電子課程設(shè)計(jì)

一一電子日歷

caaS年。/月15日

/￡?時(shí)00分52秒

星期B

溫度7℃濕度4/%

學(xué)院：電子信

息工程學(xué)院

專業(yè)、班級：_

姓名：__________

學(xué)號：_____

指導(dǎo)教師：

任青蓮

2014年12

月

目錄

一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求。錯(cuò)誤!未定義書簽。

1ok設(shè)計(jì)任務(wù).................錯(cuò)誤!未定義書簽。

102、設(shè)計(jì)要求e錯(cuò)誤!未定義書簽。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì).....................錯(cuò)誤!未定義書簽。

2.1、總體框困。錯(cuò)誤!未定義書簽。

2o2、系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)和選擇.....錯(cuò)誤!未定義書簽。

2。2。1、方案一。錯(cuò)誤!未定義書簽。

2.2O2、方案二。錯(cuò)誤!未定義書簽。

2o2o3、應(yīng)用方案的具體闡述...錯(cuò)誤!未定義書簽。

三、選擇器件......................錯(cuò)誤!未定義書簽。

3。1、元器件清單如表1........................錯(cuò)誤!未定義書簽。

3.2、元器件簡介.................錯(cuò)誤!未定義書簽。

3o2o1、74LS192...................錯(cuò)誤!未定義書簽。

3.2O2、74LS160。錯(cuò)誤!未定義書簽。

3.2o3、邏輯門。錯(cuò)誤!未定義書簽。

3O2.4、數(shù)碼管...............錯(cuò)誤!未定義書簽。

四、功能模塊.....................錯(cuò)誤!未定義書簽。

4.1、脈沖模塊...................錯(cuò)誤!未定義書簽。

401.1、CP端脈沖（1KHZ）o錯(cuò)誤!未定義書簽。

4。1.2、計(jì)秒脈沖.............錯(cuò)誤!未定義書簽。

4.2、復(fù)位電路。錯(cuò)誤!未定義書簽。

4.3、日計(jì)數(shù)器和星期計(jì)數(shù)器.....錯(cuò)誤!未定義書簽。

4o4、月計(jì)數(shù)器..................錯(cuò)誤!未定義書簽。

4o5、年計(jì)數(shù)器。錯(cuò)誤!未定義書簽。

五、總體電路圖。錯(cuò)誤!未定義書簽。

5。1、仿真圖。錯(cuò)誤!未定義書簽。

5o2、硬件電路圖...............錯(cuò)誤!未定義書簽。

六、實(shí)驗(yàn)困難及解決措施..............錯(cuò)誤!未定義書簽。

6。1、邏輯門的延時(shí)問題.........錯(cuò)誤!未定義書簽。

6o2、實(shí)現(xiàn)手動(dòng)校正功能錯(cuò)誤!未定義書簽。

七、心得與總結(jié)....................錯(cuò)誤!未定義書簽。

電子日歷

設(shè)計(jì)任務(wù)與要求

1.1、設(shè)計(jì)任務(wù)

(1)能夠顯示一百年內(nèi)的年、月、日、星期.

(2)例如“13、12、257”，星期天顯示數(shù)字“7”。

(3)具有手動(dòng)校正年、月、日、星期的功能。

(4)不考慮閏年.

(5)可以手動(dòng)復(fù)位。

1.2、設(shè)計(jì)要求

(1)熟悉集成電路的引腳安排.

(2)掌握芯片的邏輯功能及使用方法。

(3)了解電子日歷的組成及工作原理。

(4)熟悉電子日歷的設(shè)計(jì)與制作。

(5)熟悉muItisim電子電路設(shè)計(jì)及仿真軟件的應(yīng)用。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1、總體框圖

由于年、月、日、星期均為循環(huán)計(jì)數(shù)，故采用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)循環(huán)計(jì)數(shù)及進(jìn)

位.星期采用一位數(shù)碼管顯示的7進(jìn)制(1至7)；日計(jì)數(shù)器由兩位數(shù)碼管組

成的31進(jìn)制(0至31)計(jì)數(shù)器；月計(jì)數(shù)器為兩位數(shù)碼管顯示的12進(jìn)制(1

至12);年由兩位數(shù)碼管顯示的100進(jìn)制(0至99)計(jì)數(shù)器，如果發(fā)生錯(cuò)

