數(shù)字鐘時(shí)鐘電路圖設(shè)計(jì)課設(shè)

1、1、 概述 現(xiàn)今，酒店已成為生活中不可缺少的一部分，是很多旅行者休息的場(chǎng)所。 該課程設(shè)計(jì)是關(guān)于簡易酒店客房控制器的設(shè)計(jì)，主要包括四個(gè)方面，24小時(shí)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)，客房服務(wù)控制，客房照明控制以及簡易穩(wěn)壓直流電源的設(shè)計(jì)。數(shù)字鐘實(shí)際上是兩個(gè)60，一個(gè)24進(jìn)制的計(jì)數(shù)電路。由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間有時(shí)不與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間(如北京時(shí)間)一致,故需要在電路上加一個(gè)校時(shí)電路。穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)是將220v的交流電轉(zhuǎn)換5v的直流電，既可以給多諧振蕩器供電，又可以給照明，客房服務(wù)進(jìn)行控制。2、 方案設(shè)計(jì)通過對(duì)簡易酒店客房控制器設(shè)計(jì)要求的分析，知道設(shè)計(jì)應(yīng)分為4部分：24小時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì)、穩(wěn)壓直流電源設(shè)計(jì)、客房服務(wù)控制、客房照明控制。原理方框

2、圖如圖1所示：220V交流電 變壓器24小時(shí)可控?cái)?shù)字時(shí)鐘客房服務(wù)控制客房照明控制5V直流電源圖1 簡易酒店客房控制器原理方框圖1、直流穩(wěn)壓電源變壓器將220v交流電降到12v，再通過橋式整流電路，實(shí)現(xiàn)整流，然后經(jīng)過電容，實(shí)現(xiàn)濾波；最后通過三端穩(wěn)壓器7805，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出+5V電壓。其原理框圖如圖2所示：220v交流電變壓器橋式整流電路低通濾波5V穩(wěn)定電壓三端穩(wěn)壓器圖2 直流穩(wěn)壓電源原理框圖2、24小時(shí)可控?cái)?shù)字時(shí)鐘 通過分析，可知需要以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間和校時(shí)功能。要想構(gòu)成數(shù)字鐘，首先應(yīng)選擇一個(gè)脈沖源能自動(dòng)地產(chǎn)生穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間脈沖信號(hào)。通過對(duì)24小時(shí)可控?cái)?shù)字時(shí)鐘仔細(xì)分析，可知它由二個(gè)6

3、0進(jìn)制計(jì)數(shù)器，一個(gè)24小時(shí)計(jì)數(shù)器，6個(gè)顯示譯碼器，6個(gè)數(shù)碼管及3個(gè)校正電路組成。由555多諧振蕩器發(fā)出1HZ的秒脈沖信號(hào)，傳給第一個(gè)60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，然后依次傳給第二個(gè)60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，通過譯碼顯示給數(shù)碼管，從而讀出時(shí)間。值得注意的是：任何計(jì)時(shí)裝置都有誤差，因此應(yīng)考慮校準(zhǔn)時(shí)間電路。24小時(shí)可控?cái)?shù)字時(shí)鐘原理框圖如圖3所示：譯碼顯示24進(jìn)制計(jì)數(shù)器譯碼顯示譯碼顯示60進(jìn)制計(jì)數(shù)器60進(jìn)制計(jì)數(shù)器分校正信號(hào)時(shí)校正信號(hào)多諧振蕩器發(fā)出的1HZ脈沖秒校時(shí)信號(hào)圖3 24小時(shí)可控?cái)?shù)字時(shí)鐘原理框圖3、客房服務(wù)控制通過開關(guān)輸入信號(hào)從而控制“請(qǐng)即清理”，“請(qǐng)勿打擾”。其原理框圖如圖4所示：開關(guān)請(qǐng)即清理請(qǐng)勿打擾

