电子日历报告书

PAGEPAGE5电子日历设计的主要内容：①能显示年、月、日，星期；例如：“0111086”，星期日显示“②年、月、日、星期可通过开关手动调整。③每秒钟日自动加一，且加一后年、月、日、星期可自动关联进位，假定2月为小月有三十天。④创新功能。设计的主要方法：根据电子日历的要求以及其基本功能,星期没有星期零，日期也没有零号，月份没有零号。因此作品需要七个有加减计数功能的加减计数器，并且计数器要有异步置数功能和同步使能功能。因此，作品选用74LS192做为加减计数器，并且还需要七个共阳极数码管来显示，再加7个能够驱动共阳极数码管的74LS47芯片。其次是，一、三、五、七、八、十、十二月有三十一天，其余的是三十天，即日期既要有三十一进制又要有三十二进制，因此需要一个选择器来进行选择，因此又再需要一个数据选择器74LS153。当为一、三、五、七、八、十、十二月分是自动选择日期为三十二进制，而二、四、六、九、十一月份为三十一进制，并且日、月、年要自动关联进位。星期日用数字8来表示，即但计数器计到7时，数码管显示8，因此，只要用做星期的计数器计数到7数码这显示8，即给驱动数码管的74LS47的测灯端一个低电平即可。作品特点：作品结构比较简单，功能也相当完善，成本也比较低，功耗也比较低。适合在实际中的应用：可应用于家庭、办公室以及较小的共众场所等。更为突出的特点是，其还增加的节假日提示功能，及节日彩灯庆祝功能，是家庭装饰中必不可少的家庭小小装饰品。关键词：日历内容特点功能目录1.系统方案选择和论证…………031．1设计要求……………………031.2系统的基本方案………………031.2.1各模块方案选择和认证……………………041．2．2系统各模块的最终方案…………………072．系统的硬件设计与实现…………102.1系统硬件概述…………………102.2主要单元电路的设计…………11...63.系统测试…………163.1测量仪器………………………163.2指示测试………………………173.2.1测试555多谐振荡器输出的脉冲…………173.2.2调试星期……………………173.2.3调试日期、月份和年份……………………183.3测试结果分析与结论…………184．总结………………195.致谢词……………20参考文献……………21附录一：系统电路图…………………22附录二：系统主要元件清单…………24附录三：系统使用说明书……………251．系统方案选择和论证1．1设计要求①能显示年、月、日，星期；例如：“0111086”，星期日显示“②年、月、日、星期可通过开关手动调整。③每秒钟日自动加一，且加一后年、月、日、星期可自动关联进位，假定2月为小月有三十天。④其他创新功能（注：创新功能必须充分考虑创新意义及创新成本）。1.2系统的基本方案年显示部分—月份显示部分—日期显示部分—星期显示部分↓555脉冲部分↓创新部分整个电路由7个数管来显示年、月、日、星期，信号脉冲部分由555构成多谐振器产生一秒的信号脉冲，用其输出的信号脉冲控制整个电路的工作。日期、星期同时运行，并且一秒钟就代表一天。日期，月份、年能够关联进位，一年分为12个月，一、三、五、七、八、十、十二为大月，有31天，而二、四、六、九、十一为小月为30天。用数字选择器74LS153自动大月与小月的天数。年显示部分能够从0显示到99，星期部分当显示到7一瞬间显示8。整个电路一上电瞬间星期、日期、月份都显示1。创新部分为国庆节彩灯庆祝。庆祝时间大概为十秒。1.2.1各模块方案选择和认证1．计数器的选择方案一：74LS192计数器有同步计数、异步清0和异步置数功能，有加减计数功能，当计数器计数时是上升沿有效。方案二：74LS160计数器74LS160计数器是同步计数、同步置数和异步清0，但只有加计数，计数器计数时也是上升沿有效。2.大、小月的实现方案一：如图，大、小月的实现主要是通过一个74ls153选择器的选择实现的，月个位Q3脚接选择器1E脚，Q3经过一个非门接2E脚，由于只有8、9月时Q3输出高电平，这时经过非门后2E有效，对8、9月进行大小月选择，其余月均为低电平，1E有效，对其余月份大小进行选择。月个位Q0接A，月十位Q0接B，当A=0，B=0或A=1，B=1时为小月，当A=1，B=0或A=0，B=1时为大月。