誤可通過校正電路手動(dòng)校正。星期和日計(jì)數(shù)器采用共同脈沖，兩者互不影響，

日計(jì)數(shù)器滿31向前進(jìn)位，自身自動(dòng)置為01,同時(shí)月計(jì)數(shù)器加1,月計(jì)數(shù)器

滿12向前進(jìn)位，自身置為01,同時(shí)年計(jì)數(shù)器加1,年計(jì)數(shù)器滿99自動(dòng)清

零.所有電路均可以統(tǒng)一進(jìn)行復(fù)位。

總體框圖如圖1所示。

數(shù)碼管顯示

圖1電，子日歷的總體框圖

2.2、系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)和選擇

2.2.1、方案一

只采用74LS160芯片實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)，優(yōu)點(diǎn)是芯片單一，成本低，工作量小，

只需要了解一個(gè)芯片的功能表，缺點(diǎn)是，74LS160是異步清零，同步置

數(shù)，這時(shí)在日計(jì)數(shù)滿31需要向月計(jì)數(shù)器進(jìn)位并且自身恢復(fù)到01時(shí)造成時(shí)序

的錯(cuò)亂，當(dāng)要求芯片計(jì)數(shù)到32再返回信號異步清零時(shí)，置數(shù)就會(huì)落后，數(shù)碼

管由31變?yōu)椤?再變?yōu)?1,若都是用清零端那開始計(jì)數(shù)時(shí)日便會(huì)從00開始,

而不是從01開始。

2.2。2、方案二

采用74LS160和74LS192共同實(shí)現(xiàn)循環(huán)計(jì)數(shù)。74LS192是異步清零,

異步置數(shù)，這樣當(dāng)日計(jì)數(shù)器芯片計(jì)數(shù)到32時(shí),返回信號同時(shí)實(shí)現(xiàn)清零和置

數(shù)，數(shù)碼管變?yōu)?1,同理，對于月計(jì)數(shù)器也是如此。對于其他功能方案二都

能輕松實(shí)現(xiàn)，且電路設(shè)計(jì)相對不太復(fù)雜。故選用方案二。

2.2.3、應(yīng)用方案的具體闡述

星期、日的低位、月的低位采用74LS192循環(huán)計(jì)數(shù)，日的高位、月

的高位和年都采用74LS160循環(huán)計(jì)數(shù)，星期和日計(jì)數(shù)器同脈沖，彼此不受影

響，當(dāng)星期滿7后自動(dòng)矍數(shù)1。在日計(jì)數(shù)器中，當(dāng)?shù)臀坏?4LS192滿9時(shí)

進(jìn)位端B0~榆出和脈沖同段的低電位，經(jīng)非門反向后送給高位的74LS160的

脈沖端CLK,高位進(jìn)一，當(dāng)日計(jì)數(shù)達(dá)到31時(shí)，低位置數(shù)為1,高位清零，數(shù)

碼管顯示01,同時(shí)傳送脈沖給月計(jì)數(shù)器，同理當(dāng)月計(jì)數(shù)滿12時(shí)再傳送脈沖

給年計(jì)數(shù)器，不斷循環(huán)。同時(shí)加入了555定時(shí)器，給電路提供脈沖，而且也

增加了復(fù)位電路和手動(dòng)校時(shí)電路，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)統(tǒng)一復(fù)位和單個(gè)模塊的校時(shí)。

圖2應(yīng)用方案系統(tǒng)框圖

三、選擇器件

3.1、元器件清單如表1

表1元器件清單

1十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS1923片

2十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS16O4片

3四2輸入與門74LS083片

4脈沖發(fā)生器5551片

5三3輸入與非門74LS101片

6四2輸入與非門74LSOO1片

7六非門74LS041片

8數(shù)碼管7個(gè)

3.2、元器件簡介

3.2.1、74LS192

74LS192為可置數(shù)的同步十進(jìn)制雙時(shí)鐘加減計(jì)數(shù)器，如圖3—1所示它

具有上升沿有效的加計(jì)數(shù)時(shí)鐘端UP和減計(jì)數(shù)時(shí)鐘端DOWN;該計(jì)數(shù)器具有

異步清零端，當(dāng)清零信號CLR為高電平時(shí)，實(shí)現(xiàn)清零功能；該計(jì)數(shù)器還有異

步置數(shù)功能，當(dāng)置數(shù)信號LOAD為低電平時(shí)，實(shí)現(xiàn)預(yù)置數(shù)：當(dāng)計(jì)數(shù)器加計(jì)數(shù)，

