電子技術(shù)課程設(shè)計多功能電子時鐘的設(shè)計

1、 電子技術(shù)(下)課程設(shè)計題目名稱：多功能電子時鐘的設(shè)計院系名稱：電子信息學(xué)院班 級：學(xué) 號：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師： 年 月電子技術(shù)(下)課程設(shè)計任務(wù)書姓名學(xué)號學(xué)院電子信息學(xué)院班級題 目多功能電子時鐘的設(shè)計設(shè)計任務(wù)1、基本部分1)、由振蕩電路產(chǎn)生秒脈沖信號；2)、經(jīng)分頻電路、計數(shù)電路、譯碼電路，由數(shù)碼管顯示；3)、秒和分電路為60進(jìn)制，小時電路為24進(jìn)制；2、發(fā)揮部分1)、可以增加校正電路，對秒、分、小時進(jìn)行校對；2)、可以增加報時電路，整點前進(jìn)行“四低一高”報時；時間進(jìn)度總體時間為1周；星期一上午：講解；星期一下午：理解電路原理；星期二上午：發(fā)放元器件和工具，設(shè)計電路和連線；星期四上午：驗收電路

2、；星期日之前：上交課程設(shè)計報告；主要參考文獻(xiàn)1 康華光。電子技術(shù)基礎(chǔ) 數(shù)字部分(第五版)。北京：高等教育出版社，2006；2 康華光。電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分(第五版)。北京：高等教育出版社，2006；3 電子技術(shù)(下)實驗指導(dǎo)書，中原工學(xué)院電子技術(shù)課程組 自編，2011；摘 要 設(shè)計一臺可以準(zhǔn)確計時，以十進(jìn)制數(shù)顯示“時”、“分”、“秒”的多功能電子時鐘,小時為24進(jìn)制，分和秒均為60進(jìn)制。多功能電子時鐘實際是一個對標(biāo)準(zhǔn)頻率（1hz）進(jìn)行計數(shù)的計數(shù)電路，是采用數(shù)字電路實現(xiàn)“時”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計時裝置。通過本課程設(shè)計，鞏固加強(qiáng)“數(shù)字電子技術(shù)”課程的理論知識；掌握電子電路的一般設(shè)計方法，

3、并了解電子產(chǎn)品研制開發(fā)的過程；基本掌握電子電路安裝和調(diào)試的方法；培養(yǎng)獨(dú)立分析問題和解決問題的能力以及創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維。關(guān)鍵詞：電子時鐘；計數(shù)器；abstractdesign a can accurate timing, in decimal number shows "hour"," minute" and "seconds" multifunctional electronic clock, for 24 hours into the system, minutes and seconds are 60 into the syst

4、em. multifunctional electronic clock is actually a for standard frequency (1 hz) to count count circuit, is the digital circuit implementation digital display timer device. through this course design, make we strengthen "hour","minute" and "seconds" digital electronic t

5、echnology" the curriculum theory knowledge; grasp the electronic circuit of the general design method, and understand the electronic product development development process; basic grasp the electronic circuit installation and debugging methods; to foster independent analysis and problem-solving

6、 ability and creative ability and creative thinking.key words：electronic clock; counter;目 錄中文摘要abstract第一章 緒論1第二章 總體方案設(shè)計12.1 設(shè)計內(nèi)容1 2.1.1基本部分1 2.1.2發(fā)揮部分12.2 原理說明1第三章 單元模塊設(shè)計33.1 振蕩器33.2 分頻器63.3 計數(shù)器73.4 譯碼顯示電路103.5 校時電路113.6 整點報時電路12第四章 系統(tǒng)的調(diào)試與功能134.1 系統(tǒng)的調(diào)試134.2 系統(tǒng)的功能14第五章 心得體會15參考文獻(xiàn)15附錄一：工具清單15附錄二：元器件清