选择器的输入脚根据实际选择连接日个位Q0或Q1脚，接Q0脚为小月，Q1为大月。月份的大小是经过一个74ls11反馈实现的,两个脚分别接日十位Q0、Q1，另一脚接选择器的输出端。选择器输出端1Y、2Y经过或门接入74ls11一脚实现了反馈，8，9月时2Y工作，其余月份1Y工作。该方案原理上可以实现，但仿真的时候小月30日不能显示。方案二：该方案选择器的原理与方案一一致，不同的是选择器输入端分别接由两个74ls10组成的反馈，两个74ls10其中两脚接一起，再分别接日十位Q0，Q1，剩下两脚分别接日个位Q0，Q1。选择器输出直接接两个计数器PL端。这样一来当日达到30或31后，经过选择器输出低电平使计数器置数，重新从1开始计数。3．信号脉冲的产生方案一：由555定时器构成一多谐振荡器，如下图所示，根据555多谐振荡器产生信号的原理，利用其产生信号周期的计算公式：T=tw1+tw2tw1=0.7（R1+R2）Ctw2==0.7R2C计算出作品所要求产生一秒的信号脉冲所需要的电容和电阻的大小即可。但是这样的方法所输出的信号的占空比不太精确，但比较实用。图B方案二：也是由555构成一个多谐振荡器，只不过是在上一方案中多加了两个二极管，如下图所示，同样是利用其产生信号周期的计算公式：T=tw1+tw2tw1=0.7（R1+R2）Ctw2==0.7R2C计算出作品所要求产生一秒的信号脉冲所需要的电容和电阻的大小即可。但加入这两个二极管后，55构成的多谐振荡器，其产生信号输入的占空比可以达到设计电路的要求，即占空比可以严格的控制在某一特定值内，精确度极高，易于实现。1．2．2系统各模块的最终方案1．计数器的选择但是，作品要求的是上电瞬间，星期、日期、月份都要同时置1，且星期、日期、月份也没有0出现，并且要有加减计数功能。因此，作品选择用74LS192计数器来计数，即方案一,如下图。2.大、小月的实现由于方案一小月不显示30，最终方案选择了方案二，电路图如图A图A3．信号脉冲的产生综合上所述，以及作品要求产生的信号占空比不是很精确，因此，作品选择了方案一。如下图。2．系统的硬件设计与实现2.1系统硬件概述电子日历是由星期、日期、月份、年份来组成的。在设计电路的时候由于是时间计数，所以要用到时间脉冲，在这里我们用到了555电路构成的多谐振荡器来让振荡器产生一个1HZ的时间脉冲信号。在整个电路系统里我们用了74LS192芯片来作为电路的计数功能部位，74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚入排列及逻辑符号如下所示：图5-4

74LS192的引脚排列及逻辑符号

（a）引脚排列

(b)逻辑符号图中：为置数端，为加计数端，为减计数端，为非同步进位输出端，

为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。其功能表如下：另外在显示数字部分，我们用了驱动芯片74LS47来驱动共阳极数码管。在设计日期的时候，由于有些月份是小月，而有些是大月，所以要进行月份中的日期选择。这里用到了74LS153芯片来进行数据的选择。另外，为了实现各自的功能，电路还用了与门、或门等逻辑门。2.2主要单元电路的设计2.2.1该电路是由555定时器构成的多谐振荡器,当接通电源,电容C1两端电压较低,VT截止,电路输出高电平,处于第一暂稳态。随着Ucc对C1充电的进行,当uc>2/3Ucc时,VT导通,触发器置0,输出变为低电平,电路进入第三暂稳态。此时，C1开始放电，uc下降，当uc<1/3Ucc时，触发器又被置1，VT截止，电路输出翻转为高电平，回到第一暂稳态。Ucc又开始对C1充电，重复以上过程。C1放电所需要的时间t1=0.7R2C,C1充电所需要的时间t2=0.7(R1+R2)C,输出信号振荡周期T=t1+t2。由于电路需要1HZ的肿冲信号，也就是T=1s，在设计时，我们将电阻R1设为10K，然后通过C1的充放电的计算，得出电阻R2大概为68K，而电容为10uf,通过示波器和仿真软件指定的1HZ脉冲进行观察,结果发现两波形重合,说明设计1HZ的脉冲完成。2.