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1、湖北汽车工业学院课程设计1第一章 设计任务1 .1 课题的描述1.1.1 课程名称：数字电子技术基础课程设计。1.1.2 教学目的：通过数电课程设计，锻炼学生动手能力，巩固所学理论知识。训练学生的数字电子电路设计能力、应用数字电路元器件和排除故障的能力。熟悉常用电子电路的设计方法和设计软件、计算机仿真的运用。1.2 课题及要求1.2.1 课题：周历表的设计1.2.2 基本要求：（1）具有明确的周和星期显示。（2）周和星期具备可调功能。（3）周和星期具备定时功能以提醒必要的工作事情。（4）对周和星期可以调零。（6）星期按天计算（即周期为 24 小时） 。（7） 计数器的状态由 LED 数码管显示
2、。湖北汽车工业学院课程设计21.2.3 提高要求：（1）根据实际要求增加必要的时钟如小时，分钟，秒。（2）同时可以增加年月及其钟声变化。1.3 实际设计内容（提高要求）（1）设计一个周历表，可以显示星期和第几周，特别适合学生和老师用。（2）周设置二十周，一个星期为七天。（3）对于周和星期有明确的定时功能，同时可以并联几个定时器，以增加需要定时的数目。注：为了观察方便，设置天的周期为一秒以模拟一天的时间。湖北汽车工业学院课程设计3第二章 系统总体设计方案2.1 系统设计方案的基本原理框图图 2.1.1 周历表根据周历表的设计要求总体的设计方案可由如图 2.1.1 所示的原理图来表示，整个的系统由
3、由四大模块组成，即秒脉冲发生器、计时器、显示器，定时器。2.2 布局根据要求将周历表模拟如图 2.2.1 所示：图 2.2.1 周历表框图1HZ 秒脉冲发生器星期（天）计数器周计数器定时功能555 脉冲产生器555 脉冲星期数 周数定时湖北汽车工业学院课程设计4第三章 系统分析与设计3.1 秒脉冲函数发生器：3.1.1 功能简介：555定时器是应用非常广泛的中规模外接几个阻容元件，可以方便的构成单稳态、多谐振荡器、施密特触发器等各种电路，主要用于信号产生、变换、控制与检测电路中。555定时器的原理图3.1.1.1如下所示：图 3.1.1.1 555 定时器原理图5-Vic控制电压 6-Vi1阀
4、值电压 2-Vi2触发输入 7-Vo放电端 4-Rd复位 3-Vo输出端 8Vcc 555定时器功能表如表3.1.1.2所示：83 472653CC& & 1&5k5k5kT湖北汽车工业学院课程设计5表3.1.1.2 555定时器功能表3.1.2 秒脉冲的 函数发生器设计图：由555定时器构成的秒脉冲发生器如下图3.1.2.1（a） 、(b)所示：图3.1.2.1（a）555脉冲发生器 图3.1.2.1（b）555脉冲发生器接通Vcc后，Vcc经R1和R2对C充电。当Vc上升到2/3VCC时，Vo=0,T导通，C通过R2和T放电，Vc下降。当Vc下降到1/3VCC时，Vo又由0变为1，V截止，
5、Vcc又经R1和R2对C充电，如此重复上述过程，在输出端Vo产生了连续的矩形脉冲。第一个暂稳态的脉冲宽度Tp1,即Vc从1/3VCC充电上升到2/3VCC所需要的时间：输入 输出 备注复位 RD V11 V12 Vo T0 X X 0 导通1 2/3VCC 1/3VCC 0 导通1 1/3VCC 不变 不变1 2/3VCC 1/3VCC 1 截止当控制电压输入端Vco 外界电压时，表中2/3Vcc 应用 Vcc 代替，1/3Vcc 应用 1/2Vcc 代替湖北汽车工业学院课程设计6Tp10.7（R1+R2）C第二个暂稳态的脉冲宽度Tp2,即Vc从2/3VCC放电下降到1/3VCC所需要的时间：
