电路课程设计数字日历

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1、电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历课程程设计引引导2014年年6月月1编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历n目的:目的:l自自动数字日数字日历的的设计属于小型数字系属于小型数字系统设计。l数字数字电路系路系统设计、模、模块设计、画原理、画原理图、电路仿真、元件布路仿真、元件布线和和调试等方面的等方面的训练.l加深数字加深数字电路路课堂所学的知堂所学的知识。l提高提高发现问题、分析、分析问题和解决和解决问题的的综合能力。合能力。2编辑pptn任任务和要求和要求 设计一台自一台自动显示月、日和星期的数字日示月、日和星期的数字日历。 具体要求如下:具体要求如下:(1)用七段数字用

2、七段数字显示器示器显示月、日的个位数和星期数;示月、日的个位数和星期数;用用发光二极管以二光二极管以二进制方式制方式显示月、日的十位数。在示月、日的十位数。在不考不考虑闰年的情况下,在年的情况下,在计日脉冲的作用下,自日脉冲的作用下,自动完完成成1-12月的月、日及星期的月的月、日及星期的计数和数和显示。示。(2)计日脉冲用日脉冲用555时基集成基集成电路路产生生T=0.5-1秒的秒的脉冲信号代替。脉冲信号代替。(3)星期数的星期数的1-6用数用数码管管显示示1-6,而星期日要求数,而星期日要求数码管管显示示8,读做做“日日”。 电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历3编辑ppt(4)系系统

3、要可手要可手动一次置成一次置成1月月1日,日,对星期星期进行行单独独控制,置成周一到周日中的任一状控制,置成周一到周日中的任一状态。(5)在完成上述在完成上述电路路设计、安装、安装、调试后,后,将数字日将数字日历改改为含含闰年在内的自年在内的自动数字日数字日历。电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历闰年的年的规定:地球定:地球绕太阳公太阳公转一周一周为一回一回归年(年(365日日5时48分分46秒秒)。平年一年有)。平年一年有365日,比回日,比回归年短年短0.2422日,四年共短日,四年共短0.9688 日,故每四年日,故每四年2月多一月多一日,即日,即366日,日,为闰年。但四年增加一日

4、比四个回年。但四年增加一日比四个回归年又多年又多0.0312日,日,400年后将多年后将多3.12日,故在日,故在400年年中少中少设3个个闰年,即只年,即只设97个个闰年。由此年。由此规定:定:年份年份是整百数的必是整百数的必须是是400的倍数才是的倍数才是闰年,年,例如例如1900 年、年、2100年就不是年就不是闰年年4编辑ppt可可选用的器件用的器件 74LS16074LS160、74LS4874LS48各各3 3块;74LS0474LS04、74LS11274LS112各各2 2块;74LS15374LS153、74LS1074LS10、74LS2074LS20、74LS0274LS

5、02、74LS3074LS30、74LS0074LS00各各1 1块;555555时基基电路路1 1块; 共阴极七段数共阴极七段数码管、管、发光光二极管各二极管各3 3只;只;10k10k,30k30k,50k50k电阻各阻各1 1只;只;330330电阻阻6 6只;开关只;开关1 1个。个。 电解解电容:容:1010 f f 16V16V一个,一个,370370 f f 16V16V两个;陶两个;陶瓷瓷电容:容:0.010.01 f f两个,两个,0.020.02 f f一个。一个。 电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历5编辑pptn仪器器设备和器件和器件 数字万用表数字万用表1个个,器

6、件盒一个,器件盒一个(上上页列出的器件)、列出的器件)、工具盒工具盒1个(九件工具),个(九件工具),电池盒源池盒源1个,个,实验面面包板包板1块。 示波器是公用示波器是公用设备,导线根据需要取舍。根据需要取舍。 电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历6编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历一、一、设计方法方法数字数字电路:路:数字系数字系统: 规模模较大、完成大、完成逻辑功能比功能比较复复杂、比、比较独独立的立的电路,它包含路,它包含输入入电路、控制路、控制电路、路、输出出电路、被控路、被控电路和路和电源。其核心是控制器。源。其核心是控制器。规模模较小、完成小、完成逻辑功能比功