该电路在没有接入芯片74LS32、74LS10，而按照它们的引脚信息连成只有芯片74LS192,74LS47和数码管时，由74LS192的功能表可知,当PL为‘1’，MR为‘0’，UP接入肿冲时,计数器开始计数。而一开始星期是从1开始的，而且星期没有星期7，所以先将计数器置数1，即D0高电平。计数器从1开始计数，用两个或门反馈到PL端，当计数到8即“1000”时，或门把“000”反馈到PL端，系统又重新计数。另外数码管LT端是测灯输入端，当LT为‘0’时,七段显示部件全部点亮,显示‘日’字。所以我们用74LS10芯片反馈到LT端，这样当计数器计到7即“0111”时，与非门把“111”反馈到LT端，输出为‘0’，数码管就显示‘日’字了。2.由于日期、月份的个位是从1开始计数的，再说月份也有大月和小月之分，所以在设计电路时要注意这些关键问题。首先将日期的个位和月份的个位分别置1。在设计大月与小月的日期时候,我们用了芯片74LS153选择器来进行日期的选择。根据所要实现的各个功能和74LS192的加计数的计数使能端进行连接、进行级连。74LS153的连接是这样的：芯片的1X0，1X3和2X1引脚端都接到当日期是30时的通过三输入与非门芯片的输出端,而1X1,1X2和2X0引脚端都接到当日期是31时的通过三输入与非门芯片的输出端,A,B地址输入端分别接到月份的个位Q0端和月份的十位Q0端,1E,2E选通输入端接到月份的个位Q3端和Q3端通过非门的输出端。芯片的输出端通过两输入或门的输出端接到日期计数器的PL端。用1个2输入与门在输入端分别接上日期的2个74LS10的输出端，输出端接上月份的个位加数脉冲端UP。另外，当月份到13时，用一个3输入与非门反馈到月份的十位和个位的PL端。如图所示，在这里需要注意，日期的个位和月份的74LS192的D0端要接上高电平。该模块的原理是这样的:当给上时钟肿冲时,计数器系统的日期的个位、月份的个位部分分别被置1，而74LS153的状态是1E为低电平,2E为高电平,A为高电平,B为低电平。选通输入端为低电平时,对应的一路开始工作,选中一路数据,进行传送。日期部分计数器开始从1计数,当计数到10到时就进行进位。此后，计数器就一直这样计数，当计数到32的那一瞬间时，三输入与非门的输出端瞬间输出‘0’，数据选择器就选择了1X1这个数据，也就是1月份就选择了31日，数据选择器两输出为‘0’，通过74LS32输出‘0’。日期的个、十位瞬间被置数，月份的个位为2，计数器又开始计数。这时74LS153的状态1E为低电平,2E为高电平,A为低电平,B为低电平。当计数到31的那一瞬间时，三输入与非门的输出端瞬间输出‘0’，数据选择器就选择了1X0这个数据，也就是2月份就选择了30日。同理，数据选择器两输出为‘0’，通过74LS32输出‘0’。日期的个、十位瞬间被置数，月份的个位为3，计数器计数，数据选择器在月份的奇、偶数反复在选择对应日期数据。当到8月份时，这时74LS153的状态1E为高电平,2E为低电平,A为低电平,B为低电平。当计数到32的那一瞬间时，数据选择器就选择了2X0这个数据，也就是选择了31日，三输入与非门的输出端瞬间输出‘0’，通过74LS32输出‘0’，日期的个、十位瞬间被置数。到了9月份,74LS153的状态1E为高电平,2E为低电平,A为低电平,B为低电平。当计数到31的那一瞬间时，数据选择器就选择了2X1这个数，也就是选择了30的这个数。到了10月份,74LS153的状态1E为低电平,A为低电平,B为高电平。数据选择器就选择了1X2这个数，到了11月份，数据选择器就选择了1X3这个数。到12月份，据选择器就选择了1X2这个数。选择了数据后，数据选择器的输出端都通过2输入或门，输出低电平日期分别被置数，计数器又重新计数。这样日期和月份的设计就设计成功了。2.如上图，该电路在月份加上一个三输入与非门,反馈到年的加数端UP,其它的进行级联。当月份计数计到13的一瞬间，年就开始进位。2.在设计手动电路时,分别用了二输入与门电路来实现其功能,电路还加上相应的上拉电阻。2.如上图所示,二输入或门的4,9,10脚分别接五输入或非门和非门相连的10月1日的电路。当月份和日期到10。01时，11脚通过非门输出高电平，通过或门和与门，输出高电平和时钟脉冲的上升沿通过与门输出高电平，开始计数，通过与非门反馈到或门的输入端来控制彩灯的闪亮时间。