6、Tp20.7R2C振荡周期：T= Tp1 +Tp20.7（R1+2R2）C 根据电路的要求取C1=1 ,C2=0.01，T=1 解得R1=R2=470K根据实验室现有的材料，确定电阻和电容的标称值为：C1取105（1uF） ,C2取103（0.01uF） R1、R2均取510k秒脉冲发生器输出波形如图3.1.2.2（a）所示，电容两端的波形如图3.1.2.2(b)所示图3.1.2.2（a）555脉冲发生波形V0图3.1.2.2(b) 555脉冲发生波形VCVc 波形图Vo 波形图湖北汽车工业学院课程设计73.2 计数器周历表要有数字显示，以便人们更直观地明确时间。在数字系统中，根据课本中的内容
7、，本次实验采用七段译码器 74ls48 来驱动七段数码管作为显示。3.2.1 七段译码器 74LS48它是一种功能较全的显示译码器，输出高电平有效，因此七段数码管采用共阴极接法接入电路，整个过程是由秒脉冲输出接入 74LS160 的 CLK，上升沿来临时触发 160 开始记数，输出的 A、B、C 、D 接入 7448 七段译码器进行译码再接到数码管来显示记数的输出值。74LS48 的管脚分布图如右图 3.2.1.1 所示图 3.2.1.1 74LS48 管脚图RI/RBO 是一个特殊的端钮，有时用作输入，有时用作输出。其辅助功能端的作用如下：(1)灭灯输入 RI/RBO当其作为输入使用时，且
8、bi=0,数码管全灭，与译码器的输入信号无关。(2)试灯输入端 LT当 LT=0 时数码管的七段全亮，与输入信号无关，该输入端可以用来检查 7448 及显示器的好坏。(3)动态灭零输入端 RBI湖北汽车工业学院课程设计8当 LT=1,RBI=0,且输入全为零时该位端输出不显示，即 0 字被熄灭，当译码输入非 0 时显示正常。(4)动态灭零输出端 RBORI/RBO 作为输出使用时，受控于 LT 和 RBI，当了 LT=1,RBI=0,输入代码 DCBA=0000时，BRO=0,当 LT=0 或 LT=1 且 RBI=1，则 RBO=1,该端主要用于显示多位数字时，多个译码器之间的连接。在电路中
9、具体的连接方式（在模拟之中未用 74ls48 而用的是四段数码管）如下图3.2.1.2 所示：图 3.2.1.2 74LS48 连接图3.2.2 计数器 741603.2.2.1 电路计数分析计数器选用集成芯片 74160 进行设计。74160 是十进制计数器，它具有同步置数和异步置零功能、保持功能。74160 的状态表如表 3.2.2.1.1 所示：湖北汽车工业学院课程设计9表3.2.2.1.1 74160状态表现 选用三个74160，其中两个74160芯片级联成一个从可任意设定00-99进制计数器，单独的一个作为个位数，并且个位数的74160芯片的CLK接秒脉冲发生器（频率为1） ，再把个
10、位数74160芯片输出端的QA、QB、QC用一个与门连起来，再接在十位数74160芯片的ENP和ENT端。其中个位用置数法接成7进制，十位接成20进制，十位中低位的进位信号RCO接在高位的ENP和ENT，用置数法接十位低位的QA，QD和高位的QA接与非后分别接两个芯片的ENP和ENT。打开电源数码管显示，然后以每秒开始计数，以加法计数方式工作，直到出现 18 周星期七时计数器一次工作循环结束，而进入下一轮工作循环。3.2.2.2 计数器的置数：置数端load端低电平有效，即当其等于0的时候开始置数，而进位端bco是在计数为1001时输出为1即进位。个位数是由1-7循环，置数为QA=1,QB=Q
11、C=QD=0且ENP=ENT=1,CLR=1,CLK接脉冲。设计十位置数方法是将个位的QA,QB,QC与后接十位低位的ENP和ENT，十位的ENP=ENT=1,CLK=1，输入均为0，低位的输出QA,QD和高位的QA与非后接低位的load和高位的load。CLK均接脉冲，从而完成了计数器的置数设计。具体连接方法如图3.2.2.2.1：CLK Rd LD EP ET 工作状态 0 置零1 0 预置数 1 1 0 1 保持 1 1 0 保持（但 C=0）1 1 1 1 计数湖北汽车工业学院课程设计10图 3.2.2.2.1 计数器置数连接3.3 周历的控制电路及逻辑状态分析3.3.1 控制电路此次