且計(jì)數(shù)值為9時(shí)，進(jìn)位端CO輸出寬度等于加計(jì)數(shù)脈沖UP的低電平脈沖；

當(dāng)計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù)，且計(jì)數(shù)值為0時(shí)，借位端B0輸出寬度等于減計(jì)數(shù)脈沖DO

NW的低電平脈沖。執(zhí)行加數(shù)功能時(shí)，減計(jì)數(shù)端DOWN接高低電平，計(jì)數(shù)脈沖

由UP端輸入；執(zhí)行減數(shù)功能時(shí)，加數(shù)端UP接高電平，計(jì)數(shù)脈沖由減數(shù)端D

OWN輸入.

74LS192的管腳圖如圖3所示。

74LS192的功能表如表1所示。

表274LS192功能表

輸入輸出

CRLD'UPDOWNDCBAQDQCQBQA

1*******0000

00**abcdabcd

01t1****加計(jì)婁劭能

011****減計(jì)數(shù)功能

3.2.2、74LS160

74LS16O為同步可秒置數(shù)的4位十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，具有異步清除端。

它具有數(shù)據(jù)輸入端A、B、C、D,以及同步置數(shù)端LOAD.異步清除端CLR

和計(jì)數(shù)控制端ENT和ENP,為方便級聯(lián)，設(shè)置進(jìn)位輸出端RC0。

邏輯符號如圖4所示.

圖474LS160的邏輯符號

邏輯圖如圖5所示.

表374LS160的邏輯功能表

CLKCI.R1LOAD'ENPENT工作狀態(tài)

X0XXX置零

f10XX預(yù)置數(shù)

X1101保勢

保持(但

XI1X0

C=0)

f1111計(jì)數(shù)

3o2.3、邏輯門

(1)邏輯門的芯片管腳圖

114I14

IAVCC1AVCC

2IB4B13

3生1Y6A

1Y4A32A6Y12

4114

2A4Y2Y5Aii

5W5

2B3B3A5Y10

699

2Y3A63Y4A

78

GND3Y7GND4Y8

圖674LS00芯片管腳圖圖774LS04芯片管腳圖

vcc74LS08

向回回IT］回rnrn

illUJUJLilillillLzJ

GND

圖974LS08引腳圖

(2)邏輯門真值表

表474LS00真值表表5

74LS1O真值表

ABYAECY

110XX01

011

XCX1

101

0)X1

001

1110

圖674LS04真值表表174LS08功

能表

AYABY

01000

10010

100

111

3.2.4、數(shù)碼管

數(shù)碼管按照其發(fā)光二極管的連接方式不同，可分為共陽極和共陰極兩種.

共陰極是指數(shù)碼管中所有發(fā)光二極管的陰極連在一起接低電平，而陽極分別

由a、b、c、d、e、f輸入信號驅(qū)動(dòng)，當(dāng)某個(gè)輸入為高也平時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光

二極管點(diǎn)亮；共陽極數(shù)碼管則相反，它的所有發(fā)光二極管的陽極連在一起接

高電平，而陰極分別由a、b、c、d、e、f輸入信號驅(qū)動(dòng)，當(dāng)某個(gè)輸入為低

電平時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮。

由于計(jì)數(shù)器揄出的是8421BCD碼，數(shù)碼管不能直接顯示成數(shù)字，為了讓

數(shù)碼管顯示人們看懂的數(shù)字，就需要把計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換成數(shù)