7、單16附錄三：主要元器件的引腳圖和功能表17第1章 緒論隨科技的發(fā)展，電子產(chǎn)品越來越多的走進(jìn)人們的生活，工藝也是越來越精湛。科技的力量對科學(xué)技術(shù)的發(fā)展起著不可估量的作用，從愛迪生發(fā)明了電燈，讓人迎來了電的時代到現(xiàn)在的ttl電路，cmos等新技術(shù)的應(yīng)用，確實為人你們帶來了便捷。本次課程設(shè)計的內(nèi)容是設(shè)計一臺多功能電子時鐘。電子時鐘是日常生活中非常常見的，它簡單實用，方便快捷，是人們必不可少的一種現(xiàn)代電子器件。本次課程設(shè)計我們會論述電子時鐘的工作原理，所用到的各種器件引腳及其功能，同時，要掌握如何對電子時鐘進(jìn)行調(diào)試，鞏固加強(qiáng)“數(shù)字電子技術(shù)”課程的理論知識。第2章 總體方案設(shè)計2.1設(shè)計內(nèi)容：2.1.

8、1基本部分：1、設(shè)計一臺能準(zhǔn)確計時，以十進(jìn)制數(shù)形式顯示“時”、“分”、“秒”的多功能電子時鐘；2、小時為24進(jìn)制，分和秒均為60進(jìn)制。2.1.2發(fā)揮部分：1、有校時功能，可以分別對“時”、“分”信號進(jìn)行單獨(dú)校對；2、能整點報時，整點之前進(jìn)行“四低一高”報時；3、有日期電路，周為7進(jìn)制。2.2原理說明：多功能電子時鐘實際是一個對標(biāo)準(zhǔn)頻率（1hz）進(jìn)行計數(shù)的計數(shù)電路。多功能電子時鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)“時”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計時裝置。具體實現(xiàn)為：用石英晶體振蕩器或555振蕩器產(chǎn)生一秒的標(biāo)準(zhǔn)“秒”信號；設(shè)計60進(jìn)制計數(shù)器，即60秒累計為1分，同樣設(shè)計，60分為1小時，并以24小時為一計數(shù)周期；

9、各自引到顯示器能顯示“時”、“分”、“秒”；具有整點報時功能，要求報時聲音四低一高，最后一響為整點；由于計時的起始時間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校時電路，同時標(biāo)準(zhǔn)的1hz時間信號必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定，如果數(shù)字鐘走時有誤差，應(yīng)由校時電路校正。通過本課程設(shè)計，使學(xué)生鞏固加強(qiáng)“數(shù)字電子技術(shù)”課程的理論知識；掌握電子電路的一般設(shè)計方法，并了解電子產(chǎn)品研制開發(fā)的過程；基本掌握電子電路安裝和調(diào)試的方法；培養(yǎng)獨(dú)立分析問題和解決問題的能力以及創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維。通常使用石英晶體振蕩器電路或555定時器構(gòu)成多功能電子時鐘。圖2-1所示為多功能電子時鐘基本部分的設(shè)計框圖。圖2-1圖2-2

10、所示為多功能電子時鐘基本部分和發(fā)揮部分的設(shè)計框圖。圖2-2第三章 單元模塊設(shè)計3.1振蕩器：555定時器可接成多諧振蕩器，多諧振蕩器也稱為無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它沒有穩(wěn)定狀態(tài)，同時無需外加觸發(fā)脈沖，就能輸出一定頻率的矩形脈沖(自激振蕩）。用555實現(xiàn)多諧振蕩，需要外接電阻r1，r2和電容c，并外接+5v的直流電源。選用合適的參數(shù)，使555定時器給數(shù)字鐘提供一個頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的1khz的方波信號，可保證數(shù)字鐘的走時準(zhǔn)確及穩(wěn)定。555定時器的外部結(jié)構(gòu)電路圖如圖3-1所示。圖3-1 555外部接線圖以下是555內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路，如圖3-2所示。圖3-2 555內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路圖uc及uo波形圖如3-3所示。圖3-3