4、5v電源圖4 客房服務(wù)控制4、客房照明控制 把220V交流電降到直流穩(wěn)壓電，給燈泡供電，再通過開關(guān)控制燈泡的亮滅。從而實(shí)現(xiàn)4路照明控制。其原理框圖如圖5所示：直流穩(wěn)壓電源燈泡4燈泡3燈泡2燈泡14路開關(guān) 圖5 客房照明控制原理框圖三、電路設(shè)計(jì)1、24小時(shí)可控?cái)?shù)字時(shí)鐘（1）多諧振蕩器電路 本電路是能產(chǎn)生1HZ矩形波的多諧振蕩器，這里選用由555構(gòu)成多諧振蕩器，輸出頻率為 （1-1）令C1=10nf；C2=10uf；得到 R1=29K；R2=57K；其電路圖如圖6所示，3端和C1端的波形如圖7所示：圖6 由555構(gòu)成的多諧振蕩器的電路圖 圖7 多諧振蕩器的波形 由圖可知T2-T1=1.002s約等

5、于1s，滿足課設(shè)要求，所以由多諧振蕩器為計(jì)數(shù)器提供秒脈沖信號(hào)。（2）時(shí)間計(jì)數(shù)器電路 時(shí)間計(jì)數(shù)電路由秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器,分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器及時(shí)個(gè)位時(shí)十位計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成,其中秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器,分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器,而根據(jù)設(shè)計(jì)要求,時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器為24進(jìn)制計(jì)數(shù)器.秒計(jì)時(shí)器：輸入1HZ的CP脈沖信號(hào)，當(dāng)個(gè)位計(jì)數(shù)值達(dá)到最大值“9”時(shí)，向十位計(jì)數(shù)器輸送1個(gè)進(jìn)位，當(dāng)十位計(jì)數(shù)器達(dá)到“5”時(shí)，同時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)器達(dá)到“9”時(shí)，向分計(jì)時(shí)電路輸出1個(gè)CP脈沖，并將計(jì)數(shù)器清零。 分計(jì)時(shí)器：接收秒計(jì)時(shí)電路送來的CP脈沖信號(hào)，當(dāng)個(gè)位計(jì)數(shù)值達(dá)到最大值“9”時(shí)，向十位計(jì)數(shù)器輸送1個(gè)進(jìn)位，當(dāng)十位計(jì)數(shù)器達(dá)

6、到“5”時(shí)，同時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)器達(dá)到“9”時(shí)，向計(jì)時(shí)電路輸出1個(gè)CP脈沖，并將計(jì)數(shù)器清零。時(shí)計(jì)時(shí)電路：接收分計(jì)時(shí)電路送來的CP脈沖信號(hào)，當(dāng)個(gè)位計(jì)數(shù)值達(dá)到最大值“9”時(shí)，想十位計(jì)數(shù)器輸送1個(gè)CP脈沖，當(dāng)十位計(jì)數(shù)器達(dá)到“2”，同時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)值為“3”時(shí)，將計(jì)數(shù)器清零?？刹捎?6進(jìn)制計(jì)數(shù)器74161和10進(jìn)制計(jì)數(shù)器74160來實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)功能。從74LS161功能表功能表中可以知道，當(dāng)清零端CR=“0”，計(jì)數(shù)器輸出Q4、Q3、Q2、Q1立即為全“0”，這個(gè)時(shí)候?yàn)楫惒綇?fù)位功能。當(dāng)CR=“1”且LD=“0”時(shí)，在CP信號(hào)上升沿作用后，74LS161輸出端Q4、Q3、Q2、Q1 7段數(shù)碼管的狀態(tài)分別與并

7、行數(shù)據(jù)輸入端P4，P3，P2，P1的狀態(tài)一樣，為同步置數(shù)功能。而只有當(dāng)CR=LD=EP=ET=“1”、CP脈沖上升沿作用后，計(jì)數(shù)器加1。74LS161還有一個(gè)進(jìn)位輸出端CO，其邏輯關(guān)系是CO= Q1·Q2·Q3·Q4·CET。圖8為74LS161構(gòu)成的10進(jìn)制計(jì)數(shù)器： 秒脈沖信號(hào)圖8 74LS161構(gòu)成的10進(jìn)制計(jì)數(shù)器（3）數(shù)碼管與譯碼器計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間的累計(jì)以8421BCD碼的形式輸出，用7448七段顯示譯碼器與數(shù)碼管相連構(gòu)成顯示器，如圖9所示： 計(jì)數(shù)器5V高電平圖9 顯示電路圖2、直流穩(wěn)壓電源先用變壓器實(shí)現(xiàn)降壓；再通過橋式整流電路，實(shí)現(xiàn)整流；然后經(jīng)

