数端只要满12就置数，不受日计数器计满31的信号控制，160开始计数，正常工作时日计数器计满31的信号直接给三输入与非门，当满足月份12，日计数计满31时，与非门输出低电平，使两块160置数，此时数码管显1，第一片的进位信号控制第二片的使能端，实现级联，构成12进制计数器，示具体原理如图所示：
（2）日计数显示电路
日计数显示电路是由两片74LS160和一个三输入与非门，两个二输入与非门构成。
首先计数器从1开始计数，（每个月从一号开始）所以160的预置数端要置数成0000,0001，保证每月都是从1日开始计数的，通过逻辑组合电路后进入数据选择器，当与非门的输入端都为1时，与非门的输出端才为0，数据选择器通过大小月份匹配的日计数信号控制输出信号，通过数据选择器的输出端控制74ls160的置数端，使其置数为1，实现计31天，30天，28天的功能，当计满31的时候，与非门输出0，用一个非门将其转变成1，给月计数器的与非门，控制其置数，当复位键闭合时，置数端为低电平，一直置数为1，实现复位功能。
2.控制调节电路
（1）3线-8线译码器
通过控制138译码器的三个使能端使得当A2或D中有高电平时U1工作，当A2和D中全为低电平时U2工作，12个月份对应的码输出为00001
（1），00010
（2），00011（3），00100（4），00101（5），00110（6），00111（7），01000（8），01001（9），10000（10），10001（11），10010（12），可见1-7月份由U2译出，8-12月份由U1译出，因为9，11月份译出来的一样，所以小月4，6，9，11只需要接一个三输入与非门即可，当二月，小月输出为00时默认为大月，使用译码器时应当注意到74ls138译出的为反码。
（2）74LS153数据选择器
AB为选择输入端，1C0—1C3为数据端,1Y为数据输出端，1G为低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AB的状态），即可从3个输入数据中选出所要的一个，并送至输出端1Y。
三、安装、调试步骤与故障诊断
本次课程设计先用multisim仿真，仿真成功后就开始实物接线。
先列出元件清单，然后从学习委员那里领芯片进行接线工作。
首先接月计数器部分，并且与数码管相连，使能端先全部接高电平，74LS10N的一个输入端先接高电平，然后与160芯片构成12进制计数器，接好后数码管应从1-12循环显示，然后再与两片138相连，接上与非门和非门后，当数码管显示2时，非门输出为高电平，当数码管显示4，6，9，11时与非门输出为高电平，显示其他数时均为低电平，此时接线正确，否则检查接线错误，检查电路的引脚有无错接和漏接，互碰等情况。
其次是连接日计数器部分，并使其与数码管相连，160的置数端分别依次与三个；与非门相连，检查其是否构成28，30，31进制计数器，正确显示后再把置数端接到153上去，然后把153的输入部分接好，把日的31进制计数输出接非门后与月计数器的使能端相连，当线路都接好时，连接电源，并观察数码管，当数码管能够正确显示并达到相应功能时，说明接线正确，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。
最后接完发现有时月计数器从9直接跳到了12，最后确定是有根线接触不良，排除错误后数码管正确显示。
下面是接线图：
4、总结与体会
本次课程设计，我们的任务是完成大小月份自动调节功能的设计。
在仿真方面，我们用Multisim来仿真。
在老师给任务书和详细的讲解后，我们对这个电路的设计有了一个大概的思路，在使用软件仿真的过程中，使我加深了对于软件的使用，学会了收敛错误出现的原因和解决办法，在设计过程中，会遇到一些不懂的问题，大部分问题都可以通过网络解决，但是网络上也有一些错误的，所以自己要勤加思考，最后还可以问老师，问同学。
在设计的过程中了解了各种芯片的管脚和功能，巩固了所学的专业知识，使我加深了对课本上的逻辑芯片的认识。