对74HC194用五或非门反馈到S1，当没到节日时，74HC194进行置数，当到节日时。74HC194开始工作，开始对数据进行右移，彩灯闪出相应的色彩。3.系统测试3.1测量仪器电路测试仪器555多谐振荡电路直流稳压电源多功能模/数字实验箱数字万用表示波器电子日历直流稳压电源多功能模/数字实验箱数字万用表直流稳压电源多功能模/数字实验箱数字万用表直流稳压电源多功能模/数字实验箱数字万用表直流稳压电源多功能模/数字实验箱数字万用表3.2指示测试3.2.1测试555多谐振荡器输出的脉冲电路测试方式测试结果时钟脉冲接入直流稳压电源+5V，指示灯就会被点亮，用万用表检测各个零件部位的导通情况，检查电路各个部位是不是都导通了。把输出端接到多功能模/数字实验箱的指示灯处，然后再用另一根导线通过多功能模/数字实验箱接入1HZ连入一个指示灯处，用来比较时钟脉冲控制器是否和给出的1HZ脉冲是不是一致，如果不是我们可以通过调整滑阻来改变，直到和给出的1HZ脉冲一致。把输出端接到多功能模/数字实验箱的指示灯处，电路实现了每格一秒一闪的功能，证明时钟脉冲控制器部分成功。3.2.2调试星期接能电源,并用调试好的后555多谐振振荡器输出的信号脉作为钟控信号,接入电路的输入端,观察数码的显示情况,根据作品的要求显示结果应该如下表：时间/S12345678910111213….显示123456812…..681….若显示结果如上表格所示，则说明作品设计正确，且焊接无误，否则，检查电路，查看焊接错误在什么地方，并改正过来，若不是焊接错误，则有可能是芯片有损坏了，换一块芯片试试。3.2.3调试日期、月份和年份接通电源,并用调试好的后555多谐振振荡器输出的信号脉作为钟控信号,接入电路的输入端,观察数码的显示情况,根据作品的要求显示结果应该如下表：月份0102030405060708091011121…12天数31303130313031313031303131…31年数000000000000000000000000010101计数计继续向前计数1位时观察日、月、年能否关联进位，当日计数到30或31时，计数计继续向前计数1位时，月份应该自动加1，如：01月31日→02月01。当月计数到12月31日时，计数计继续向前计数1位时，年份向前加1，如00年12月31日→01年01月01日。并且月份、日期不能出现00月、00日。并且,手动调节日期、月份、年能处自动关联进位，手动调试后计数正常进行。若显示结果如上表格所示，则说明作品设计正确，调试成功。3.3测试结果分析与结论接通电源，观察数码管的显示情况，根据理论，显示结果应如下表时间1s2s3s4s5s6s7s8s9s……………星期123456812…68……日期00203040506070809…303101..月份01010101010101010101010102..年00000000000000000000000000但是，最终的调试结果与理论值之间存在一点小小的误差。即当作品运行一段时间后，发现当其计数到4月份时，4月份只有20天，要是让其继续计数运行，4月份会重新计数一次，这次计数，且这次计数4月份是30天，作品又正常计数了。但是像这样的情况有时候又没有，有时用手去动一动芯片74LS10时，作品就会正常计数。像这样的逻辑错误有可能是焊接电路时不够细心，出现的虚焊现象。应该检查一下电路，看看是哪一个焊点接触不好，重新将其焊好即可。但是，从总体的作品来看，可以说这一个作品已经成功了，只是焊接的电路还不够好，出现了有时会出现一小小的逻辑错误。4．总结很高兴，这次作品考试终于快要完工了。回想起这几天的努力，我们终于全部实现了题目给出的全部要求，总的来说是成功了，但是遗憾的是，作品创新功能最终实现不了。回想从设计到焊接，再到调试，可谓历经曲折。当指导师批准我们选择的题目后，在我们组员之间不懈努力下，经过反反复复的设计，不断的改进，不断的创新，不停的找阅资料，不断的仿真，设计出了符合题目要求的最终作品电路原理图方案。