西安文理学院物理与机械电子工程学院
课程设计报告
专业班级 10级电子信息工程2班
课程数字电子技术
题目数字日历倒计时牌电路的设计
学号 0810*******
学生姓名王小兵
指导教师余秋菊
2012年9月
1西安文理学院物理与机械电子工程学院
课程设计任务书
学生姓名王小兵专业班级 10级电信2班学号 0810******* 指导教师余秋菊职称教授教研室 B0315
课程数字电子技术
题目
数字日历倒计时牌电路的设计
任务与要求
1、设计任务：
（1）实际以基准脉冲信号产生电路；
（2）能进行日、时、分、秒的倒计时以及独立的时间显示电路。
2、设计要求：
（1）要求设计思路清晰，给出总体设计框图和总电路图；
（2）给出各单元电路设计及其原理；
（3）结合软件进行电路仿真；
（4）组装实际电路并调试通过；
（5）按照要求撰写课程设计报告。
开始日期 2012.8.27 完成日期 2012.9.9
2012年 8 月 27 日
目录
设计目的 (4)
设计任务和要求 (4)
总体设计方案 (5)
功能模块设计与分析 (5)
电路的安装与调试 (11)
实验仪器及元器件清单 (12)
心得体会 (12)
附录一系统电路图 (14)
一、设计目的
1、巩固和加深对数字电子电路基本知识的理解，学会认识和使用一些简单的电子
元器件，如74系列芯片，555定时器，二极管，电阻，常用芯片，蜂鸣器，数码管，进一步熟悉对电路仿真软件Multism 7的使用，提高综合运用本课程所学知识的能力，为以后学其他课程打下一定基础。
2、通过自己思考、上网查资料，询问指导老师，和小组讨论完成电路的设计以及
电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件、电路组装、调试和
检测等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法，对课程设
计有一定的理解。
3、通过本次课程设计学会简单电路的实验调试和性能指标的测试方法，提高学生
动手能力和独立思考能力和进行数字电子电路实验的基本技能。
二、设计要求和任务
1、设计要求：
（1）要求设计思路清晰，给出总体设计框图和总电路图；
（2）给出各单元电路设计及其原理；
（3）结合软件进行电路仿真；
（4）组装实际电路并调试通过；
（5）按照要求撰写课程设计报告。
2、设计任务：
（3）实际以基准脉冲信号产生电路；
（4）能进行日、时、分、秒的倒计时以及独立的时间显示电路。
三、总体设计方案
最开始我们小组共设计了两套方案，第一套是以74LS192为主要计数芯片的100倒计时电路和24小时计时时钟电路，以74LS47驱动共阴极数码管来完成显示，以数字实验箱来提供秒脉冲和5V电源及接地。后来又设计了以74LS90为计数芯片的时钟电路，但经过讨论和仔细分析后，统一选择了74LS192为计数芯片。
本方案共分为六个模块，译码电路，数码显示电路，倒计时电路，时钟电路，控制电路。其中最主要的是倒计时模块和时钟模块以及控制电路模块。
图1 系统原理框图
74LS192是十进制可编
码
同步加
/减计
数功
能。下
图是
工作原理：当时钟脉冲加入到D CP 端，且U CP =1，则计数器在预置数的基础上完成减计数功能，当减计数到0时，BO 端发出借位下跳变脉冲。由74LS192组成的100天倒计时递减计数器如下图，其秒和分的十位预置数为N=（0101）8421BCD=（5）。（见图2）它的计数原理是：只有当低位BO 1端发出借位脉冲时，高位计数器才作减计数。当高、低位计数器处于全零，且CP D =0时，置数端LD 2=0，计数器完成并行置数，在CP D 端的输入时钟脉冲作用下，计数器再次进入下一循环减计数。
图2
小时的个位和十位分别指数N1=0011和N=0010。它的计数原理是：当清零后，来一个CP ，个位和十位本该置数9，当两个高位D 接上一个与非门以后，与非门输出为低电平，接置数输入端LOAD 完成十位置数0010,个位置数0011。（见图2）
图3
其天数为100进制计数器，原理类似小时的置数。（见图3）
图4
2、8421BCD 码加法计数器
加法计数的原理与减法的计数原理类似。
工作原理：当LD =1，CR=0时，若时钟脉冲加入到U CP 端，且D CP =1，则计数器
在预置数的基础上完成加计数功能，当加计数到9时，CO 端发出进位下跳脉冲；秒计数的十位为6进制计数，N=0110，个位为十进制数，当十位计数到6时，QB ，QC 输出为高电平，通过74LS00的与非后输出低电平，加到置数端