11、uc及uo波形圖 以下是本次試驗振蕩電路所需要的邏輯器件引腳圖、功能表及連接圖。圖3-3 cc4060的引腳圖與功能表圖3-4 74hc74的引腳圖與功能表圖3-5 74hc74與cc4060連接圖3.2分頻器：因為555定時器產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率很高（1khz），為了得到1hz的秒信號輸入，需要對振蕩器的輸出信號進(jìn)行分頻。通常是用計數(shù)器來實現(xiàn)分頻的，可采用多級十進(jìn)制計數(shù)器來實現(xiàn)。例如：1khz的分頻倍數(shù)為1000即實現(xiàn)該分頻功能需要3級十進(jìn)制計數(shù)器，只需將低位的q3和高位的cp相連即可，如圖4-1。實驗室常用的十進(jìn)制計數(shù)器有74ls90，cd4518等。本次試驗采用的是cd4518做計數(shù)器，在

12、仿真時，可采用其上升沿計數(shù)脈沖，否則易出問題。實際接線時為減少接線可采用下降沿脈沖。若采用74ls90，需先將74 ls90接成十進(jìn)制計數(shù)器。圖3-6 分頻電路框圖圖3-7 cc45183.3計數(shù)器：時間計數(shù)單位由“時”計數(shù)、“分”計數(shù)和“秒”計數(shù)三部分組成?！胺帧庇嫈?shù)和“秒”計數(shù)單位為60進(jìn)制計數(shù)器，需要兩位十進(jìn)制計數(shù)器，可以先級聯(lián)成100進(jìn)制，再找出歸零信號實現(xiàn)60進(jìn)制?？梢灾苯佑脷w零信號作為“秒”向“分”或者“分”向“秒”計數(shù)一樣，都是按自然態(tài)序計數(shù)，所以組成“時”計數(shù)器的兩個十進(jìn)制計數(shù)器必須先級聯(lián)為100進(jìn)制，再找出歸零信號實現(xiàn)24進(jìn)制。 以下是“秒”計時電路，“分”計時電路，“時”計

13、時電路的連接圖。兩個4518級聯(lián)后顯示為8421bcd碼，且異步清零，所以要顯示六十進(jìn)制則高位為0110，低位為0000，秒電路和分電路一樣，時電路為高位0010，低電位為0100.。圖3-8 秒計數(shù)電路（60進(jìn)制）-4518連接圖3-9圖3-10 分計數(shù)電路（60進(jìn)制）-4518連接圖3-11圖3-12 小時計數(shù)電路（24進(jìn)制）-4518連接圖3-133.4譯碼顯示電路：“時”“分”“秒”計數(shù)器的輸出信號，需要經(jīng)過譯碼顯示電路，實驗室可選用的譯碼有73ls247,74ls248，cd4511-bcd七段譯碼器，其功能如表4-1所示。實驗室常選用的示器件為半導(dǎo)體數(shù)碼器，或稱led數(shù)碼管。（1）

14、 共陽數(shù)碼管的兩個com端都接vcc;（2） 共陰極數(shù)碼管的兩個com端都接地。74ls248、cd4511的輸出為高電平有效，因此需要采用共陰極數(shù)碼管，為防止電流過大可加幾百歐的限流電阻。注意：在仿真時要將顯示譯碼譯碼器rbi或el（第五引腳）接為高電平，在實際接線時應(yīng)接為低電平。圖3-14 74hc4511引腳與功能表圖3-15 譯碼電路-74hc4518的連接3.5校時電路：當(dāng)重新接通電源或走時出現(xiàn)誤差使得電子時鐘的指示數(shù)值同實際時間不相符時，應(yīng)予以校準(zhǔn)。通常，校正時間的方法是：首先截斷正常的計數(shù)通路，然后再進(jìn)行人工觸發(fā)計數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號加到需要校正的計數(shù)單元的輸入端，校正好后，

15、再轉(zhuǎn)入正常的計數(shù)狀態(tài)即可。?！皶r”電路的基本原理就是將“秒”信號直接引入“時”計數(shù)器，切斷“分”向“時”的進(jìn)位信息，讓“時”計數(shù)器快速計數(shù)，在“時”計數(shù)器達(dá)到正確的數(shù)字后，再切斷“秒”信號，讓“時”計數(shù)器恢復(fù)正常工作。在?！皶r”時，“分”和“秒”計數(shù)器可以設(shè)置為停止計數(shù)也可以選擇直接直接清零。校“分”電路也是按此方法讓“秒”信號直接進(jìn)入“分”計數(shù)器的計數(shù)脈沖。這樣，可使分計數(shù)其快速計數(shù)。要求：1. “秒”計數(shù)停止計數(shù)或清零2. “分”計數(shù)器不能向“時”計數(shù)器送進(jìn)位信息。?！皶r”、?！胺帧焙唵螀⒖茧娐啡鐖D3-12所示：圖3-16 校時與校分參考電路3.6整點報時：多功能電子時鐘顯示整點時能及時報

