自动日历表

钦州学院

数字电子技术课程设计报告自动日历表的设计

院系物理与电子工程系

专业电子信息工程

学生班级 2007级3班

姓名刘标

学号 0705401346

指导教师单位钦州学院

指导教师姓名张大平

指导教师职称副教授

2010年10月

钦州学院本科课程设计

自动日历表的设计

电子信息工程专业2007级谭添兼

指导教师张大平

摘要：根据自动日历表的设计的指标和要求，设计出一个1Hz的脉冲作CP 来实现自动计数日月的自动日历表，其中用二片十进制计数器级联构成日计数器，再用两片十进制计数器级联构成月计数器，且日计数器置数后为1，月计数器在1到12间循环计数。

关键词：自动日历表，电路，设计，调试

设计目的:

（1）进一步掌握数字数字电子技术课程所学的理论知识。

（2）熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。

（3）了解并熟悉数字电子技术设计的基本思想和方法。

设计技术指标与要求:

（1）利用Multisim软件在计算机上完成电路的设计与模拟；

（2）利用集成芯片、分立元件在实验室完成具体的电路，并能实现基本功能。

目录

前言 (1)

1 自动日历表 (1)

1.1设计思想 (1)

1.1.1设计方案 (1)

1.1.2设计所需的元件 (1)

1.2设计原理 (5)

1.2.1时钟脉冲产生电路部分 (6)

1.2.2主体控制电路部分 (6)

1.2.3实现逻辑函数电路部分 (7)

1.2.4控流电路部分 (7)

1.2.5显示电路部分 (7)

2电路仿真 (7)

3电路连接测试 (7)

4设计体会 (8)

参考文献 (9)

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前言

在我们生活中随处都可以看见的自动日历表，它给人们的生活带来很大的便利。不懂原理的人往往对可以自动计算年月日等计时器惊讶不已，在学习过数字电子技术基础课程之后，就会发现能精确计算时间的计时器其实并没有想象中的那么诡异。在学习了数字电子技术之后，我了解了一些基本集成芯片的功能，在张大平老师的指导下，我们组开始着手于怎样把理论知识运用到实际中去，制作一个自动日历表，它可以用于计算月和日。

1 自动日历表

1.1 设计思想

1.1.1 设计方案

将555定时器构成单稳态触发器，然后利用555定时器和CC4020计数器产生脉冲，通过选用不同的管脚可得到不同时间间隔的脉冲。将脉冲输入到CC40192中，执行减计数，并将CPU接低电平。则每一个脉冲过后，Q0，Q1，Q2，将按111，110，101，100，011，010，001，000顺序依次变化，并如此循环下去。再将CC40192 的输出端接到74LS153的地址输入端，S1接高电平，S2 、S3接低电平，则可执行数据分配器的功能，其中，Y0-Y7为译码输出端。利用74LS20的双四输入与非门功能可实现多种逻辑函数，从而实现各种各样的功能。

1.1.2 设计所需的元件

74LS20×4、74LS153×1、CC4020×1、CC40106×1、CC40192×4、CC4030×1、CC4511×4、555×1、0.01u电容、0.1u电容、100K电位器、电阻、数码管×4、按键开关×2、数字电路实验箱。

（1）74LS20

含有两个互相独立的与非门，每个与非门有四个输

张荣政 自动日历表的设计

入端。其引脚排列如图1所示。

图1 74LS20引脚排列图

与非门的逻辑功能是：当输入端中有一个或一个以上是低电平时，输出端为高电；只有当输入端全部为高电平时，输出端才是低电平（即有“0”得“1”，全“1”得“0”。），其功能表如表1所示。

（3）74LS153

74LS153是常用的双4选1数据选择器/多路选择器，共有 54/74S153、 54/74L153 和54/74LS153三种线路结构型式。其引脚排列如图2所示。

