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1、目录一、设计总体思路与基本原理71 设计思路72 基本原理83 总体设计简图及电路总图9二、单元电路的设计111. 计数显示电路的设计112 控制调节电路16三、安装、调试步骤与故障诊断17四、故障分析与电路改进19五、总结与体会20六、附录221、材料清单222、参考文献22七、接线实图23八、课程设计成绩评分表242一、设计总体思路，基本原理和框图1.设计思路该电子时钟具有自动调节大小月份的功能，日期的显示可由两片数码管显示器组成，由两片 74ls160 进行选择显示；月的显示用一片数码管显示器组成，也是由两片 74ls160 进行选择；控制调节电路则是利用74ls153 四选一数据选择器
2、和组合控制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，其中一片选择 1-7 月份的 2,4,6 月份。另外一片选择 9,11 月份。日显示为31 进制，将小月提出来，再通过 74ls153 四选一选择器控制小月份。从而实现大小月份自动调节功能。电路中连入逻辑各功能芯片将电路进行调节。2 基本原理（1）月计数显示电路“日期计数器” 采用两片十进制计数器 74LS160 同步预置数（高位片置入 0000，低位片置入 0001）构成，控制置数端使其每次从 1 开始计数（对应每月第一天是 1 号） ，计数脉冲由实验仪上标准方波信号源提供，并通过
3、试验仪上的译码显示器显示出来；“月计数器”采用一片 74ls161计数器通过预置数做成十二进制计数器，从而进行 1-12 月份的累计计数，并通过试验仪上的译码显示器显示出来。（2）控制调节电路当逻辑电路从日计数器的输出端译出 28(或 29)、30、31 三个信号送3入数据选择器数据输入端，控制逻辑电路从月份计数器输出端用 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 28 天（闰
4、年二月为 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。令数据选择器的地址端输入为1X0=31，1X1=30，1X2=29，1X3=28，A=（1、3、5、7、8、10 和 12 月） ，B=（4、6、9 和 11 月） ，2 月用组合逻辑门分别与 A、B 连接，由 153 逻辑函数式 1Y=1C0（AB）+1C1（AB）+1C2（AB）+1C3（AB）G可知当 A 和 B 都为 0 即选通 31 天，当 A 和 B 为 01 时选通 30 天，当 AB 为10 时选
5、通 29 天，当 AB 为 11 时选通 28 天，如此可自动调节天数。3. 总体设计简图及电路总图4图 1.3.1 设计简图日 显 示输出日计数器（高位）时钟置数控制端数据输入输出日计数器（低位）时钟置数控制端数据输入译码数据选择器控 制 逻 辑月 计 数 器时钟0000 0001A1A0级联 来自时“计数器”月 显 示5. 6二、单元电路设计（各单元电路图）1. 计数显示电路的设计（1） 28 进制日计数器“28 进制计数器”采用两片十进制计数器 160 同步预置数构成，控制置数端使其每次从 1 开始计数（对应每月第 1 天） 。图中 LOAD为同步置数控制端，MR为异步置 0 控制端，E
6、NT 和 ENP 为计数控制端；D0-D3 为并行数据输入端,Q0Q3 为输出端，RCO 为进位输出端。当计入 28 个脉冲，经担任译码器的 74LS00 译码产生低电平信号立刻被 74ls153 选正输出低电平将两片 74ls160 置成 0000，0001，于是便得到了二十八进制。由于 74ls160 为 10 进制同步计数器，当计数到（1001）9 时，会在RCO 端产生一个 1 的脉冲（RCO 平时为 0） 。作为高位片的 EP 和 ET 输入 ，当下一个 CP 信号来时高位片为计数工作状态，计入 1，而低位片计成0（0000） ，它的 C 端回到低电平。而低位片的 EP 和 ET 恒
7、为 1，始终处于计数工作状态。当 MR=1,LOAD=0 时，在时钟脉冲 CP 上升沿到来时，并行输入的数据 D0D3 被置入计数器相应的触发器中，Q0Q1Q2Q3=ABCD。当 LOAD=CLR=ENP=ENT=1,CP 端输入计数脉冲时,计数按照8421BCD 码的规律进行十进制加法计数。当 LOAD=CLR=1,且 ENT 和ENP 中有 0 时，则计数器保持原来的状态不变。在计数器执行保持功能时，如 ENP=0、ENT=1 时，则 RCO=ENTQ3Q0=Q3Q0;如 ENT=0、ENP=1 时，则RCO=ENTQ3Q0=0。下图所示为由两片 74LS160 级联组成的 28 进制同步
8、加法计数器及其译码显示电路。图中 AB 实际由译码器及组合逻辑电路将 117数据输入。图 2.1.1 二十八天计数器（2） 30 进制日计数器原理如 28 进制日计数器，具体线路图如下所示。此时下面74LS160LOAD接 74ls153 的输出端，153 的输出端经过反相器后再输入74ls161 的 ENP 和 ENT 端从而实现月的进位，与非门的输入端接 Q1Q0 输8出端接 74ls153 的 1X1 端。图中 AB 实际由译码器及组合逻辑电路将 01 数据输入。图 2.1.2 三十天计数器（3） 31 进制日计数器原理如 28 进制日计数器，具体线路图如下所示。此时下面的74LS160
