电子技术(下)课程设计多功能电子时钟的设计.doc

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1、 电子技术(下)课程设计题目名称：多功能电子时钟的设计院系名称：电子信息学院班 级：测控092学 号：学生姓名：指导教师： 2011年12月目 录中文摘要 IAbstract. II任务书 III目录第一章 绪论1第二章 总体方案设计2 2.1 实验目的22.2 设计内容22.3 基本原理原理2第三章 单元模块设计.33.1 脉冲产生及分频电路电路设计及元器件选择.3 3.1.1脉冲产生及分频电路电路.3 3.1.2元器件的选择.33.2 秒分时电路的设计及器件选择43.2.1 秒分时电路的设计43.2.2 元器件的选择53.3 译码显示电路63.4 校时校分电路6第四章 电子时钟的调试与功能

2、.7第五章 设计总结.8附录一：元器件清单. .9附录二：工具清单.9附录三：主要元器件的引脚图和功能表.10附录四： protel作图.12附录五：面包板连接图.13 摘要电子时钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑和时序电路。多功能电子时钟基本部分包括脉冲产生电路，分频电路，计数电路，译码电路，数码管显示电路。具体实现为：用石英晶体振荡器产生标准的1秒的标准的秒信号，60秒为一分；同样设计，60分为一小时，并以24小时为一计时周期；各自引到显示器能显示时分秒，具有校时，校分，校秒功能。通过调试和测量，完成了题目的基本部分和其中一个发挥部分。关键词：分频；计数；译码；显示Abs

3、tractA electronic clock from principle speaking is a kind of typical circuit ,including combination logic and sequential circuits .The basic parts of multifunctional electronic clock include pulse circuit , frequency dividing circuit ,counting circuit, decoding circuit, digital display circuit.The s

4、pecial implementation are: quartz crystal oscillator produces a standard one second signal, and every sixty seconds is equal to one minute. By the same way every sixty minutes is equal to one hour, every twenty-four hours is equal to one day, thus forming a circle. Link them to the digital tube to s

5、how the time. And the design electronic clock has the function of setting hour, setting minute .By debugging and measuring , we compete the basic part and one of the exertive parts . Key words: Frequency division ; count ; decode; show 中 原 工 学 院电子技术(下)课程设计任务书姓名冯坤学号200900454224学院电子信息学院班级测控092题 目多功能电子

6、时钟的设计设计任务1、基本部分1)、由振荡电路产生秒脉冲信号；2)、经分频电路、计数电路、译码电路，由数码管显示；3)、秒和分电路为60进制，小时电路为24进制；2、发挥部分1)、可以增加校正电路，对秒、分、小时进行校对；2)、可以增加报时电路，整点前进行“四低一高”报时；时间进度总体时间为1周；星期一上午：讲解；星期一下午：理解电路原理；星期二上午：发放元器件和工具，设计电路和连线；星期四上午：验收电路；星期日之前：上交课程设计报告；主要参考文献1 康华光。电子技术基础 数字部分(第五版)。北京：高等教育出版社，2006；2 康华光。电子技术基础 模拟部分(第五版)。北京：高等教育出版社，2

7、006；3 电子技术(下)实验指导书，中原工学院电子技术课程组 自编，2011；第一章 绪论随着电子技术的不断发展，数字电子技术在设计中所体现出来的优势越来越明显，它不仅是电子信息类专业的一个重要部分，而且在其它类专业工程中也是不可缺少的。报警电路、时序控制电路作为子系统的应用，发展更是迅速，已成为新一代一些电子设备不可缺少的核心部件，其现实生活中的运用也是非常普遍和广泛。数字钟是一个将“时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，另外应有校时功能和、报时、整体清零等附加功能。干电路系统由秒信号发生器、时、分、秒计数器，译码器及显示

8、器，校时电路，整体清零电路，整点报时电路组成。秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用石英晶体振荡器加分频器来实现。秒信号产生器将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。计数器用的是CC4518。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态送到七段显示译码器译码，通过六位LED七段显示器显示出来。集成数字电子计