碼管顯示的阿拉伯?dāng)?shù)字，這就需要譯碼器的翻譯。

本設(shè)計(jì)采用DCD_HEX七段發(fā)光二極管譯碼顯示器。DCD_HEX為共陰極

LED數(shù)碼管。顯示器引腳從左到右依次為：4,3,2,1.該顯示包含了譯碼

功能，所以無需專門的譯碼器。

符號如圖6所示。

圖10數(shù)碼管的邏輯符號圖11信號發(fā)生器

四、功能模塊

4。1、脈沖模塊

4。1。1、CP端脈沖（1KHZ）

圖12信號發(fā)生器波形

4.1.2、計(jì)秒脈沖

555定時(shí)器簡介：555定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比

較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)電路和放電管的狀態(tài).在電源與地之間加上電

壓，當(dāng)5腳懸空時(shí)，則電壓比較器A1的反向輸入端的電壓為2/3Vcc,A2

的同相輸入端的電壓為1/3Vcc,若觸發(fā)揄入端TR的電壓小于1/3Vcc,則比

較器A2的輸出為1,,可使RS觸發(fā)置1。，使輸出端OUT為1。如果閾值輸

入端TH的電壓大于2/3Vcc,同時(shí)TR電壓大于1/3Vcc,則A1輸出為1,,

A2輸出為0,,可將RS觸發(fā)器置0,可使輸出為0電平。下圖為555定時(shí)

器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳圖：

設(shè)計(jì)說明:

本設(shè)計(jì)是電子日歷，理應(yīng)每過24小時(shí)，日計(jì)數(shù)器和星期計(jì)數(shù)器增1,但

是，考慮到那樣時(shí)間太長，不能觀察到月和年計(jì)數(shù)器能否正常工作，所以我

們在設(shè)計(jì)的時(shí)候是采用的555定時(shí)器設(shè)計(jì)的一個(gè)脈沖產(chǎn)生源，占空比約為5

0%,它產(chǎn)生的頻率F約為2HZ。然后通過計(jì)數(shù)器就能控制數(shù)碼管自增1的時(shí)

間間隔約為0.5S,這樣就能讓人清楚的看到數(shù)碼管的變化

設(shè)計(jì)計(jì)算公式（對應(yīng)右圖15）:

高電平時(shí)間：0=0?7（R+R）C

低電平時(shí)間：%=0.7RC

占空比：

D=tPh=R2

R+2凡

設(shè)計(jì)最后圖形如右圖16所示：

高電平時(shí)間fi）h=250oOms

低電平時(shí)間tpl=213.9ms圖15555定時(shí)

器電路圖

占空比D=53.8%

頻率F=2.158

vuc

士士

圖16555脈沖發(fā)生器電路圖

示波器-XSC1

時(shí)基通道,通道?觸發(fā)-------

刻度1100ms/Div刻度|500mV/Div亥i］度|5V/Drv沿［步句「

x位置F、位置FY位置F水平［?IV

|YbAdd|B/A|A/B|AC|o|時(shí)r|AC|o5r43內(nèi)|無造第F7

017555脈沖發(fā)生器仿真圖

4o2、復(fù)位電路

為了能夠?qū)崿F(xiàn)所有計(jì)數(shù)器復(fù)位，避免錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)只能使用總開關(guān)的弊

端，特設(shè)計(jì)了復(fù)位電路，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)手動(dòng)復(fù)位，如圖18所示從復(fù)位電路接出

一端和清零信號一起接入與門，再送給清零端，當(dāng)開關(guān)按下后與門輸出低電

位，清零端有效，電路實(shí)現(xiàn)清零，正常工作時(shí)，復(fù)位電路輸出高電位，被屏蔽。

vcc

□w

U25

1RI-----------______________

Himen--------------------------11

HAND2

」U26

S9---------------X與W3OP

卜m

圖18貪位電路圖

4.3、日計(jì)數(shù)器和星期計(jì)數(shù)器。

日計(jì)數(shù)器和星期計(jì)數(shù)器共用同一個(gè)時(shí)鐘信號.首先，日計(jì)數(shù)器做成31

進(jìn)制計(jì)數(shù)器，它的低位由74LS192,高位由74LS16O組成，采用異步級聯(lián)、

采用整體置數(shù)的方法組成的，如圖19所示，74LS192的置數(shù)端置。時(shí)有效，

清零端接電源始終無效，且192是雙十鐘十進(jìn)制，滿十自動(dòng)清零，并且傳

輸進(jìn)位信號給高位芯片的加計(jì)數(shù)時(shí)鐘端，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)到32時(shí)低位芯片的置

數(shù)端有效，高位芯片的清零端有效.其中要注意的是,74LS192芯片不用的

減計(jì)數(shù)時(shí)鐘端要接高電平才能使之正常工作。而且當(dāng)?shù)臀粩?shù)碼管顯示由8

變成9時(shí)，進(jìn)位端便會(huì)輸出低電平，發(fā)生時(shí)序錯(cuò)亂，需要在進(jìn)位端先接一個(gè)

