数字日历倒计时牌电路课程设计.doc

西安文理学院物理与机械电子工程学院课程设计报告专业班级 10级电子信息工程2班 课 程 数字电子技术 题 目 数字日历倒计时牌电路的设计 学 号 08101100224 学生姓名 王小兵 指导教师 余秋菊 2012年9月1西安文理学院物理与机械电子工程学院课程设计任务书学生姓名 王小兵 专业班级 10级电信2班 学 号 08101100224 指导教师 余秋菊 职 称 教授 教研室 B0315 课 程 数字电子技术 题目 数字日历倒计时牌电路的设计 任务与要求1、 设计任务：（1） 实际以基准脉冲信号产生电路；（2） 能进行日、时、分、秒的倒计时以及独立的时间显示电路。2、 设计要求：（1） 要求设计思路清晰，给出总体设计框图和总电路图；（2） 给出各单元电路设计及其原理；（3） 结合软件进行电路仿真；（4） 组装实际电路并调试通过；（5） 按照要求撰写课程设计报告。开始日期 2012.8.27 完成日期 2012.9.9 2012年 8 月 27 日目录设计目的 4设计任务和要求 4总体设计方案 5功能模块设计与分析 5电路的安装与调试11实验仪器及元器件清单 12心得体会 12附录一 系统电路图14一、 设计目的 1、巩固和加深对数字电子电路基本知识的理解，学会认识和使用一些简单的电子元器件，如74系列芯片，555定时器，二极管，电阻，常用芯片，蜂鸣器，数码管，进一步熟悉对电路仿真软件Multism 7的使用，提高综合运用本课程所学知识的能力，为以后学其他课程打下一定基础。2、通过自己思考、上网查资料，询问指导老师，和小组讨论完成电路的设计以及电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件、电路组装、调试和检测等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法，对课程设计有一定的理解。3、通过本次课程设计学会简单电路的实验调试和性能指标的测试方法，提高学生动手能力和独立思考能力和进行数字电子电路实验的基本技能。二、设计要求和任务1、 设计要求：（1） 要求设计思路清晰，给出总体设计框图和总电路图；（2） 给出各单元电路设计及其原理；（3） 结合软件进行电路仿真；（4） 组装实际电路并调试通过；（5） 按照要求撰写课程设计报告。2、 设计任务：（3） 实际以基准脉冲信号产生电路；（4） 能进行日、时、分、秒的倒计时以及独立的时间显示电路。三、总体设计方案最开始我们小组共设计了两套方案，第一套是以74LS192为主要计数芯片的100倒计时电路和24小时计时时钟电路，以74LS47驱动共阴极数码管来完成显示，以数字实验箱来提供秒脉冲和5V电源及接地。后来又设计了以74LS90为计数芯片的时钟电路，但经过讨论和仔细分析后，统一选择了74LS192为计数芯片。本方案共分为六个模块，译码电路，数码显示电路，倒计时电路，时钟电路，控制电路。其中最主要的是倒计时模块和时钟模块以及控制电路模块。显示译码控制电路 时钟倒计时 秒脉冲发生器图1 系统原理框图四、功能模块设计与分析1、8421BCD码递减计数器计数器选用中规模继承74LS192进行设计较为简便，74LS192是十进制可编码同步加/减计数功能。下图是74LS192外引线排列图与功能表：工作原理：当时钟脉冲加入到端，且=1，则计数器在预置数的基础上完成减计数功能，当减计数到0时，端发出借位下跳变脉冲。由74LS192组成的100天倒计时递减计数器如下图，其秒和分的十位预置数为N=（0101）8421BCD=（5）。（见图2）它的计数原理是：只有当低位1端发出借位脉冲时，高位计数器才作减计数。当高、低位计数器处于全零，且=0时，置数端2=0，计数器完成并行置数，在端的输入时钟脉冲作用下，计数器再次进入下一循环减计数。图2小时的个位和十位分别指数N1=0011和N=0010。它的计数原理是：当清零后，来一个CP，个位和十位本该置数9，当两个高位D接上一个与非门以后，与非门输出为低电平，接置数输入端LOAD完成十位置数0010,个位置数0011。（见图2）图3其天数为100进制计数器，原理类似小时的置数。（见图3）图42、8421BCD码加法计数器加法计数的原理与减法的计数原理类似。工作原理：当=1，CR=0时，若时钟脉冲加入到端，且=1，则计数器在预置数的基础上完成加计数功能，当加计数到9时，端发出进位下跳脉冲；秒计数的十位为6进制计数，N=0110，个位为十进制数，当十位计数到6时，QB，QC输出为高电平，通过74LS00的与非后输出低电平，加到置数端LOAD完成置数功能，置入的数为0，由于置数不需要CP，0110只是一个暂态，故数码管不会显示6；同理，分的十位也置数为5。