電子技術(shù)課程設(shè)計---多功能數(shù)字鐘電路的設(shè)計直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計

1、<p><b>　　電子技術(shù)課程設(shè)計</b></p><p>　　一、課程設(shè)計題目：多功能數(shù)字鐘電路的設(shè)計/直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計</p><p>　　二、課程設(shè)計內(nèi)容（含技術(shù)指標(biāo)）：</p><p>　?、?擬定多功能數(shù)字鐘和直流穩(wěn)壓電源的組成框圖，要求實現(xiàn)電路的基本功能，使用的器件少，成本低； </p><p>

2、;　?、?畫出數(shù)字鐘和直流穩(wěn)壓電源的主體電路邏輯圖； </p><p>　?、?測試多功能數(shù)字鐘的邏輯功能，同時滿足基本功能與擴展功能的要求；</p><p>　　④ 設(shè)計并安裝各單元電路，要求布線整齊、美觀，便于級聯(lián)與調(diào)試；</p><p><b>　　三、進度安排</b></p><p><b>　　四、基

3、本要求</b></p><p>　　1.基本功能：要求設(shè)計出+5V的直流穩(wěn)壓電源。數(shù)字鐘要求以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間。小時計數(shù)器的計時要求為“12翻1”，要求具有手動校時功能。</p><p>　　2.擴展功能：定時控制，其時間自定；仿廣播電臺正點報時，自動報整點時數(shù)或觸摸報整點時數(shù)（主要體現(xiàn)在理論知識上進行電路設(shè)計）。</p><p>　　(一）

4、實訓(xùn)題目:直流穩(wěn)壓電源和多功能數(shù)字鐘。</p><p><b>　　(二）實訓(xùn)目的:</b></p><p>　　1、鞏固和加深學(xué)生對模擬電子技術(shù)，數(shù)字邏輯電路等課程基本知識的理解，綜合運用課程中所學(xué)到的理論知識去獨立完成一個實際課題。</p><p>　　2、根據(jù)課程需要，通過查閱手冊和文獻資料，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析和解決實際問題的能力。<

5、/p><p>　　3、通過電路方案的分析、論證和比較，設(shè)計計算和選用元氣件，通過電路組裝，調(diào)試和檢測環(huán)節(jié)，掌握電路的分析方法和設(shè)計方法。</p><p>　　4、熟用常用電子元氣件的類型和特性，并掌握合理選用原則。</p><p>　　5、掌握電路圖、PCB圖的設(shè)計方法，學(xué)會電路的安裝與調(diào)試。</p><p>　　6、掌握常用儀器、儀表的正確使用

6、方法，學(xué)會電路整機指標(biāo)的測試方法。</p><p><b>　?。ㄈ嵱?xùn)要求</b></p><p>　　1、數(shù)字鐘的功能要求：準(zhǔn)確計時，以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間，小時時要求為“12翻1”，分和秒的計時要求為60進位，要有校正時間電路。</p><p>　　2、直流穩(wěn)壓電源的功能要求：輸入220V交流電壓，輸出+5V直流電壓</p

7、><p>　　一、整體方案原理框圖</p><p><b>　　1、直流穩(wěn)壓電源</b></p><p><b>　　原理圖如下</b></p><p>　　直流穩(wěn)壓電源主要包括4個部分，電源變壓器，整流電路，濾波器，穩(wěn)壓電路。</p><p><b>　　2、數(shù)字鐘&

8、lt;/b></p><p><b>　　設(shè)計框圖</b></p><p>　　由上圖的總體結(jié)構(gòu)圖可知，該設(shè)計大概可以分部分：秒脈沖產(chǎn)生部分、計數(shù)部分、顯示部分、校時部分。在秒脈沖產(chǎn)生部分中，可以用振蕩器或者555定時器予以實現(xiàn)，為了保證準(zhǔn)確性，優(yōu)先選用振蕩器，但是由于個人技術(shù)問題，我們選用了555定時器來產(chǎn)生秒脈沖；在計數(shù)電路中，我們采用CD4518計數(shù)器，4