其工作原理如下：

通过输入不同的地址码A 1，A 0，可以控制输出Y 选择4个输入数据D 0～D 3中的一个

其功能表如表2所示。

表2 74LS153的功能表

图2 74LS153引脚排列图

（3）CC40192

表1 74LS20功能表 A B C D Y 1 1

1

1

0 0 × × × 1 ×

× ×

1

× × 0 × 1 × × × 0 1

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40192 为可预置BCD 可逆计数器，其内部主要由四位D 型触发器组成，与一般计数器不同之处在于加计数器和减计数器分别由两个时钟输入端。40192 具有复位CR、置数控制/LD、并行数据D0~D3、加计数时钟CPu、减计数时钟CPD 等输入，当CR 为高电平时，计数器置零。当/LD 为低电平时，进行预置数操作，D0~D3 上的数据置入计数器中，计数操作由两个时钟输入控制。当CPD ＝“1”时，在CPu 上跳变时计数器加 1计数；当CPu＝“1”时，在CPD 上跳变计数器减 1计数。当计数上溢出时，进位输出端输出一个低电平脉冲，其宽度为 CUP低电平部分的低电平脉冲；当计数下溢出时，错位输出端输出一个低电平脉冲，其宽度为 C DOWN 低电平部分的低电平脉冲。除四个Q 输出外，40192 还有一个进位输出/CO 和一个借位输出/BO，/CO 和 /BO 一般为高电平，只有在加计数模式，当计数器达到最大状态时，/CO 输出一个宽度为半个时钟周期的负脉冲，在减计数模式，当计数器全为零时，/BO 输出一个宽度为半个时钟周期的负脉冲。其引脚排列图如图3所示。

图3 CC40192引脚排列图

（4）CC40106

40106 是由6 个斯密特触发器电路组成。每个电路均为在两输入端具有斯密特触发功能的反相器。触发器在信号的上升和下降沿的不同点开、关。上升电压（VT+ ）和下降电压（VT- ）之差定义为滞后电压。其引脚排列图如图4所示。

图4 CC40106引脚排列图（5）CC4511

CC4511 是BCD－7 段所存译码驱动器，在同一单片结构上由COS/MOS 逻辑器件

张荣政自动日历表的设计

和n －p －n 双极型晶体管构成。这些器件的组合，使CC4511 具有低静态耗散和抗干扰及源电流高达25mA 的性能。

由此可直接驱动LED 及其它器件。LT 、BI 、LE输入端分别检测显示、亮度节、存储或选通一BCD 码等功能。当使用外部转换电路时，可多路转换和显示几种

不同的信号。其引脚排列图如图5所示。

图5 CC4511引脚排列图

（6）CC4020

CC4020是14位二进制串行计数器，所有的计

数器为主从触发器，计数器在时钟下降沿计数，CR

为高电平时，对计数器进行清零，由于在时钟输入

端使用使用斯密特触发器，对脉冲上升和下降时间

无限制，所有输入和输出均经过缓冲。

图6 CC4020引脚排列图（7）555定时器

555定时器由分压器、两个电压比较器、基本RS触发器、晶体管及缓冲器组成。555定时器逻辑符号如图5所示。1脚是接地端GND，2脚是低电平触发端（也称触发端），3脚是输出端OUT，4脚是复位端，5脚是电压控制端，6脚是高电平触发端（也称阈值端），7脚是放电端，8脚是电源端V CC。

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如图6所示，其中R、C为单稳态触发器的定时元件，它们的连接点Vc与定时器的阀值输入端（6脚）及输出端Vo（7脚）相连。单稳态触发器输出脉冲宽度tpo=1.1RC。Ri、Ci构成输入回路的微分环节，用以使输入信号Vi的负脉冲