16、時，每當(dāng)分和秒計數(shù)器計數(shù)到59分51秒時，驅(qū)動音箱電路，在十秒內(nèi)自動發(fā)出5次鳴叫聲，要求每一秒鳴叫一次，每次叫聲持續(xù)一秒，而且前四聲低最后一聲高，以最后一次高音結(jié)束的時刻為整點時刻。以下是整點報時的兩個參考電路，如圖3-13,3-14所示。圖3-17 整點報時參考電路之一圖3-18 整點報時參考電路之二第4章 系統(tǒng)的調(diào)試與功能4.1系統(tǒng)的調(diào)試在連線和調(diào)試時，應(yīng)分模塊連線和調(diào)試，一步一步進(jìn)行；例1：用一個指示燈可以測試振蕩電路和分頻電路；用四根高低電平線輸入4511端（dcba碼）；可以測試顯示和譯碼電路；用四個并排的指示燈可以測試計數(shù)電路；例2：先連接好個位的十進(jìn)制計數(shù)器，電路工作正確后再接十

17、位的計數(shù)器。兩者都正常后再將60進(jìn)制計數(shù)器連接起來；采用這種步步為營的接線和調(diào)試方法（稱為自上而下），能夠較容易的發(fā)現(xiàn)問題并排除故障；4.2系統(tǒng)的功能經(jīng)過調(diào)試后，電子時鐘實現(xiàn)了基本的計時功能，秒針從1跳到60后向分針進(jìn)一位，分針從1跳動60后向時針進(jìn)一位，時針從0跳到24后歸零。如果加上校時，整點報時，電路就復(fù)雜一點。以下是本次課程設(shè)計的總體原理圖，如圖4-1所示。圖4-1 總體原理圖第5章 心得體會通過這次課程設(shè)計發(fā)現(xiàn)了自己很多的不足，知識有很多漏洞，看到了自己的實踐經(jīng)驗還是比較缺乏，理論聯(lián)系實際的能力還急需提高。從確定設(shè)計課題到具體設(shè)計，從理論到實踐，在幾天的時間里，可以說是苦多于甜，但是

18、可以學(xué)到很多東西，同時不僅可以鞏固以前所學(xué)的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了實際動手操作的重要性。剛開始時，是一片茫然，經(jīng)過老師的講解之后覺得很簡單，但當(dāng)自己真正動手時還是不知如何下手，后來經(jīng)過自己的努力學(xué)習(xí)、實際操作和老師、同學(xué)的幫助，我可以基本完成本次課設(shè)的內(nèi)容。理論與實踐的相結(jié)合的重要性：只有理論知識遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，才能學(xué)以致用，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨(dú)立思考的能力。團(tuán)結(jié)互助的重要性：每個人的能力和精力都是有限的，在設(shè)計的過程中難免會遇到很多問題，比如我自己就對數(shù)電的一些基本理論掌握不好，在同學(xué)的幫助下我才解決了種種問題?？傊?，通過本次課程設(shè)計我受益匪淺。一方面鞏固、提高了自己的專業(yè)知識培養(yǎng)了基本的實際應(yīng)用能力。另一方面也懂得了團(tuán)結(jié)互助等基本的做人道理。參考文獻(xiàn)【1】康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版），高等教育出版社，2005【2】陳振官，數(shù)字電路制作實例，國防工業(yè)出版社，2005名稱鑷子鉗子導(dǎo)線面包板數(shù)量11若干1附錄一 工具清單序號功能器件類型、型號及參數(shù)數(shù)量1振蕩器部分cc406012晶振(32768hz)13電阻：22mw14電容：20pf15可變電容：320pf16分頻電路74hc7417計數(shù)電路74hc4