9、518為雙BCD同步加法計數(shù)器。在顯示部分，我們采用CD4511芯片結(jié)合數(shù)碼管來實現(xiàn)。最后的校時部分用四2輸入與非門的CD4011芯片結(jié)合瓷片電容來完成。</p><p><b>　　二、單元電路設(shè)計</b></p><p>　　1、直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計</p><p>　　2、秒脈沖信號的設(shè)計</p><p>　　“秒脈

10、沖信號發(fā)生器”的設(shè)計原理圖</p><p>　　振蕩器是數(shù)字鐘的核心部分。振蕩器的穩(wěn)定性及頻率的精確度決定了數(shù)字鐘計時的準(zhǔn)確程度，一般來說555產(chǎn)生出來的秒脈沖不太穩(wěn)定，但是由于某種原因，本實驗采用555定時器。其中要求R1為168K、 R2為68K的電阻， C1為4.7F、C2為0.01F的電容，Vcc為+5V電源,GND接地。</p><p>　　振蕩器是數(shù)字鐘的核心部分。振蕩器的穩(wěn)定

11、性及頻率的精確度決定了數(shù)字鐘計時的準(zhǔn)確程度，一般來說555產(chǎn)生出來的秒脈沖不太穩(wěn)定，但是由于某種原因，本實驗采用555定時器。其中要求R1為168K、 R2為68K的電阻 C1為4.7F、C2為0.01F的電容，Vcc為+5V電源,GND接地。</p><p>　　555 定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時，則電壓比較器

12、 A1 的反相輸入端的電壓為 2VCC /3，A2 的同相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 A2 的輸出為 1，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時 TR 端的電壓大于VCC /3，則 A1 的輸出為 1，A2 的輸出為 0，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。</p><p><b&g

13、t;　　3、時鐘電路的設(shè)計</b></p><p>　　秒計數(shù)、譯碼/驅(qū)動及顯示部分的設(shè)計</p><p>　　眾所周知，秒、分、時分別為六十、六十、二十四進制(十二進制亦可)計數(shù)器那么“秒”和“分”計數(shù)器用兩塊十進制計數(shù)器級連來實現(xiàn)，它們的個位為十進制，十位為六進制，這樣，符合人們通常計秒數(shù)的習(xí)慣?！皶r”計數(shù)也用兩個十進制集成塊，只是做成二十四進制，上述計數(shù)器均可用反饋清零法

14、來實現(xiàn)。</p><p>　　秒計數(shù)采用兩個數(shù)碼管、兩個CD4511和一個CD4518來實現(xiàn)，將“秒”信號送入“秒”計數(shù)器，秒計數(shù)器采用60進制計數(shù)器，每累計60秒發(fā)出一個“分”脈沖信號，該信號將作為“分”計數(shù)器的時鐘脈沖，進位脈沖最終用CD4081的一個與門來實現(xiàn)。而CD4511芯片具有鎖存\譯碼\驅(qū)動的功能，可以外接電阻驅(qū)動七段口LED數(shù)碼管顯示出來，以下即為秒計數(shù)器的設(shè)計原理圖。</p>&l

15、t;p>　　原理圖見數(shù)字鐘及穩(wěn)壓電源原理圖秒鐘部分</p><p>　　分計數(shù)、譯碼/驅(qū)動及顯示部分的設(shè)計</p><p>　　分計數(shù)和秒計數(shù)的原理差不多，也是采用兩個數(shù)碼管、兩個CD4511和一個CD4518來實現(xiàn)，將“秒”計數(shù)器的進位脈沖送入“分”計數(shù)器，每累計60分發(fā)出一個“時”脈沖信號，該信號將作為“時”計數(shù)器的時鐘脈沖，進位脈沖最終用CD4081的又一個與門來實現(xiàn)，同樣是采

16、用CD4511來驅(qū)動七位LED數(shù)碼管顯示出來，以下即為分計數(shù)器的設(shè)計原理圖。</p><p>　　原理圖見數(shù)字鐘及穩(wěn)壓電源原理圖分鐘部分</p><p>　　時計數(shù)、譯碼/驅(qū)動及顯示部分的設(shè)計</p><p>　　時計數(shù)和分計數(shù)的原理差不多，也是采用兩個數(shù)碼管、兩個CD4511和一個CD4518來實現(xiàn)，將“分”計數(shù)器的進位脈沖送入“時”計數(shù)器，但是是計數(shù)器采用的是2