7、能比较简单的的电路;路;也可以也可以说:是基于是基于计算机平台的算机平台的软件系件系统、可以是基于可以是基于计算机内核的算机内核的软硬件硬件协同嵌入同嵌入系系统(或称(或称SOC)、也可以是以状)、也可以是以状态机机为核心的硬件系核心的硬件系统。7编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历数字系数字系统:SOC系统的典型构成原理图8编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历数字系数字系统:1、20世世纪6070年代年代:标准器件,板准器件,板级系系统2、20世世纪8090年代年代:由由专业的集成的集成电路路设计工工程程师在半在半导体生体生产厂商支持下,采用厂商支持下,采用专用的

8、用的设计工工具来具来进行,大部分行,大部分应用用设计者者还是是较难于介入到于介入到专用系用系统的的设计之中之中。3、20世世纪90年代以来年代以来:专用系用系统的通用化的通用化设计方式开始方式开始发展和普及展和普及,FPGA技技术的成熟的成熟及价格下及价格下降,降,众多的众多的应用用设计者者经过通用化的通用化的设计方法方法,已已能成功涉足大能成功涉足大规模的模的专用数字系用数字系统的的设计。9编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历n 设计方法有很多种,主要分方法有很多种,主要分为两大两大类:1、较复复杂的数字系的数字系统用用计算机来模算机来模拟和和设计数字系数字系统:如如VHDL语

9、言和言和EDA仿真工具(如仿真工具(如FPGA、SOC等)。等)。采用是自采用是自顶向下的向下的设计方法,粗分方法,粗分为四四级:(1)性能)性能级:“做什么做什么”,对系系统功能、性能指功能、性能指标、可、可靠性、开靠性、开发费用和周期、可利用的用和周期、可利用的资源源给出明确的出明确的规定,定,给出出设计任任务书;(2)功能)功能级:系:系统结构构级。根据。根据设计任任务书提出提出设计方方案,将系案,将系统划分划分为一一组相相对独立又相互依独立又相互依赖的子模的子模块,建立子模建立子模块之之间的数据流和控制流的相互关系;的数据流和控制流的相互关系;10编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数

10、字日数字日历n 设计方法有很多种,主要分方法有很多种,主要分为两大两大类:1、较复复杂的数字系的数字系统用用计算机来模算机来模拟和和设计数字系数字系统:如如VHDL语言和言和EDA仿真工具(如仿真工具(如FPGA、SOC等)。等)。(3)逻辑级:将模:将模块的描述的描述变为实现模模块功能的功能的实际硬硬件件/软件的描述,如采用件的描述,如采用逻辑图的方法;的方法;(4)电路路级:进行行单元元电路路设计,给出出逻辑电路路图。这里包括芯片的里包括芯片的选择、插接件的布局,印制、插接件的布局,印制电路板的路板的设计,电源和抗干源和抗干扰措施等。措施等。11编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数

11、字日历12编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历2、对规模模较小的数字系小的数字系统13编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历n本次本次设计采用的采用的设计方法:方法:a/对设计任任务进行消化和理解,明确待行消化和理解,明确待设计的的总体方案;体方案;b/把系把系统方案划分方案划分为若干个相若干个相对独立又相互关独立又相互关联的功能的功能模模块,明确各个模,明确各个模块之之间的相互的相互联系,画出系,画出总体体逻辑图;c/对各模各模块的的单元元电路路进行具体行具体设计,把,把逻辑设计图变为实际连接接电路路图。14编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历1、同一