小时的个位和十位分别为4进制数和2进制数，当高位计数到0010，低位计数到0100是，高位的QB和低位的QC接与非门的输入端，与非门输出为低电平，然后接到置数端LOAD，置0，然后继续计数，如此循环。图5图63、 译码电路本方案用74LS47来驱动共阳极数码管显示0,1,2,3,4,5,6,7,8,9十个数字，需要注意的是选用共阴极数码管用74LS48来驱动，选用共阳极数码管用74LS47来驱动，千万不能搞混。共阳极数码管CA接高电平，一般3V5V之间皆可，共阴极数码管CK接地，同时为了防止烧坏数码管，在74LS47与数码管之间接上排阻，大小约为200欧左右。如图：图74、 显示模块显示模块主要由数码管控制显示数字0,1,2,3,4,5,6,7,8,9，数码管上方标有CA表示此数码管为共阳极数码管，CA接高电平（3V5V左右），标有CK表示共阴极数码管，接地即可；图85、 控制模块控制模块主要由10个单刀双掷开关和一个或门构成。开关J8和J4为主开关，当J1，J7连在一起时，则J8同时控制倒计时和时钟电路的CP输入，J8接地时，与CP一或，由于或门为低电平有效，则DOWN由CP控制，开始计数，当J1或J7断开时，若给低电平，则开始计数，若给高电平，则停止计数，可以实现独立暂停或计数。同理，由J4，J5，J2,J3,J6构成的开关组可完成统一或独立的清零。如图： 图9五、电路的安装与调试电路的实际安装过程非常的复杂，它不像电路仿真那样非常的精确，有可能会出现很大的误差，这一点我深有体会。我们设计的电路原理非常简单，但是使用的芯片数量太多，达33块之多，所以在连电路的时候，我们不得不分模块，分阶段来完成它。在这过程中，我遇到可不计其数的困难。对于有些小问题，或许几分钟就能解决掉，但遇到一些复杂的问题，要花上好几个小时才能解决掉，最糟糕的是你不知道问题出在哪儿，也就无从下手，需要的就是耐心和信心了。在整个过程中遇到的问题大致有：1、连线过程中导线没连接上，数码管显示不全，例如数码管的a段始终不亮，清零也不行；办法就是把导线的金属头多露出一些，一厘米左右最好，然后插进面包板里，多用点劲儿都没事，确保连好。2、数码管始终不亮，换一个还是不行；首先看用的译码器是否正确，47驱动共阳极管，48驱动共阴极管，然后看数码管COM口是否接高或地，然后还有可能是译码器坏死不工作了，换一个即可。3、192芯片清零端不工作；原因可能是芯片没接VCC和地端，或者是清零的线接错了，仔细检查后然后重新连接，或者芯片坏了，更换一块即可。4、线路连好后，分块能工作，但整体却不能工作；可能原因是连接两个模块之间的导线没接好，电源的正负极没接对，调换即可。关闭电源开关，然后再开，多试几次。 秘诀就是：小心为宜，谨慎为妙，不急不慢，戒骄戒躁，步步为营。六、实验仪器及元器件清单74LS00D芯片 3块74LS04D芯片 5块74LS32D芯片 1块 74LS47D芯片 15块74LS192D芯片 15块单刀双掷开关 10个发光二级管 2个面包板 4块数码管 15个实验箱 一台导线 若干七、心得体会 这是第一次做课程设计，也是第一次花费这么长时间和精力做一件自己都想不到会成功的事，毫无疑问的是，中间遇到了很多棘手的问题，在这过程中，有些问题很容易就能解决，也只是一两根导线的问题，比如数码管的某一段始终不亮，而其他能显示，说明导线有问题。有些问题则很难查找，要花几十分钟甚至几个小时才能搞定。比如192芯片清零端始终无效，而检查导线也没问题，换芯片以后还是不行。 在连线过程中分心是很容易的事，而分心又是连错电路的主要原因，所以集中精力才能做好当前工作，外界干扰易影响接电路，比如当我们正在认真连电路的过程中，别的小组又把电路完成了，这时就会想，别人怎么这么快呢？自己为什么不行，这种心态也易连错电路。 连线是个细致活，拿到面包板后，得考虑如何排列芯片使其不紧凑也不松散，易连接导线，不易发生混淆，还要易拆卸和组装、更换。使用导线时，不能太粗，也不能太细，选择多长为宜，怎样绕线，怎样选择不同颜色的线来区分不同的电路，如果导线使用的好，排布的好的话，将对检查电路有事半功倍的效果。 通过这次两周的课程设计，我学到了很多，弥补了自己数字电路方面知识的不足，又增长了新的知识，又培养了自己的耐心，让我获益匪浅。我觉得以后应该多参加这方面的训练，这比呆在教室有效率多了。附录一 系统电路图图10图11图12