17、4進制、且不需要進位脈沖，同樣是采用CD4511來驅(qū)動七位LED數(shù)碼管顯示出來，以下即為時計數(shù)器的設(shè)計原理圖。</p><p>　　原理圖見數(shù)字鐘及穩(wěn)壓電源原理圖時鐘部分</p><p>　　其中秒、分、時計數(shù)器都用到芯片CD4511、CD4518、CD4081和數(shù)碼管，下面就針對秒、分、時的設(shè)計原理來介紹這些芯片的引腳及功能。</p><p>　　①數(shù)碼管是數(shù)字鐘

18、的顯示部分，由七段LED和一個點構(gòu)成，其引腳圖如下</p><p>　　②CD4511是BCD鎖存/7段譯碼器/驅(qū)動器，常用的顯示譯碼器件，MAX7219和他功能差不多。</p><p>　　CD4511引腳功能： BI：4腳是消隱輸入控制端，當(dāng)BI=0 時，不管其它輸入端狀態(tài)是怎么樣的，七段數(shù)碼管都會處于消隱也就是不顯示的狀態(tài)。 LE：鎖定控制端，當(dāng)LE=0時，允許譯碼輸出。 LE=1時

19、譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時的數(shù)值。LT：3腳是測試信號的輸入端，當(dāng)BI=1，LT=0 時，譯碼輸出全為1，不管輸入 DCBA 狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮全部顯示。它主要用來檢測數(shù)7段碼管是否有物理損壞。A1、A2、A3、A4、為8421BCD碼輸入端。a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。</p><p>　?、跜D4518是十進制雙BCD同步加法計數(shù)器，內(nèi)含兩個單元的加

20、計數(shù)器，下圖為CD4518的引腳圖及功能表。</p><p>　　CD4518/CC4518是二、十進制（8421編碼）同步加計數(shù)器，內(nèi)含兩個單元的加計數(shù)器，其功能表如真值表所示。每單個單元有兩個時鐘輸入端CLK和EN，可用時鐘脈沖的上升沿或下降沿觸發(fā)。由表可知，若用ENABLE信號下降沿觸發(fā)，觸發(fā)信號由EN端輸入，CLK端置“0”；若用CL℃K信號上升沿觸發(fā)，觸發(fā)信號由CL℃K端輸入，ENABLE端置“1”。R

21、ESET端是清零端，RESET端置“1”時，計數(shù)器各端輸出端Q1～Q4均為“0”，只有RESET端置“0”時，CD4518才開始計數(shù)。yds838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號</p><p>　　CD4518采用并行進位方式，只要輸入一個時鐘脈沖，計數(shù)單元Q1翻轉(zhuǎn)一次；當(dāng)Q1為1，Q4為0時，每輸入一個時鐘脈沖，計數(shù)單元Q2翻轉(zhuǎn)一次；當(dāng)Q1=Q2

22、=1時，每輸入一個時鐘脈沖Q3翻轉(zhuǎn)一次；當(dāng)Q1=Q2=Q3=1或Q1=Q4=1時，每輸入一個時鐘脈沖Q4翻轉(zhuǎn)一次。這樣從初始狀態(tài)（“0”態(tài)）開始計數(shù)，每輸入10個時鐘脈沖，計數(shù)單元便自動恢復(fù)到“0”態(tài)。若將第一個加計數(shù)器的輸出端Q4A作為第二個加計數(shù)器的輸入端ENB的時鐘脈沖信號，便可組成兩位8421編碼計數(shù)器，依次下去可以進行多位串行計數(shù)。</p><p>　　4、分時校準(zhǔn)電路的設(shè)計</p>&l

23、t;p>　　分時校準(zhǔn)電路的原理是一樣的。均是采用瓷片電容103和與門電路用開關(guān)來實現(xiàn)的，具體電路圖如下。</p><p>　　平常計時狀態(tài)下，開關(guān)處于斷開狀態(tài)，當(dāng)需要校時時，按下開關(guān)，瓷片電容則放電，CD4011的引腳1、2是低電平，3引腳輸出高電平，此時8引腳送入時鐘脈沖，則10輸出低電平，那么4輸出一定是高電平，而且這個高電平被送入CD4518的1號時鐘引腳，此時“分”必定加1，同理，若連續(xù)按下開關(guān)則“