9、时器的设计过程中，组成其电路的核心部分是几个电路的设计以其几种芯片功能应用，其中主要包括：脉冲产生电路，分频电路，计数电路，译码电路，校时电路，显示电路等。电子技术的发展促使这些电路被广泛的应用到一系列电子设备当中，时序控制电路也成为数字电子电路设计和制作过程中不可缺少的部分，并且设计简单，易于操作，可靠性好的优点。对多功能电子时钟的设计的目的是为了更好的掌握几种芯片的工作原理，学会其电路的设计与主要性能参数测量方法以及掌握电子线路系统的装试和调试技术。本次设计分为四个主要步骤：一 ：构思和设计分频电路，校时电路和译码电路。二：根据设计要求和选择的电路通过计算选择元器件和参数，并准确无误的设计

10、好要设计的电路原理图。三：在面包板上根据设计电路原理进行元器件的电路安装和精细的调试。四：在安装好的电路板上进行时钟功能的测试。在此次课程设计的编写过程中参考了康华光 电子技术基础 数字部分（第五版），电子技术（下）实验指导书 中原工学院电子技术课程组自编。在编写此次课程设计报告的过程中由于本人的水平有限，在设计的过程中难免出现缺点和不足之处，还请老师批评和指正。第二章 总体方案设计2.1设计目的通过本课程设计，使学生巩固和加强“数字电子技术”课程的理论知识；掌握电子电路的一般设计方法，并了解电子产品研究开发过程；基本掌握电子电路安装和调试的方法，培养独立分析问题和解决问题的能力以及创新能力和

11、创新思维,此次设计数字电子钟就是为了了解数字电子钟的原理，掌握数字钟的设计方法，熟悉集成电路的使用方法。从而学会制作数字电子钟。而且通过数字电子钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。2.2 设计内容基本部分：1、由振荡电路产生标准秒脉冲信号； 2、经分频电路、计数电路、译码电路后由数码管显示数字； 3、秒和分为60进制，小时为24进制；发挥部分：1）可以增加日期电路，周为七进制； 2）可以增加校时电路，对秒分时进行校对； 3）可以增加报时电路，在整点之前进行“四低一高”报时；2.3 基本原理说明多功能电子时钟实际上是一个标准频率（1Hz）进行计数的计数电路。多

12、功能电子时钟是采用数字电路实现“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。具体实现为：用石英晶体振荡器或555振荡器产生1秒的标准“秒”信号；设计60进制计数器，即60秒累计为一分；同样设计，60分为1小时，并以24小时为一计时周期；各自引到显示器能显示“时”、“分”、“秒”；具有整点报时功能，要求报时声音四低一高，最后一响为整点；由于计数的起始时间不可能与标准时间（北京时间）一致，故需在电路上加一个校时电路，同时标准的1Hz时间信号必须做到标准稳定。如果数字时钟走时有误差，应有校时电路校正；通过本课程设计，使学生巩固和加强“数字电子技术”课程的理论知识；掌握电子电路的一般设计方法，并了解电子产

13、品研究开发过程；基本掌握电子电路安装和调试的方法，培养独立分析问题和解决问题的能力以及创新能力和创新思维。通常使用石英晶体振荡器电路或555定时器构成多功能电子时钟.下图所示为多功能电子时钟的一般构成框图。 译码显示器 时计数器分计数器秒计数器校 时电 路报 时 电 路振荡器多 级 分频器第三章 单元模块设计3.1脉冲产生及分频电路电路设计及元器件选择3.11 脉冲产生及分频电路电路秒信号发生器主要有晶体振荡器和分频器电路组成。(1) 晶体振荡器电路晶体振荡器电路给数字电路提供一个频率稳定准确的32768HZ的方波信号，可保证数字电子钟的走时准确及稳定。 (2) 分频器电路分频器电路将3276

