大小月份自动调节系统

湖南工程学院
课程设计
课程名称数字电子技术
课题名称大小月自动调节系统
专业自动化
班级
学号
姓名
指导教师曾钢燕
2012年12 月18 日
湖南工程学院
课程设计任务书
课程名称: 数字电子技术
题目: 大小月份自动调节系统
专业班级: 自动化
学生姓名: 学号:
指导老师: 曾钢燕
审批:
任务书下达日期2012年12月10日星期一
设计完成日期2012年12月21日星期五
目录
一、设计总体思路与基本原理 (7)
1、设计总体思路 (7)
2、基本原理 (7)
⑴月份显示器 (7)
⑵日显示器 (8)
⑶控制调节电路 (8)
3、总体设计简图及电路总图 (9)
⑴总体设计简图 (9)
⑵电路总图： (9)
二、单元电路的设计 (11)
1、计数显示器电路 (11)
⑴计数显示器主要元件 (11)
74LS160 (11)
⑵12月计数显示电路 (11)
⑶31天计数显示器电路 (12)
⑷30天显示计数器电路 (13)
⑸29天计数显示电路 (14)
2、控制调节电路 (15)
（1）3线-8线译码器 (15)
(2)74LS153数据选择器 (16)
三、安装、调试步骤与故障诊断 (18)
四、故障分析与电路改进 (19)
五、总结与体会 (20)
六、附录 (22)
1.元件清单 (22)
2、参考文献 (22)
七、电气与信息工程系课程设计评分表 (23)
一、设计总体思路与基本原理
1、设计总体思路
本次数字电子技术课程设计是关于大小月自动调节系统，大月31天，小月30天，二月29天，并且在月份上要进行手动调节。

大小月份自动调节系统分成4模块，第一部分为月份调节，第二部分为控制逻辑电路，第三部分为数据选择电路，第四部分为日显示电路。

月份调节和日显示电路都是运用两片74LS160同步十进制计数器原理构成，采用整体置数的方式来构成12、31、30、29进制计数器。

控制逻辑电路是采用两片3线8线译码器74LS138构成4线-16线译码器.而数据选择电路是运用4选1数据选择器74LS153，选择大月、小月、二月，然后进行输出。

利用74ls153四选一数据选择器和组合逻辑电路去控制日期计数器的置数端及月份计数器的时钟，用74ls138进行译码，将大小月份选择出来，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同步十进制计数器构成12进制计数器。

采用整体置数的方法置数12从而构成12进制。

高位的置数为0000，低位置数为0001，，利用与非门逻辑电路控制160置数端使其每次从1开始计数（对应每年第一月是1月），通过1-12月循环累计技术，通过显示器显示出每个月份。

⑵日显示器
日期显示电路跟月份显示电路原理一样，都是利用160整体置数的方法构成31天、30天、29天。

高位的160置数为0000，低位置数为0001，通过与非门控制160置数端使其每次显示都是从1开始的（对应每月都是从1号开始），通过脉冲累计计数31天、30天、29天。

⑶控制调节电路
控制电路是采用3线-8线译码器138构成4线-16线译码器。

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介入138，通过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29天。

控制电路从月计数器的输出中用74ls138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A、B。

日期的输出端送入数据选择器地址端，令数据选择器的地址端输入为
1C0=31，1C1=29，1C2=30，A=（4月6月9月11月）’，B=2 月’。

当A和B 为00时选通31天，当AB为01时选通29天，当AB为10时选通30天，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、计数显示器电路
⑴计数显示器主要元件
74LS160
它的主要功能为：
异步清除：当CLK=0时，无论有无CLK，计数器立即清零，QD-QA均为0，称为异步清除。

同步预置：当LOAD=0时，在时钟脉冲上升沿的作用下，QD=D，QC=C，QB=B，QA=A。

当使能端ENP=ENT=1时，计数器计数。

锁存：当使能端ENP=0或ENT=0时，计数器禁止计数，为锁存状态
⑵12月计数显示电路
本电路是用两片74LS160同步十进制和一个与非门、与门构成12进制计数器。

通过对74ls160的置数端 LOAD＇的预置数，因为要给月份手动脉冲（可以自己调节月份）于是在三与非们输出要接一个与门，另一个输入接一个可以控制高低电平的电位器，两个LOAD’端接与门的输出端。

与非门的输入端接高位的Q0，低位的Q2，第三个输入端为31天的输出端，而160的输入端（也即是可以置数）接可以调节高低电平的电位器，但是开始低位的A接1，表示计数器从1开始计数。