24、分”就會連續(xù)加1，即完成分校時。時校時電路的原理和分校時是一樣的。</p><p>　　5、數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計</p><p>　　用CD4511和CD4518配合數(shù)碼管組成一個一位計數(shù)顯示電路，如下圖所示：</p><p>　　若要多位計數(shù)，只需將計數(shù)器級聯(lián)，每級輸出接一只 CD4511 和 LED 數(shù)碼管即可。所謂共陰 LED 數(shù)碼管是指 7 段 LED 的陰

25、極是連在一起的，在應(yīng)用中應(yīng)接地。限流電阻要根據(jù)電源電壓來選取，電源電壓5V時可使用300Ω的限流電阻。</p><p><b>　　三、實物效果圖</b></p><p><b>　　四、參考文獻</b></p><p>　　[1] 康華光主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)-數(shù)字部分（第五版）.高等教育出版社,2006</p>

26、<p>　　[2] 數(shù)字電子技術(shù)《實驗指導(dǎo)書》</p><p>　　[3] 楊素行主編.模擬電子技術(shù)簡明教程 (第三版). 高等教育出版社，2005</p><p>　　[4] 謝自美主編.電子線路設(shè)計、實驗、測試.華中理工大學(xué)出版社,2000</p><p>　　[5] 呂思忠主編.數(shù)子電路實驗與課程設(shè)計.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2001</p&

27、gt;<p><b>　　五、小結(jié)</b></p><p>　　課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新月異，電子技術(shù)在生活中可以說是無處不在。因此做為二十一世紀的大學(xué)生來說掌握電子技術(shù)是非常之重要?；仡櫞舜螖?shù)字鐘課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，的確，從得知選題到定

28、稿，從理論到實踐，在整整兩周的日子里，可以說是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上無法學(xué)到的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合的重要性，只有理論知識是遠遠不夠的。只有理論與實際相結(jié)合才能提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計中遇到的問題有很多，這畢竟是第一次，難免會遇到各種各樣的問題。在這次設(shè)計中我發(fā)現(xiàn)我所學(xué)的知識這遠遠不夠，在今后的學(xué)習(xí)中我要更加努力奮斗！

29、</p><p>　　通過此次課程設(shè)計，總體來說，收獲很多，培養(yǎng)了自己的實驗動手能力培養(yǎng)，同時中途遇到不少困難和同組的同學(xué)互相討論最終得出結(jié)果，成功的做出了這個數(shù)字鐘，心里十分的高興，真的學(xué)到了不少東西。在此次的數(shù)字鐘設(shè)計過程中,更進一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法.在連接六進制,十進制,六十進制的進位及二十四進制的接法中,要求熟悉邏輯電路及其芯片各引腳的功能,那么在電路出錯時便能

30、準(zhǔn)確地找出錯誤所在并及時糾正了.在設(shè)計電路中,往往是先仿真后連接實物圖,但有時候仿真和電路連接并不是完全一致的,因此仿真圖和電路連接圖還是有一定區(qū)別的，所以在連接線路是就要求非常認真，要清楚了解各個連接點之間的關(guān)系，這樣才能在實際焊接過程中得心應(yīng)手，取得事半功倍的效果..在焊接過程中，組員間配合的非常好，進度相當(dāng)快，雖然在其中幾個焊接中遇到幾點非常困難的地方，但是還是被我們解決了，這就是團隊的力量。焊接是很需要耐力的，不小心就容易焊接錯

31、誤，這也是考驗一個人的焊接功底的，需要細心的去焊，在焊接的過程中，懂得了如何保護洛鐵，一般電烙鐵通電后溫度高達250攝氏度以上，不用時應(yīng)放在烙鐵架上，但較長時間不用時</p><p><b>　　六、附錄</b></p><p><b>　　1. 原器件清單</b></p><p><b>　　二、系統(tǒng)電路圖&l