14、8HZ的高频方波信号经32768（215）次分频后得到1HZ的方波信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也是计数器。分频器主要是由CC4060和触发器组成.CC4060与74HC74的连接3.12元器件的选择脉冲产生电路：电容选择27PF,石英晶体振荡器电阻 22MCC4060分频电路：选择逻辑器件双D触发器74HC74 3.2秒分时电路的设计及器件选择3.21秒分时电路的设计时间计数单元有“时”计数、“分”计数、“秒”计数三个部分组成。“ 分”计数和“秒”计数单元为60进制计数器，需要两位十进制计数器，可以先级联100进制，再找出归零信号实现60进制。可以直接用归零信号作为“秒”向“分”或者“

15、分”向“时”的进位信息。“时”计数单元应为24进制计数器。秒计数电路的连接如下 分计数器连接电路如下时计数电路的连接如下3.2 元器件的选择 逻辑器件选择：双十进制同步计数器CC4518 四2输入与非门CC4011 六反相器 74HC043.3译码显示电路 “时”“分”“秒” 计数器的书输出信号，需要经过译码显示电路。所用的数码管为共阴数码管，所以两个com端都接地。为防止电流过大了加几百欧的限流电阻。译码显示电路如下3.4校时电路当重新接通电源或走时出现误差使得多功能电子时钟指示数值同实际时间不相符时，应予校准。通常校正时间的方法是：首先阶段正常的计数通路，然后再进行人工触发计数或将频率较高

16、的方波信号加到需要校正的计数单元输入端，校正好后，再转入正常计数状态即可。第四章 电子时钟的调试与功能组装电子钟，注意，器件管脚的连接一定要准确，“悬空端”、“清0端”、“置1端”要正确处理，调试步骤和方法如下：（1）可以先将系统划分为振荡器、计数器、分频器、译码显示等部分，对它们分别进行设计与调试。（2）各部件设计安装完毕后，用示波器观察石英晶体振荡器的输出频率（3）将晶振输出的脉冲信号送入分频器，用示波器观察分频器的输出频率是否达到设计要求。（4）将频率为1Hz的标准秒脉冲信号分别送入秒计数器。如果出现问题，就要仔细检查电路看是哪出现了问题。这个过程一定要仔细，不能急。步步为营，一个模块一

17、个模块的排查。当检查没有错误时，这个电子时钟也就做好了。我们这一组做的电子时钟实现的功能是： 1、能准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间。2、能够准确校时校分。第五章 设计总结通过本次实验对数电知识有了更深入的了解，将其运用到了实际中来，明白 了学习电子技术基础的意义，也达到了其培养的目的。在实验中，我也遇到了很多挫折，不过我都和同伴一一克服了，大家齐心协力解决了问题，使我明白了和 他人共同合作的重要性。在以后的道路上我们也必须深刻认识到团队合作的精 神，投入今后的发展之中。 在进行电路连接的时候，在确保一切都连接无误之后，时钟显示还是有问 题，经过老师的指导不断改正，还是出现这样、那样的

18、问题，不过我们都坚持了 下来，仔细测试电路，才明白原来应该这样连接。尤其是时电路达到 24 要清零 的时候，个位清零时钟不是那么容易，后来请教了老师才明白需要经过一个与门电路，顿时茅塞顿开。成功就是在不断摸索中前进实现的，遇到问题我们不能灰心、烦躁，甚至放 弃，而要静下心来仔细思考，分部检查，找出最终的原因进行改正，这样才会有 进步，才会一步步向自己的目标靠近，才会取得自己所要追求的成功。参考文献：1康华光 电子技术基础 数字部分(第五版)。北京：高等教育出版社，2006；2康华光 电子技术基础 模拟部分(第五版)。北京：高等教育出版社，2006；3 电子技术(下)实验指导书，中原工学院电子技术课程组 自编，2011. 功能器件类型、型号及参数数量振荡器部分CC40601晶振(32768Hz)1电阻：22MW1电容：27pF1电容：27pF1分频电路74HC741计数电路74HC4518474HC041CC40111译码电路74HC45116显示电路限流电阻1数码管(共阴极)6校时校分电路CC40111附录一 使用工具清单+5V电源镊子1钳子1万用表1面包板1导线若干 附录二 附录三 附录四 附录五