当第12个输入脉冲信号（12月份）和31天来时，经与非门产
生低电平信号，与门的电位器为高电平，此时计数器将置1，表示1月份，周而复始。

其中当与门的电位器为低电平时，可以通过160的输入端（置数）调节进行置数工作。

以下是月份显示就电路原理图：
此电路三输入与非74LS10的第三个输入接31天的输入端接的是高电平，总电路才接进去，不然次月份模块将不会进行12月的循环。

⑶31天计数显示器电路
31天数显示器电路是用两片74LS160和一个三输入与非门构成的。

首先天数显示是从1号开始的，所以160的预置数端要置数成0000,0001，以至于每次都是从1日开始计数的，而不是从0000,0000开始计数的。

要构成31天的循环就要借助3输入与非门，并且运用整体置数的方法就要高位的Q0，
Q1，与低位的Q0接入74LS10，然后输出接到74LS153的C0端，作153数据选择器的输入端。

然后153的输出端接160的置数端LOAD’，153的输出端经过反相器后再输入74ls160低位的ENP和ENT端从而实现月的进位。

图中AB实际由译码器及组合逻辑电路将00数据输入，然后通过153选择31天进行循环。

⑷30天显示计数器电路
原理同31天差不多，只是有些地方不同。

74LS160预置数0000,0001，达到每次从第一天开始，构成30天计数器要用到74LS00两输入与非门接入74LS160输出端的高位的Q0，Q1，与非门的输出接到153的C2，153的输出端经过反相器后再输入74ls160低位的ENP和ENT端从而实现月的进位。

图中AB
实际由译码器及组合逻辑电路将01数据输入。

⑸29天计数显示电路
原理同31天类似，通过与非门接到153的C1，具体线路图如下所示。

此时下面的74LS160的两个LOAD＇接74ls153的输出端，153的输出端经过反相器后再输入74ls160低位的ENP和ENT端从而实现月的进位，与非门
的输入端接高位的Q0，Q3和高位的的Q1输出端接74ls153的C1端。

图中AB实际由译码器及组合逻辑电路将01数据输入。

2、控制调节电路
（1）3线-8线译码器
当BA分别为00、01、10时，数据选择器分别选择C0、C1、C2，它们分别代表31、29、30，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A、B中。

电路中用两片74ls138组合成四输入的译码电路，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、10三个数据的输出。

用到译码器应当注意到74ls138译出的为反码。

具体接线如下图：
该组合控制逻辑电路由两片74ls138、一个四输入与非门、一个非门。

A、B 接数据选择器地址信号，这样能按月份计数器74LS160的Q0、Q1、Q2、Q3端月份的输出天数分别选择出来，从而实现大小月份的显示。

(2)74LS153数据选择器
接线如下图：
AB为选择输入端，C0—C3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
本次课程设计先是电路设计然后仿真，仿真成功后就开始在实验室4楼进行实物接线。

我们每个组列出清单，上报清单芯片，经班长拿下芯片进行接线工作。

安装过程分几个步骤，首先是检查芯片是否有问题，检查线路是否有问题，对于导线的话可以边连接边检查导线是否完好；然后进行各个模块的安装，安装月份显示器单元，安装天数显示器单元，安装138译码器和74LS153数据选择器，最后连接各个模块之间的连接导线。

首先连接月计数器部分，并使其与显示器相连，检查导线的同时将160的各个引脚连接好，当月计数器连接好了，通好电源。

在做12进制时，分别用与非门连到地位的LOAD’端（因为160是同步十进制计数器，要构成12进制计数器需要两片160，因而要将低位的输出端RCO接到高位的ENP,ENT端从而达到12进制），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。

其次是连接日计数器部分，并使其与显示器相连，重复前面的动作检查导线是否完好。

在做29、30、31进制时，分别用与非门连到LOAD’端，反馈置数，当线路都接好时，连接电源，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。

最后是连接138译码器和153数据选择器，当连接好所有的电路的时候，一切都就绪，打开电源，发现结果与显示不同，月份的日期完全不对，并且第一次显示还没有12月份，没12月份在仿真的时候也出现过这种问题，然后马上检查月份的反馈电路和日计数器的31天的反馈电路，经过检查发现其中有错误，但是由于芯片安装比较密集，因而总的线路复杂，各种连接阶段不好检查，而
结果也不对，所以重新开始，重新接线。

重新接线也未尝不是件好事，因为有的时间，并且检查线路也是需要花相当大的时间，所以重头开始也是不错的。

然后着手又开始接线，其次陆陆续续的接了好几次线路，其中有各种问题，有的是显示器不走，说明脉冲没给好，或者没有给脉冲，有的是芯片的电源没有接，从而对显示结果有问题。

最后一次成功的时候也是经过检查才出来的，因为两个计数器显示的脉冲是用的同一个，而我用了手动脉冲给他们，结果是乱码的，而每月份的天数是对的，所以线路是没有问题只是关键的部分有问题，最后将两个脉冲都接到那个连续脉冲上，然后成功了。