作品图出来了，但在接下来的焊接中却出现了很大的麻烦，由于电路所用到的元器件很多，所以焊接量很大，用到的芯片也由于很多，出现了焊接的复杂与混乱，布局时存在很大的不足之处，出现的跳线很多，再加上在连接跳线时，由于经验不足，跳线龙飞凤舞，对后面的焊接工作很不利，且焊接技术也不高，很容易出现虚现象。在这一方面，日后一定要多多加强锻炼，多学习布局和焊接心得。正是焊接时存在着这样一些小点错误，使得后面的调试工作很吃力，调试时，有时就会出现一些逻辑错误。在调试过程中发现有些元件已经损坏但刚开始却不知知道，调试不出来，但是经过多次检测才发现，在经过反复的更换后，作品终于成功了。但是如前面所说的那样，由于时间的仓促，虽然说作品已经成功，但整个系统还不是很完善，焊接外观不太美观，容易出现虚焊。经过这一次作品考试之后，我尝到了作品调试成功之后喜悦之情，也尝到了与组员一起分工合作的快乐。但是，与其他同学相比，也看到自己与其他同学的差距及自己的缺点。在测试电路中对各种仪器的使用更为熟悉与了解。焊接过程中自己还知道了一些元件的作用以及各种元件引脚的作用与位置，使自己的知识面有了很大的扩展，在遇到不懂的地方问老师时，老师耐心的解答，也使自己各各方面有较大的提高。5.致谢词感谢信息系为我们这次期末作品考试提供调试仪器和制作作品的机房，和系里所提供给我们的元器件，使用我们这次作品能够顺利进行和完成。也感谢老师为我们提供了许多的资料和认真的辅导，让我们的作品能够顺利完成，同时也加深了我们师生之间的师生之情，更成为一朋友。也感谢组员之间的默契配合，共同进退，分工合作，共同分享成功的喜悦，同时也加深了我们同学之间的友谊。感谢不同组员之间共同讨论各自所遇到的难题，共同解决彼此所遇到的问题，正是这样才使我们的知识进一步的扩展，培养了课外学习的兴趣和气氛，更为丰富了我们的学习生活。感谢罗老师教会我们了如何使用proteus软件来设计电子电路中的，并应用其来对所设计的电路进行仿真，正因为这样，我们才能在这次作品考试起到了快速的完成了电路原理的设计和仿真，对我们的作品的成功起到极为重要的作用。最后感谢百度和Google公司。你们的搜索功能庞大、快捷又免费，让我们很方便地搜索到各种资料，也使我学到了在书本上无法学到的知识，开拓了我视眼，并从中体会到了上网的乐趣。总之千言万语，也无法表达，作品的成功就是对你们最好的致谢方式。参考文献1．刘勇杜德昌《数字电子电路》第三章3.2.3中的显示译码管第六章6.5.中的555定时器2007年3月第6次印制2．百度/detail/?article_id=182477/book/1345160/附录一：系统电路图附录二：系统主要元件清单序号元件名称元件规格型号数量备注1数码管共阳极7274ls4774系列7374ls19274系列8474ls15374系列1574ls19474系列1674ls1074系列2774ls0474系列1874ls3274系列2974ls0874系列21074s26074系列211NE555112精密滑阻100k113精密滑阻50k114电解电容10μF115瓷片电容103116轻触开关517自锁开关318插槽DIP-161719插槽DIP-14920插槽DIP-8121针孔插针两排22插针一排23发光二极管红224发光二极管绿225发光二极管黄126电路板大板327导线若干27焊硒若干 附录三：系统使用说明书接地和正电源的位置作品上已标明，正电源为+5v的直流电。作品电路里有一个总电源开，位置作品止已标明，当电路连接好后，应闭合总电源开关。555多谐振荡器的输出端也有个控制信号输入的总开关，作品上已标明，要使作品正常工作应该闭合。作品中分别有星期、日期、月份、年的手动调节的按键，它们的位置作品上已分别标明了。年份有能够手动调节加减功能，星期、日期、月份，只有手动调节加数功能。当手动调节时，应该先断开控制信号输入的总开关。作品上有一个控制节日彩灯工作开关，位置作品上已标明在上电之前应该使这个开关先断开。日志学号：2007403004姓名：陈伟信班级：电信07-1班座位号：18日期座位号设计内容完成情祝遇到的问题与分析12．1218电子日历仿真未完成对计数器的功能理解的还不能透12．1318电子日历仿真未完成查找相关资料12．1418电子日历仿真完成基本没有什么问题12．1518篮球计分系统仿真完成基本没有什么问题12．1618电子钟仿真未完成相关资料没有找到12