8、過2.2mf電容，實(shí)現(xiàn)濾波；最后通過三端穩(wěn)壓器7805，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出+5V電壓。穩(wěn)壓器上加上二極管起到保護(hù)電路的作用，為了減少紋波電壓，在控制端加上電容C7。穩(wěn)壓電源電路圖如圖10所示：圖10 穩(wěn)壓電源電路圖3、客房服務(wù)控制本電路是通過用控制燈來顯示“請(qǐng)勿打擾”，“請(qǐng)即清理”這幾項(xiàng)功能。電路中連入5v穩(wěn)壓電源，用單刀雙擲開關(guān)來控制燈亮滅。平時(shí)開關(guān)朝向“請(qǐng)勿打擾”，只有當(dāng)需要時(shí)才朝向“請(qǐng)即清理”。電路如圖10所示： 圖11 客房服務(wù)控制電路圖4、 客房照明控制客房照明系統(tǒng)，直接5v直流電壓與燈泡相連實(shí)現(xiàn)客房照明，用開關(guān)進(jìn)行控制。電路如圖12所示：圖12 客房照明控制電路圖四、性能的測(cè)試1、數(shù)字時(shí)

9、鐘性能測(cè)試 圖13 數(shù)字鐘性能測(cè)試圖 通過運(yùn)行，由圖13可知數(shù)字鐘顯示的時(shí)間為11時(shí)16分52秒。2. 穩(wěn)壓電源測(cè)試仿真可知輸出電壓為直流穩(wěn)壓電4.999v。穩(wěn)壓電源測(cè)試圖如圖14所示：圖14 穩(wěn)壓電源測(cè)試圖3、客房服務(wù)控制 客房服務(wù)控制測(cè)試圖如圖15，圖中顯示為請(qǐng)即清理。圖15 客房服務(wù)控制測(cè)試圖4、客房照明控制 客房照明服務(wù)控制如圖16，圖中4個(gè)燈泡顯示狀態(tài)為亮。圖16 客房照明服務(wù)控制測(cè)試圖5、 結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全符合課設(shè)的設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)可以穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)24小時(shí)可控?cái)?shù)字時(shí)鐘的顯示，客房服務(wù)控制，客房照明控制等功能。6、 性價(jià)比本電路采用的是最基本的電子元器件并且都可以在世面上買到，而且都不貴

10、。本課設(shè)的電路原理簡單，易于理解，操作方便。7、 課設(shè)體會(huì)及合理化建議通過這次課設(shè)，我對(duì)很多的數(shù)模電器件的工作原理及應(yīng)用有了進(jìn)一步的了解，在這幾天的課設(shè)里，我查閱了很多書籍，學(xué)會(huì)了許多課本上沒有學(xué)過的東西，感覺這次課設(shè)給了我一個(gè)與具體實(shí)際相接處的機(jī)會(huì)，以前在課本上學(xué)習(xí)的知識(shí)感覺很枯燥，也不知道將來能否用得上，但是，經(jīng)過這次課設(shè)我接觸到了一些與實(shí)際相關(guān)的知識(shí)，通過解決課設(shè)的題目，我才感覺到學(xué)習(xí)書本上的知識(shí)是多么的重要，只有掌握了書本上的基礎(chǔ)知識(shí)才能更好的解決實(shí)際問題。通過這次課設(shè)我對(duì)以前學(xué)過的相關(guān)知識(shí)又復(fù)習(xí)了一遍，特別是數(shù)模電的相關(guān)知識(shí)有了進(jìn)一步的了解，提高了動(dòng)手能力。參考文獻(xiàn)1閻石主編. 數(shù)字

11、電子技術(shù)M.北京：高等教育出版社，2006年2童詩白、華成英主編者. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M. 北京：高等教育出版社，2006年附錄II 元器件清單序號(hào)編號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量1V1 交流電源220v12D3燈泡5v13D4燈泡5v14D5燈泡5v15D6燈泡5v16 C1 電容 10uF17 C2 電容 10nF18 C3 電容 10uF19 C4 電容 10nF110 C5 電容 2.2mF111 C6電容 47uF112 C7電容 100uF113DS1，DS2，DS3，DS4，DS4，DS6數(shù)碼管DPY_7-SEG614U7，U8，U9，U1016進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161415U11，U1210進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74LS160216U1，U2，U3，U4，U5，U6譯碼器7448417U13A,U14A,U15A,U16A 與非門 74LS00418U17A三輸入與非門74LF10119U18，U19