在接线过程中也出现了一些问题，接线前应先检查导线的好坏和芯片插座是否良好，以免造成检查接线没问题，但就是显示不正常的结果，最后浪费大量的精力去排查错误，接一部分测一部分，以免造成各部分之间的相互干扰，导致整体出错，接芯片时先接芯片的电源，因为在整个接线过程中线是非常多的，不先接好在后面很容易忘记，出现芯片不工作带来的显示错误，由于线比较多，也遮挡住了接线孔，在接线过程中一定要避免裸露的线头碰到一起或搭在了其他芯片上，严重的可能会烧毁芯片，接好后检查也不是很容易，所以接线时一定要非常非常细心。
通过两周的课程设计，我受益良多，使我了解了各种芯片的使用方法和功能更提高了我的动手能力和解决问题的能力。
巩固了我对于《数字电子技术》这门课程的学习，本次课设我的设计还有不少地方不是很好，希望在以后的学习中，通过不断的学习来完善这些方面。
最后，这次课设虽然结束了，但我们对于数字电子技术的学习并没有结束，以后的学习中必然用到数字电子的知识，所以这次的课设对我帮助很大。
五、附录
1.元件清单
3线-8线译码器74LS138二片
十进制同步计数器74160四片
三3输入正与非门74LS10一片
四2输入正或门74LS32一片
双四选一数据选择器74153一片
四2输入与非门7400一片
六反相器74LS04一片
八段共阴显示器四个
实验箱一个
导线若干
2、参考文献
«数字电子技术基础»阎石主编
«电子技术与EDA技术实验及仿真»郭照南孙胜麟主编
电子技术课程设计评分标准
环节
项目
评价
优
良
中
及格
不及格
实践环节（70%）
设计方案合理性与创造性
软件仿真完成情况
硬件调试完成情况
答辩情况
任务完成情况
独立工作能力
出勤情况
设计报告（30%）
设计报告内容完整、规范，图纸正确、清晰，设计步骤规范、正确，设计结果可行。
综合评价
课程设计成绩评定为：
□优□良□中□及格□不及格
指导老师签名：
________________
日期：
________________
辨析：
详细阐述月份是怎样控制日子的，画出真值表，详细写出分析过程，从真值表→函数式→电路图（详细说明）
月份
74LS160输出值
74LS138输入值
74LS138输出值
U5U6
U1U2
U1U2
QD,QC,QB,QA
C,B,A
1
00000001
不工作001
不工作10111111
2
00000010
不工作010
不工作11011111
3
00000011
不工作011
不工作11101111
4
00000100
不工作100
不工作11110111
5
00000101
不工作101
不工作11111011
6
00000110
不工作110
不工作11111101
7
00000111
不工作111
不工作11111110
8
00001000
000不工作
01111111不工作
9
00001001
001不工作
10111111不工作
10
00010000
000不工作
01111111不工作
11
00010001
001不工作
10111111不工作
12
00010010
010不工作
11011111不工作
由真值表可以看出，当U1工作时，9，11月份为小月且译出的二进制码相同，与其他月份没有冲突，所以小月4，6，9，11只需要接一个三输入与非门即可，分别接在138的
，
，另一片的
，二月接在138的
，其他值默认为大月，注意到74ls138译出的为反码，所以用到与非门和非门（有零出一）本部分电路的最后结果为大月时出来两个低电平信号，小月时出来一个高电平信号，二月时出来一个高电平信号。
由电路图可以看出地址端只有三种输入情况，且日计数器从小计到大，所以当满足条件1Y=0后就会置数为1，不会再往下计数，所以列出以下真值表。
输入
输出
结果
大月二月小月31天30天28天
1Y
010110
0
二月28天时，月进位，日置1
001110
1
小月28天时，月不进位，日继续计数
001101
0
小月30天时，月进位，日置1
000110
1
大月28天时，月不进位，日继续计数
000101
1
大月30天时，月不进位，日继续计数
000011
0
大月31天时，月进位，日置1
以上实现大小月份自动调节功能，即实现大月31天，小月30天，二月29天，月份通过数据选择器自动调节天数。
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