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文檔簡介
1、<p> 電子技術(shù)(下)課程設(shè)計</p><p> 題目名稱:多功能電子時鐘的設(shè)計</p><p> 院系名稱:電子信息學(xué)院</p><p><b> 班 級:</b></p><p><b> 學(xué) 號:</b></p><p><b&g
2、t; 學(xué)生姓名:</b></p><p><b> 指導(dǎo)教師:</b></p><p><b> 年 月</b></p><p> 電子技術(shù)(下)課程設(shè)計任務(wù)書</p><p><b> 摘 要</b></p><p> 設(shè)
3、計一臺可以準(zhǔn)確計時,以十進制數(shù)顯示“時”、“分”、“秒”的多功能電子時鐘,小時為24進制,分和秒均為60進制。多功能電子時鐘實際是一個對標(biāo)準(zhǔn)頻率(1HZ)進行計數(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“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。&
4、lt;/p><p> 關(guān)鍵詞:電子時鐘;計數(shù)器;</p><p><b> Abstract</b></p><p> Design a can accurate timing, in decimal number shows "hour"," minute" and "seconds&quo
5、t; multifunctional electronic clock, for 24 hours into the system, minutes and seconds are 60 into the system. Multifunctional electronic clock is actually a for standard frequency (1 HZ) to count count circuit, is the d
6、igital circuit implementation digital display timer device. Through this course design, make we strengthen "hour","minute" and "seconds" digital electronic technology" the curriculum th
7、eory knowledg</p><p> Key words:Electronic clock; counter;</p><p><b> 目 錄</b></p><p><b> 中文摘要</b></p><p><b> Abstract</b></p&
8、gt;<p><b> 第一章 緒論1</b></p><p> 第二章 總體方案設(shè)計1</p><p> 2.1 設(shè)計內(nèi)容1</p><p> 2.1.1基本部分1</p><p> 2.1.2發(fā)揮部分1</p><p> 2.2 原理說明1</
9、p><p> 第三章 單元模塊設(shè)計3</p><p> 3.1 振蕩器3</p><p> 3.2 分頻器6</p><p> 3.3 計數(shù)器7</p><p> 3.4 譯碼顯示電路10</p><p> 3.5 校時電路11</p><p&
10、gt; 3.6 整點報時電路12</p><p> 第四章 系統(tǒng)的調(diào)試與功能13</p><p> 4.1 系統(tǒng)的調(diào)試13</p><p> 4.2 系統(tǒng)的功能14</p><p> 第五章 心得體會15</p><p><b> 參考文獻15</b></p&g
11、t;<p> 附錄一:工具清單15</p><p> 附錄二:元器件清單16</p><p> 附錄三:主要元器件的引腳圖和功能表17</p><p><b> 緒論</b></p><p> 隨科技的發(fā)展,電子產(chǎn)品越來越多的走進人們的生活,工藝也是越來越精湛??萍嫉牧α繉茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展起著
12、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。</p><p> 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行調(diào)試,鞏固加強“數(shù)字電子技術(shù)”課程的理
13、論知識。</p><p><b> 總體方案設(shè)計</b></p><p><b> 2.1設(shè)計內(nèi)容:</b></p><p> 2.1.1基本部分:</p><p> 1、設(shè)計一臺能準(zhǔn)確計時,以十進制數(shù)形式顯示“時”、“分”、“秒”的多功能電子時鐘;</p><p>
14、 2、小時為24進制,分和秒均為60進制。</p><p> 2.1.2發(fā)揮部分:</p><p> 1、有校時功能,可以分別對“時”、“分”信號進行單獨校對;</p><p> 2、能整點報時,整點之前進行“四低一高”報時;</p><p> 3、有日期電路,周為7進制。</p><p><b>
15、 2.2原理說明:</b></p><p> 多功能電子時鐘實際是一個對標(biāo)準(zhǔn)頻率(1HZ)進行計數(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;各自引到顯示器能顯示“時”、“分”、“秒”;具有整點報時
16、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,</p><p> 如果數(shù)字鐘走時有誤差,應(yīng)由校時電路校正。</p><p> 通過本課程設(shè)計,使學(xué)生鞏固加強“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
17、裝和調(diào)試的方法;培養(yǎng)獨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。</p><p> 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。</p><p><b> 圖2-1</b></p><p> 圖2-2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。</p>
18、;<p><b> 圖2-2</b></p><p> 第三章 單元模塊設(shè)計</p><p><b> 3.1振蕩器:</b></p><p> 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
19、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。</p><p> 555定時器的外部結(jié)構(gòu)電路圖如圖3-1所示。</p><p> 圖3-1 555外部接線圖</p><p> 以下是555內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路,如圖3-2所示。</p&g
20、t;<p> 圖3-2 555內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路圖</p><p> Uc及Uo波形圖如3-3所示。</p><p> 圖3-3 Uc及Uo波形圖 </p><p> 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。</p><p> 圖3-3 CC4060的引腳圖與功能表</p>&l
21、t;p> 圖3-4 74HC74的引腳圖與功能表</p><p> 圖3-5 74HC74與CC4060連接圖</p><p><b> 3.2分頻器:</b></p><p> 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行分頻。通常是用計數(shù)器來實現(xiàn)分頻的,可采用多