12、、同一逻辑可用多种方法可用多种方法实现,确定,确定实现方法方法时要要考考虑:a)易于控制:控制方式尽可能)易于控制:控制方式尽可能简单;b)集成)集成电路路块最少,最少,节约成本;成本;2、画、画电路路图时,按信号流向依次画出,按信号流向依次画出实现各各单元的元的电路。路。电路中的集成路中的集成电路可用芯片管脚路可用芯片管脚图来表示,在来表示,在管脚管脚图框内框内标出器件的型号,各引出器件的型号,各引线端端标明引脚名称,明引脚名称,而在框外的引而在框外的引线旁旁标出管脚号。出管脚号。3、把功能模、把功能模块关关联起来,形成待起来,形成待设计的系的系统。n设计时的注意事的注意事项:15编辑ppt

13、电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历二、数字系二、数字系统的的联接与接与调试1、数字集成、数字集成电路器件的功能路器件的功能检测(管脚、(管脚、单元功能元功能简单测试等等);等等);2、实际电路的安装与布路的安装与布线:要分模要分模块安装安装调试 a)集成器件的接插:首先安排好主要器件位置,)集成器件的接插:首先安排好主要器件位置,避免布局的不合理或互避免布局的不合理或互连线过长; b)导线的的选用:用不同用:用不同颜色,区色,区别不同的用不同的用处,一般一般习惯用深用深红色色导线接接电源,用黑色源,用黑色线接地;接地;导线的剥口的剥口应为57mm,导线插入插孔插入插孔时,应防止塑料包防止

14、塑料包层插入插孔,以造成接触不良;插入插孔,以造成接触不良;16编辑ppt17编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历3)布)布线的的顺序:序:a先将固定先将固定电平的端点接好,如平的端点接好,如电源、地源、地线和和门电路的路的多余多余输入端,入端,这些些线要尽量地短,且接近要尽量地短,且接近电源和地源和地线的的位置。位置。b按信号的流向按信号的流向对划分的功能模划分的功能模块逐一布逐一布线,注意:,注意:导线不宜不宜过长,最好,最好贴近集成元件周近集成元件周围横横竖方向走方向走线,尽,尽量避免量避免导线重叠,不要覆盖插孔,切忌重叠,不要覆盖插孔,切忌导线跨越集成元跨越集成元件的上空

15、,件的上空,杂乱地在空中搭成网状。乱地在空中搭成网状。每一部分每一部分电路安装路安装调试完完毕后,不要急于通后,不要急于通电,要,要认真真检查接接线是否正确,包括是否正确,包括错接、少接、少线和不接;和不接;18编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历c系系统的的调试:首先必:首先必须明白明白调试对象的工作原理和象的工作原理和电路路结构,明确构,明确调试的任的任务,遵循,遵循测量、分析、量、分析、调试、再再测量量的的规律;律;d系系统中的噪声:中的噪声:电源内阻和接源内阻和接线阻抗所形成的公共阻抗所形成的公共阻抗可能使一个集成阻抗可能使一个集成电路的噪声到达另一个集成路的噪声到达另一

16、个集成电路。路。这些干些干扰信号是不确定的。常在信号是不确定的。常在电源和地之源和地之间接入几接入几十微法的十微法的电容。容。19编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历eTTL电路的使用路的使用规则(1)典型的)典型的电压是是5V,因,因TTL电路存在尖峰路存在尖峰电流,流,要有可靠的接地。要有可靠的接地。电源源输入端一般接入端一般接30-50uF的的电容,容,防低防低频干干扰;每隔;每隔5-10个集成个集成电路接路接0.01uF电容防容防高高频干干扰;(2)输出端不能并出端不能并联使用(除使用(除OC门和三和三态门),后),后果:果:逻辑混乱和混乱和损坏坏电路;路;(3)输出端不