12、电路设计周历的控制是采用以一秒脉冲来控制计数器的状态的，因此我们可以只用十位计数器的输出的信号加以控制就行了，只采用了一些简单的逻辑门和开关便实现了计数调制控制，简化了总体的电路。控制电路的接法如图 3.3.1.1 所示图 3.3.1.1 计数控制连接3.3.2 置零控制用单刀双掷开关控制，将三个 160 芯片的 clk 端接在一起作为公共端，另两个端口一个接 5V,另一个接 0V,置零时开关拨至 0V 即可。3.3.3 定时控制此次定时设定为第四周星期六，为此个位的 QA,QB,QC,QD 分别接 7485 的A0,A1,A2,A3；7485 的另四个输入预置为 B2=B1=1,B0=B3=
13、0；十位的 QA,AB,QC,QD 分别接7485 的 A0,A1,A2,A3；7485 的另四个输入预置为 B2=1,B0=B1=B3=0;同时AGTB=ALTB=0,AEQB=1;7485 的两个输出 0AEQB 的端口与后接电阻和二极管，后接地。则定时即可实现，当时间到时灯亮。湖北汽车工业学院课程设计113.3.4 调时控制当运行时，先调开关 A 使数字不在变化，之后可以按空格键调十位的数字，或者按 B 调个位的数字，调好后把空格或者开关 B 拨回，之后再将 A 拨回原位即可，当要置零时只需要把开关 C 拨动另一端即可。如图 3.3.4.1图 3.3.4.1 调时控制接法湖北汽车工业学院
14、课程设计12第四章 总电路图、元器件清单、仪器、仪表清单4.1 周历总电路图图 4.1.1 总周历图湖北汽车工业学院课程设计134.2 元器件清单表 4.2.1 元件清单元器件名称 元器件数量四二输入与门 74LS08 1 块反相器 74LS04 1 块计数器 74LS160 3 块七段译码器 74LS48 3 块555 定时器 NE555 1 块比较器 74LS85 2 块三输入与门 74LS10 2 块七段数码管 3 个发光二极管 1 支1K 电阻 1 个面包板 2 块单刀双掷开关 4 个连接导线 若干4.3 仪器、仪表清单表 4.3.1 仪表仪器清单仪器、仪表名称 仪器、仪表数量TDS1
15、000 数字存储示波器 1 台DT310（B）万用表 1 块THD-1 型数字电路实验箱 1 台湖北汽车工业学院课程设计14第五章 系统安装与调试5.1 系统的安装1、按照总体电路图搭好实验电路，搭电路时应注意面包板上芯片的整体布局，避免线的交叉相连，尽可能使搭出来的电路看上去美观，从而也便于了电路的调试和查错。2、将面包板上引出的正负极分别接到数字电路实验箱上的+5V 和接地，打开实验箱的电源开始调试电路。3、观察实验现象，并检查数码管显示的正确与否。现场分析并解决实验中所出现的故障5.2 系统的调试系统电路的调试是所设计的电路能否成功的关键部之一。这个部分花的时间和心思也比较多。由于所用元
16、器件很多，所以本次电路的调试过程较为复杂。总结在调试过程中遇到的问题，可以归纳为以下几个方面的主要内容：1.高位的个位七段数码显示管显示不正确现象：数码管呈现黑色。分析：可能是哪一个线出现问题，或者接触不良或者数码管坏了。解决方法：将一些线路和芯片压紧数码管呈现正确显示。2.低位七段数码显示管调试时显示不正确现象：预置时调个位，个位一直变化，开关不起作用。分析：调个位的开关 C 出现问题或者线路错误。解决方法：经过仔细检查，发现预置十位低位的开关不起作用，原来脉冲应该接至公共端，线接好后个位可以调试预置。3. 预置十位时，个位和十位显示又有问题。现象：预置十位时，个位和十位显示都在变化。分析：