非門，在和時(shí)鐘脈沖共接而輸入與門，方可傳送進(jìn)位脈沖給高位的時(shí)鐘端。其

次，星期計(jì)數(shù)器是由1片74LS192構(gòu)成的7進(jìn)制計(jì)數(shù)器，它也是采用置數(shù)的

方法構(gòu)成的，然后將不用的引腳接到合適的電平上即可.另外分別加入了手

動(dòng)校時(shí)電路，當(dāng)斷開開關(guān)A時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖停止，此時(shí)按自動(dòng)恢復(fù)開關(guān)1可調(diào)

節(jié)星期計(jì)數(shù)，按開關(guān)2可調(diào)日計(jì)數(shù)。

4O4、月計(jì)數(shù)器

月計(jì)數(shù)器的組成及工作原理同日計(jì)數(shù)器的組成和工作原理相同，此處不

再贅述。另外不同之處是，當(dāng)需要手動(dòng)調(diào)節(jié)月計(jì)數(shù)時(shí)，需要先將C開關(guān)打開,

然后按動(dòng)3即可，正常工作時(shí)保持C開關(guān)時(shí)閉合的.

日計(jì)數(shù)器電路圖如圖20所示.

圖2012進(jìn)制月計(jì)數(shù)器

4o5、年計(jì)數(shù)器

為了簡化電路，只設(shè)計(jì)了能顯示一百年的電路，電路圖如圖22所示，

它是由兩片同步十進(jìn)制雙時(shí)鐘加減計(jì)數(shù)器74LS192以異步級聯(lián)的方式構(gòu)成

的，低位芯片的進(jìn)位端接高位芯片的加計(jì)數(shù)時(shí)鐘端，兩片的清零端要接低電

平，使之無效，同樣，要注意的是,74I_S192芯片不用的減計(jì)數(shù)時(shí)鐘端要接

高電平才能使之正常工作。校時(shí)原理和月計(jì)數(shù)器相同.

年計(jì)數(shù)器的電路圖如圖21所示。

圖2112進(jìn)制年計(jì)數(shù)器

五、總體電路圖

5.1、仿真圖

設(shè)計(jì)是需要注意的是邏輯門的延時(shí)，比如在日計(jì)數(shù)器中，理想是接一個(gè)

三輸入的與非門，在計(jì)數(shù)到32時(shí)，返回清零置位脈沖，實(shí)現(xiàn)異步清零置數(shù)，

然而，會(huì)出現(xiàn)計(jì)數(shù)到20時(shí)返回清零置數(shù)信號，只就是在高位的數(shù)碼管由

0001變?yōu)?010時(shí)，兩個(gè)1有一瞬間同時(shí)存在，這就造成20時(shí)■產(chǎn)生清零置

數(shù)脈沖，解決方法是在高位數(shù)碼管的低兩位分別和時(shí)鐘信號接入二輸入的與

n,再連接到二輸入的與門，最后和低位數(shù)碼管的B端子連接到一個(gè)二輸入

的與非門，輸出連接到和復(fù)位電路一起連接到160的清零和192的置數(shù)端。

整體仿真電路圖如圖22所示。

圖22整體仿真電路圖

5.2、硬件電路圖

實(shí)體硬件電路圖搭接的是100進(jìn)制計(jì)數(shù)器，采用兩片74LS160,計(jì)數(shù),

兩位數(shù)碼管顯示?？梢詫?shí)現(xiàn)手動(dòng)的校時(shí)和隨時(shí)復(fù)位，

硬件仿真電路圖如圖23所示。

圖23硬件仿真電路圖

打開開關(guān)后，電路正常工作，數(shù)碼管從00開始，顯示100以內(nèi)數(shù)，撥

動(dòng)開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)清零復(fù)位的功能，切斷脈沖，可以手動(dòng)置數(shù)。如圖25.。

,明經(jīng)遜U處數(shù)字電笈表

6LED?LLIM

6產(chǎn)

66a3dd

文趣電理

06

MHo6

1?■，???，

可―［四沖

r

?'??，iwt，：

出定做沖

圖24手動(dòng)置數(shù)

六、實(shí)驗(yàn)困難及解決措施

6.1、邏輯門的延時(shí)問題

數(shù)碼管能否正常顯示出月份12月后再回