17、允出端不允许接在接在电源上;源上;20编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历eTTL电路的使用路的使用规则(4)不使用的多余端的)不使用的多余端的处理理u与与门和与非和与非门高高电平接平接电源;与正在使用的源;与正在使用的输入端并接,但要注意入端并接,但要注意前前级的的电流流过载问题;尽量不要;尽量不要悬空;空;u或或门和或非和或非门不使用的端接地;与其他端并不使用的端接地;与其他端并联;为降低功耗不使用降低功耗不使用的端至少有一个接地;的端至少有一个接地;21编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历三、数字日三、数字日历的具体分析的具体分析月显示日显示星期显示月计数日计

18、数星期计数月控制日控制星期控制计月信号月信号脉冲脉冲发生器生器计日信号日信号55522编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历本本设计的重点:日的重点:日计数控制模数控制模块,现讨论:设: F为计月信号月信号 日表示:十位日表示:十位 Q2Q1 1 个位个位 QD2D2QC2C2QB2B2QA2A2 月表示:十位月表示:十位 Q3 3 个位个位 QD3D3QC3C3QB3B3QA3大月信号:大月信号:w1=(1,3,5,7,8,10,12)小月信号:小月信号:w2=(4,6,9,11) ;平月信号:;平月信号: w3=(2) 大月大月进位位检测信号:信号:x1=Q2Q1QA2;小月小

19、月进位位检测信号:信号:x3=Q2Q1;平月平月进位位检测信号:信号:x2=Q2QD2;F= w1x1+w2x2+w3x3w1,w2用卡诺图化简!月月进位信号的位信号的选择是与是与计数器的控制数器的控制方式有关系的。方式有关系的。23编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历74LS160(同步十(同步十进制制计数器)数器) 24编辑ppt四、四、555定定时器器 555定定时器是一种多用途的数字器是一种多用途的数字-模模拟混合集成混合集成电路,利路,利用它能极方便地构成施密特触用它能极方便地构成施密特触发器、器、单稳态触触发器和多器和多谐振振荡器。它的灵活、方便,使其在波形的器。它的

20、灵活、方便,使其在波形的产生与生与变换、测量与控制、家用量与控制、家用电器、器、电子玩具等子玩具等许多多领域中都得到域中都得到了了应用。用。电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历vI1(6)是比是比较器器C1的的输入端入端(也称也称阂值端,用端,用TH标注注);vI2 (2)是比是比较器器C2的的输入端入端(也称触也称触发端,用端,用TR而而标注注)。C1和和C2的参考的参考电压(电压比比较的基准的基准)VR1和和VR2由由Vcc经三个三个5k 电阻阻分分压给出。出。CB555电路路结构构图25编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历CB555电路路结构构图Vco(5)控制控制电压

21、输入端入端悬空空时:VR1=2/3Vcc, VR2=1/3Vcc若若Vco外接固定外接固定电压,则: VR1=Vco, VR2=1/2Vco置零置零输入端入端正常工作正常工作时必必须使它使它为高高电平平26编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历五、用五、用555定定时器接成的多器接成的多谐振振荡器器VT+=2/3VccVT-=1/3Vcc27编辑ppt电路课程设计:自动数字日历充充电时间T1:放放电时间T2:故故电路的振路的振荡周期周期为:输出脉冲的占空比出脉冲的占空比为:28编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历 CB555定定时器器组成成的一个多的一个多谐振振荡器:

22、器:振振荡周期:周期: 1秒;秒;输出脉冲幅度出脉冲幅度: 在在3V5V之之间输出脉冲的占比出脉冲的占比: q=2/329编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历六、六、计算机算机辅助助电路路设计与仿真与仿真(辅助手段)助手段)学会使用学会使用EDA仿真仿真软件件Multisim来来辅助助电路的路的设计和和调试。Multisim交互式地搭建交互式地搭建电路原理路原理图,并,并对电路路进行仿真(行仿真(SPICE)30编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历六、六、计算机算机辅助助电路路设计与仿真与仿真(辅助手段)助手段)Multisim发展展历史:史:加拿大加拿大EWB (