宽度tpi限制在允许的范围内，一般tpi>5RiCi，通过微分环节，可使Vi'的尖

脉冲宽度小于单稳态触发器的输出脉冲宽度tpo。若输入信号的负脉冲宽度tpi ，则微分环节可省略。定时器复位输入端（4脚）接高电平，

本来就小于tpo

控制输入端Vm通过0.01uF接地，定时器输出端Vo（3脚）作为单稳态触发器的单稳信号输出端。

图5 555定时器引脚排列图图6 555定时器构成单稳态触发器

1.2 设计原理

自动日历表的设计总流程图如图7示

图7日历表设计总流程图

张荣政自动日历表的设计

图8 自动日历表总电路图

1.2.1时钟脉冲产生电路部分

先将555定时器构成单稳态触发器，然后利用555定时器和CC4020计数器产生脉冲，通过选用不同的管脚可得到不同时间间隔的脉冲。

1.2.2 主体控制电路部分

将脉冲输入到CC40192中，执行减计数，并将CPu接高电平。则每一个脉冲过后，Q0，Q1，Q2将按111，110，101，100，011，010，001，000顺序依次变化，并如此循环下去。将CC40192的输出端接到74LS153的地址输入端，S1接高电平，S2 、S3接低电平，则可执行数据分配器的功能，其中，Y0-Y7为译码输出端。

1.2.3 实现逻辑函数电路部分

利用74LS20的双四输入与非门功能可实现多种逻辑函数，从而实现各种各样的功能。

1.2.4 控流电路部分

控流电路主是要为了控制不同月份的天数,有28天控制电路,30天控制电路和31天控制电路,通过74LS153便可以轻松实现.

1.2.5 显示电路部分

显示电路用的是8段数码管,用CC4511来驱动数码管.

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2 电路仿真

仿真电路如图9图10

图9 用protues仿真的自动日历表的仿真电路图

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图10mutisim仿真的自动日历表的仿真电路图

3 电路连接测试

在电路仿真成功以后,按照仿真的电路图画PCB,布好线的PCB图如图10所示.CB 板上按图7连接好线路，并焊接好电路后，我的电路板外形便如图9和图10所示，虽然外形丑陋了点，不过毕竟是自己好几天的努力成果，心里还是有些成就感的。其实到这里，还只是完成了一半工作而已，接下来的调试阶段才是最惊心动魄的，能实现它预期的功能效果，才是实验的重中之重。

第一次拿去测试，有一次脉冲过后本该有四个数码管同时显示的，但却只显示了一部分的数字。且显示效果数字跳变不连续。初步断定：右边第一CC40192的接线哪里有误，发现有一处断路。接着又检查看起可能会导致短路或断路的加以修改。

第二次拿去测试，发现有2个点短路检查各个焊点没发现问题所在，判断：是所连的线中某点的接线处与相邻元件的一脚接触发生短路。

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第三次拿去测试，数码管终于按照预期的顺序跳变！此时，我内心十分激动。98

图11自动日历表PCB图

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图12路板正面

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图13路板反面

4 设计体会

通过这次课程设计我懂得了理论与实际相结合的重要性，只懂得理论纸上谈兵是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合，才能真正做到学到知识。

当然，只懂按照现成的线路去连接电路，而不懂电路的工作原理也是不行的，实践是检验真理的标准，但实践是要依靠理论才能得以升华的。只有将二者有机地结合起来，才能实现创新。在设计的过程中我发现自己的理论知识方面还有待加强，对一些芯片的功能还不够了解。

在设计过程中我遇到了很多细节上的问题，但在老师、同组同学和其他一些同学的指导下，都一一解决了，我由衷地感谢帮助我的同学。也感谢张老师的指导

参考文献

[1]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京:高等教育出版社,2005.

[2]李庆常.电子技术课程设计[M].北京:理工大学出版社,1994.

张荣政自动日历表的设计

[3]李国丽.EAD与数字系统设计[M].北京:中国科技大学出版社,2004.

[4]阎石.数字电子电路[M].北京:中央广播电视大学出版社,1994.

[5]张大平.数字电子技术基础实验指导书.