四、故障分析与电路改进
由于学校给的实验台是经历了有些年代，有些设备有点问题，因而出现的问题比较多。

我们这组还是比较幸运的，有一台好的实验台，因而成功率也要高一些。

虽说实验台有了保障，但是接线工作都是相当有难度的。

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）各种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者接插件接触不良；（2）实际电路、与设计的原理图不符，实际电路没有连接成功；元器件使用不当或损坏，特别是芯片连接不当是实验电路的大问题；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。

（5）脉冲的影响程度，给的脉冲与设计的脉冲不符合。

电路检查：1、直接观察：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。

重点检查的是芯片电源是否接好，反馈电路是否完整，各个芯片的输出端是否接正确。

2、分部检测：电路分四个单元块，分别测量各个单元连接点，输入合适的数据看是否有相应的显示结果。

特别是3线-8线译码器通过与非门接进153数据选择器的AB端，例如月份为1月，而AB该为00才正确，2月的话BA为01，小月BA为10，对AB端进行测量，从而检查138的电路是否完整。

另一个模块就是通过153数据选择器和日显示器进行检测，通过给AB不同的值，从而通过显示器显示自己想要的天数进行循环。

3、脉冲问题：这是我通过前面两次检查都是正确的时候，结果依旧是错误的，脉冲必须给同一个脉冲并且脉冲必须是连续的脉冲，手动给脉冲不会成功。

五、总结与体会
我们学校是隶属于一般本科，也即是应用型本科，重点着手的是学生的动手能力，我也在大学的这3年里体会到了应用型本科的好处。

本次数电技术课程设计就是一个体现，在还没开始课程设计的时候我就在想要两周来设计电路是不是有点浪费了，结果才发现还要进行接线工作，这是要进行动手操作的课程设计。

经过两周的数字电子技术课程设计，又一次加强了我们动手、思考和解决问题的能力，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，电子实习。

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。

第一周周一时候老师分发了各个组的任务，我们这一组是关于大小月份自动调节系统的设计，我们2班是设计2月29天，一班是设计28天。

对于这个大小月份自动调节系统，我是一窍不通，通过老师的讲解，我稍微动了一点点，然后上网查找资料，慢慢开窍。

然后我进行电路设计和仿真。

仿真软件是用的MULTISIM11，这个软件是上学期学模电的时候用的软件，有的同学是用的PROTUS,仿真软件比较多。

在仿真过程中，我遇到了不能显示12月份的问题，我
也请教了老师，经过老师的讲解我仿真出来，并且结果完全正确。

仿真成功后，我们就开始领元器件，开始做实际电路。

实际电路中做的都是我们数电学过的熟悉的芯片，输电实验很多也用过，只是有些芯片不是很熟悉，就如160的同步计数器的整体置数的方法，要进行12进制、31进制、30进制、29进制，只是这是同一个方法，只是接的位置不同而已。

关于153数据选择器可是一点都不熟悉，书上也有，但是一直没用过，原理也不是很清楚，经过这次的课程设计，对153的原理熟悉了不少，这是个4选一的数据选择器。

对于3线-8线译码器，而对于月份的电路来说，这是两个芯片，而月份也是12个月，一个138显然不够，所以采用两个138，但是难题也出现了，两个138怎么连接，连接好了怎么连接月份的输出端，最后自己都攻克出来了，可谓受益匪浅。

只要自己努力过，就会有不错的结果，坚信有付出就会有收获。

经过这两周的课程设计，掌握了160同步十进制计数器、138译码器、153数据选择器，虽然中途遇到了很多困难，但是在我和我的组员的共同努力下，最后顺利完成了此次任务。

此次也是自己的动手能力有进一步的提升所以，对于周围的同学，有很多同学不是芯片没了，就是芯片坏了，或者有问题，在我们这组没有出现这种问题，这也是我们认真对待的结果，所以认真对待每一件事情，不管事情是大是小，都要认真对待，往往小事决定大事。

六、附录
1.元件清单
十进制同步计数器74160 四片四2输入与非门7400 一片六反相器74LS04 一片四2输入正与门74LS08 一片三3输入正与非门 74LS10 一片二4输入正与非门74LS20 一片四2输入正或门74LS32 一片3线-8线译码器74LS138 二片双四选一数据选择器74153 一片八段共阴显示器四个74LS48 四个试验箱一个电路板一块导线若干
2、参考文献
«数字电子技术基础»周良权编
«电子技术课程设计指导»彭介华编
«电子技术基础实验»陈大钦编
七、电气与信息工程系课程设计评分表
指导教师签名：________________
日期：________________
注：①表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；
②此表装订在课程设计说明书的最后一页。

课程设计说明书装订顺序：封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。