23、Electrical Workbench)EWB4.0EWB5.0EWB6.0Multisim2001Multisim 7Multisim 8美国国家美国国家仪器器(NI)有限公司)有限公司Multisim 9Multisim 10Multisim 11Multisim 12注意版本注意版本31编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历32编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历33编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历七、七、时间安排安排1、23号(周一)下午至号(周一)下午至25号(周三)下午号(周三)下午:完成系:完成系统各个模各个模块的的逻辑设计(要有(要

24、有较详细的的设计过程)、元件布程)、元件布线图(元件(元件管脚管脚连接接图),做到熟知原理和),做到熟知原理和连线图。(每两人。(每两人组成一成一组,建建议最好在本班同学之最好在本班同学之间组队);); 25号(周三)下午可提前到号(周三)下午可提前到实验室室领器件。器件。2、26号上午号上午8:30拿拿逻辑设计过程程图、元件布、元件布线图(坐(坐标纸,每每组提供一套)、仿真程序到教提供一套)、仿真程序到教4-123房房间给老老师进行行检查。检查合格后,合格后,领元件、工具并开始元件、工具并开始实际元件的元件的联接与接与调试(地(地点:点:4-116#),),27号上午必号上午必须进实验室,否

25、室,否则没有成没有成绩。1、2项的工作占的工作占实验成成绩评定的定的20%!34编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历4、实验室正常开放室正常开放时间:8:30 - 5:00(中午休息(中午休息12:00-1:30)3、实验室安排:室安排:4-123,4-124、4-112,4-113,4-32735编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历36编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历八、八、调试及考勤及考勤检查为顺利完成利完成课程程设计,不得随意,不得随意迟到、早退和到、早退和旷课。若累。若累积缺席缺席达达8小小时,没有成,没有成绩。每天上午和下午点名。有事需要

26、本人和指。每天上午和下午点名。有事需要本人和指导老老师当面当面请假。假。每两人一每两人一组,共同完成一套,座位固定,每,共同完成一套,座位固定,每组的的进展情况随展情况随时有有记录。每完成一个功能模。每完成一个功能模块(不加不加F控制信号的星期、日、月控制信号的星期、日、月显示、示、加加F信号的系信号的系统调试、加手、加手动置位信号、置位信号、闰年),年),请老老师进行行检查并并记录,然后再,然后再调试下面的模下面的模块。这部分的工作占部分的工作占实验成成绩评定的定的60%!九、其它注意事九、其它注意事项布局、接布局、接线、换芯片、面包版、干芯片、面包版、干扰、器件的正确使用、器件的正确使用3

27、7编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历十、十、实验报告要求告要求 参照实验指导书:n对电路路设计功能要求的具体分析;功能要求的具体分析; n电路路设计方案、各个模方案、各个模块的具体的具体实现设计(包括(包括逻辑设计和化和化简,模,模块逻辑电路路图,开关开关逻辑设计过程);程);n调试中中问题分析及解决;分析及解决; n心得体会与建心得体会与建议;n 附上数字日附上数字日历实现的的实际布布线图和仿真和仿真图。实验报告的文字部分必告的文字部分必须手写,手写,报告采用北京告采用北京邮电大学的大学的统一一实验报告。两人写一份告。两人写一份报告。告。报告成告成绩占占总成成绩的的20%。38编辑ppt电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历其他系其他系统设计的思路,的思路,欢迎大家迎大家积极思考极思考例如:例如:61单片机片机+数字数字组合合电路路采用采用这种方法的同学,种方法的同学,请在在设计期期间及及时与我与我们沟沟通想法。通想法。进实验室之前,若需要答疑,室之前,若需要答疑,请联系我系我们:周慧玲:周慧玲: ,电话:1560109821915601098219林雪燕:林雪燕:,电话:1361112326813611123268例如:集成功能例如:集成功能电路路39编辑ppt谢谢大家!大家!Q&A电路路课程程设计:自:自动数字日数字日历40编辑ppt

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