LOAD 完成置数功能，置入的数为0，由于置数不需要CP ，0110只是一个暂态，故数码管不会显示6；同理，分的十位也置数为5。小时的个位和十位分别为4进制数和2进制数，当高位计数到0010，低位计数到0100是，高位的QB 和低位的QC 接与非门的输入端，与非门输出为低电平，然后接到置数端LOAD ，置0，然后继续计数，如此循环。
图5
图6
3、译码电路
本方案用74LS47来驱动共阳极数码管显示0,1,2,3,4,5,6,7,8,9十个数字，需要注意的是选用共阴极数码管用74LS48来驱动，选用共阳极数码管用74LS47来驱动，千万不能搞混。共阳极数码管CA接高电平，一般3V—5V之间皆可，共阴极数码管CK 接地，同时为了防止烧坏数码管，在74LS47与数码管之间接上排阻，大小约为200欧左右。如图：
图7
4、显示模块
显示模块主要由数码管控制显示数字0,1,2,3,4,5,6,7,8,9，数码管上方标有CA 表示此数码管为共阳极数码管，CA接高电平（3V—5V左右），标有CK表示共阴极数码管，接地即可；
图8
5、控制模块
控制模块主要由10个单刀双掷开关和一个或门构成。
开关J8和J4为主开关，当J1，J7连在一起时，则J8同时控制倒计时和时钟电路的CP输入，J8接地时，与CP一或，由于或门为低电平有效，则DOWN由CP控制，开始计数，当J1或J7断开时，若给低电平，则开始计数，若给高电平，则停止计数，可以实现独立暂停或计数。同理，由J4，J5，J2,J3,J6构成的开关组可完成统一或独立的清零。如图：
图9
五、电路的安装与调试
电路的实际安装过程非常的复杂，它不像电路仿真那样非常的精确，有可能会出现很大的误差，这一点我深有体会。我们设计的电路原理非常简单，但是使用的芯片数量太多，达33块之多，所以在连电路的时候，我们不得不分模块，分阶段来完成它。在这过程中，我遇到可不计其数的困难。对于有些小问题，或许几分钟就能解决掉，但遇到一些复杂的问题，要花上好几个小时才能解决掉，最糟糕的是你不知道问题出在哪儿，也就无从下手，需要的就是耐心和信心了。
在整个过程中遇到的问题大致有：
1、连线过程中导线没连接上，数码管显示不全，例如数码管的a段始终不亮，清零也不行；办法就是把导线的金属头多露出一些，一厘米左右最好，然后插进面包板里，多用点劲儿都没事，确保连好。
2、数码管始终不亮，换一个还是不行；首先看用的译码器是否正确，47驱动共阳极管，48驱动共阴极管，然后看数码管COM口是否接高或地，然后还有可能是译码器坏死
不工作了，换一个即可。
3、192芯片清零端不工作；原因可能是芯片没接VCC和地端，或者是清零的线接错了，仔细检查后然后重新连接，或者芯片坏了，更换一块即可。
4、线路连好后，分块能工作，但整体却不能工作；可能原因是连接两个模块之间的导线没接好，电源的正负极没接对，调换即可。关闭电源开关，然后再开，多试几次。
秘诀就是：小心为宜，谨慎为妙，不急不慢，戒骄戒躁，步步为营。
六、实验仪器及元器件清单
74LS00D芯片3块
74LS04D芯片5块
74LS32D芯片1块
74LS47D芯片15块
74LS192D芯片15块
单刀双掷开关10个
发光二级管2个
面包板4块
数码管15个
实验箱一台
导线若干
七、心得体会
这是第一次做课程设计，也是第一次花费这么长时间和精力做一件自己都想不到会成功的事，毫无疑问的是，中间遇到了很多棘手的问题，在这过程中，有些问题很容易就能解决，也只是一两根导线的问题，比如数码管的某一段始终不亮，而其他能显示，说明导线有问题。有些问题则很难查找，要花几十分钟甚至几个小时才能搞定。比如192芯片清零端始终无效，而检查导线也没问题，换芯片以后还是不行。
在连线过程中分心是很容易的事，而分心又是连错电路的主要原因，所以集中精力才能做好当前工作，外界干扰易影响接电路，比如当我们正在认真连电路的过程中，别的小组又把电路完成了，这时就会想，别人怎么这么快呢？自己为什么不行，这种心态也易连错电路。
连线是个细致活，拿到面包板后，得考虑如何排列芯片使其不紧凑也不松散，易连接导线，不易发生混淆，还要易拆卸和组装、更换。使用导线时，不能太粗，也不能太细，选择多长为宜，怎样绕线，怎样选择不同颜色的线来区分不同的电路，如果导线使用的好，排布的好的话，将对检查电路有事半功倍的效果。
通过这次两周的课程设计，我学到了很多，弥补了自己数字电路方面知识的不足，
又增长了新的知识，又培养了自己的耐心，让我获益匪浅。我觉得以后应该多参加这方面的训练，这比呆在教室有效率多了。
附录一系统电路图
图10
图11
图12