22、級十進制計數(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。實驗室常用的十進制計數(shù)器有74LS90,CD4518等。</p><p> 本次試驗采用的是CD4518做計數(shù)器,在仿真時,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接成十進制計數(shù)器。</p
23、><p> 圖3-6 分頻電路框圖</p><p> 圖3-7 CC4518</p><p><b> 3.3計數(shù)器:</b></p><p> 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。</p><p> “分”計數(shù)和“秒”計數(shù)單位為60進制計數(shù)器,需要兩位十進制計數(shù)
24、器,可以先級聯(lián)成100進制,再找出歸零信號實現(xiàn)60進制。</p><p> 可以直接用歸零信號作為“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)器的兩個十進制計數(shù)器必須先級聯(lián)為100進制,再找出歸零信號實現(xiàn)24進制。 </p><p> 以下是“秒”計時電路,“分”計時電路,“時”計時電路的連接圖。兩個4518級聯(lián)后顯示為8421BCD碼,且異步清零,
25、所以要顯示六十進制則高位為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.。</p><p> 圖3-8 秒計數(shù)電路(60進制)---4518連接</p><p><b> 圖3-9</b></p><p> 圖3-10 分計數(shù)電路(60進制)---4518連接</p><p&
26、gt;<b> 圖3-11</b></p><p> 圖3-12 小時計數(shù)電路(24進制)---4518連接</p><p><b> 圖3-13</b></p><p> 3.4譯碼顯示電路:</p><p> “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
27、碼有73LS247,74LS248,CD4511-BCD七段譯碼器,其功能如表4-1所示。</p><p> 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。</p><p> 共陽數(shù)碼管的兩個com端都接Vcc;</p><p> 共陰極數(shù)碼管的兩個com端都接地。</p><p> 74LS248、CD4511的輸出為高電平
28、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。</p><p> 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。</p><p> 圖3-14 74HC4511引腳與功能表</p><p> 圖3-15 譯碼電路---74HC4518的連接</p><p><
29、;b> 3.5校時電路:</b></p><p> 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,再轉(zhuǎn)入正常的計數(shù)狀態(tài)即可。</p><p> 校“時”電路的基本原理就是將“秒”信號直接引入“時”計
30、數(shù)器,切斷“分”向“時”的進位信息,讓“時”計數(shù)器快速計數(shù),在“時”計數(shù)器達到正確的數(shù)字后,再切斷“秒”信號,讓“時”計數(shù)器恢復(fù)正常工作。</p><p> 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。</p><p> 校“分”電路也是按此方法讓“秒”信號直接進入“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)。</p><p&g
31、t;<b> 要求:</b></p><p> “秒”計數(shù)停止計數(shù)或清零</p><p> “分”計數(shù)器不能向“時”計數(shù)器送進位信息。</p><p> ?!皶r”、?!胺帧焙唵螀⒖茧娐啡鐖D3-12所示:</p><p> 圖3-16 校時與校分參考電路</p><p><b>
32、; 3.6整點報時:</b></p><p> 多功能電子時鐘顯示整點時能及時報時,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。</p><p> 以下是整點報時的兩個參考電路,如圖3-13,3-14所示。</p><p
33、> 圖3-17 整點報時參考電路之一</p><p> 圖3-18 整點報時參考電路之二</p><p><b> 系統(tǒng)的調(diào)試與功能</b></p><p><b> 4.1系統(tǒng)的調(diào)試</b></p><p> 在連線和調(diào)試時,應(yīng)分模塊連線和調(diào)試,一步一步進行;</p>
34、;<p> 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;</p><p> 例2:先連接好個位的十進制計數(shù)器,電路工作正確后再接十位的計數(shù)器。兩者都正常后再將60進制計數(shù)器連接起來;</p><p> 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
35、發(fā)現(xiàn)問題并排除故障;</p><p><b> 4.2系統(tǒng)的功能</b></p><p> 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后向分針進一位,分針從1跳動60后向時針進一位,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。</p><p> 以下是本次課程設(shè)計的總體原理圖,如圖4-1所示。</
36、p><p> 圖4-1 總體原理圖</p><p><b> 心得體會</b></p><p> 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。
37、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。</p><p> 理論與實踐的相結(jié)合的重要性:只有理論知識遠遠不夠,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立思考的能力。</
38、p><p> 團結(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。</p><p> 總之,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結(jié)互助等基本的做人道理。</p><p><b> 參
39、考文獻</b></p><p> 【1】康華光,電子技術(shù)基礎(chǔ)(第五版),高等教育出版社,2005</p><p> 【2】陳振官,數(shù)字電路制作實例,國防工業(yè)出版社,2005</p><p><b> 附錄一 工具清單</b></p><p><b> 附錄二元器件清單</b>&l
40、t;/p><p> 附錄三 主要元器件的引腳圖和功能表</p><p><b> CC4060</b></p><p><b> 74HC74</b></p><p> 74HC744511</p><p><b> CC4518</b></
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