9、 的 LOAD接 74ls153 的输出端，153 的输出端经过反相器后再输入 74ls161 的 ENP 和 ENT 端从而实现月的进位，与非门的输入端接一片的9Q1Q0 和二片的 Q0 输出端接 74ls153 的 1X0 端。图中 AB 实际由译码器及组合逻辑电路将 00 数据输入。图 2.1.3 三十一天计数器（4） 29 进制日计数器当为闰年时，2 月为 29 天。 原理如 28 进制日计数器，具体线路图如下所示。此时下面的74LS160 的 LOAD接 74ls153 的输出端，153 的输出端经过反相器后再输10入 74ls161 的 ENP 和 ENT 端从而实现月的进位，与非
10、门的输入端接一片的Q1 和二片的 Q3Q0 输出端接 74ls153 的 1X2 端。图中 AB 实际由译码器及组合逻辑电路将10 数据输入，在整体电路图中用开关来控制闰年 2 月的天数选择。图 2.1.4 二十九天计数器（5） 12 进制月计数器它是用两块 74ls161 芯片和一个二输入与非门芯片实现的。通过对74ls160 的置数端 LOAD的预置数，此时 LOAD接与二输入非门的输出11端，与非门的输入端接 Q2 和 Q3，D0 端置 1，D1、D2、D3 端置 0，表示计数器从 1 开始计数，当第 11 个输入脉冲信号（11 月份）来时经与非门产生低电平信号，待第 12 个脉冲信号（
11、12 月份）来时计数器将置 1，表示1 月份，周而复始。此反馈调节做成十二进制月计数器，原理图如下所示。图 2.1.5 十二月循环计数器在实际电路中，74ls160 的 ENP 和 ENT 引脚与数据选择器的输出端 Y1经反向后与之相连接，即由日计满后进位来控制月的进位。此时由于进位12控制的原因，在实际总电路图中应当用一片 3 输入的与非门来控制，与非门的第三个引脚接 31 天的输出经反向后的输出端，这样才会避免出现 13月。2. 控制调节电路（1） 数据选择器具体接线如下：图 2.2.1 数据选择器接线AB 为选择输入端，1X01X3 为数据端, 1Y 为数据输出端，1E为底电平有效的选通
12、输入端。它的原理是通过给定不同的地址代码（即X1X0 的状态） ，即可从 4 个输入数据中选出所要的一个，并送至输出端Y。（2） 组合控制逻辑当 X1X0 分别为 00、01、10、11 时，数据选择器分别选择X0、X1、X2、X3，它们分别代表 31、30、29、28（日数） ，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 112 月份各小月所13包含的天数对应至地址输入端 A1、A2 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2、4、6、9、11 四五个数据的输出。将小月选择出来，
13、剩下大月因为日期显示是 31 进制，所以不用管大月。具体接线如图 2.2.2图 2.2.2 组合控制逻辑该组合控制逻辑电路由两片 74ls138、一片 74ls153、一个四输入或非门、一个二输入或非门、一个三输入与非门、一个非门组成。A 、B 接数据选择器地址信号，这样能按月份计数器 74LS153 的 D0、D1、D2 、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。14三、 安装、调试步骤与故障诊断首先在安装之前将导线，芯片都要检查，确定导线无断路，芯片五损坏才可接线。导线用实验台上连接电源，指示灯亮说明导线无断路;用芯片检测仪检查芯片引脚有无短路，芯片有无损坏，连接处有无接触不
14、良。以及检查实验台的插口是否可用，还有实验台电源是否稳定，脉冲的稳定。当这些完成后方可按照电路图进行连接。电路分四个单元块接，分别先连线，通电，检查，再排故，确定一部分没问题后再进行下一步的操作。第一步，我和搭档先连接日计数器部分，并使其与显示器相连。连接好两个 74ls160 和两个显示器的线路，连接检查后再通好电源。在做28、30、31 进制时，分别用与非门连到 LOAD端，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。第二步，连接月计数器，并使其与显示器相连。连好后观察是否能
15、显示数字。如果不能正确显示，就要检查线路是否连正确，是否漏连及误连。正确后，紧接着，断开电源，按照一二步根据电路原理图连接数据选择器和逻辑电路部分，检查后连线，通电，检查。全部连好后，再接通电源，观察显示器上的数字，检查结果是否是按设计要求运行，是否满足要求的功能。在完成所有的连线后，检查时发现，刚开始没出现错误，但是月份和日期不能相互协调。前五月正确但是到第六月就调转到一月，日期无显示。显示的数字就静止不动了，由于接线过于紧密，仔细检查之后也没能排除故障。没办法只得拆线从头开始，我又按照第一次的方法，在第一次基础15上更加细心，仔细。并且在芯片上贴上标签，梳理线路。还是出现问题。后面换了一个实验台，在前两轮的基础上。终于完成了。可能之前的实验台的某处出现了问题。总之，和搭档顺利的完成了此次的电路，还是挺开心的。四、 故障分析与电路改进在电路安装，连线到调试成功故障产生的原因很多，情况也很复杂，本
