數字鐘課程設計---led數碼顯示鐘的設計

1、<p>　　課 程 設 計 報 告</p><p>　　開課時間: 2010 至 2011 學年第 2 學期</p><p><b>　　設計題目</b></p><p>　　LED數碼顯示鐘的設計</p><p><b>　　二、主要內容</b></p><p>

2、<b>　　1、工作原理</b></p><p>　　電子鐘是一個將“ 時”，“分”，“秒”顯示于人的視覺器官的計時裝置。它的計時周期為24小時，顯示滿刻度為23時59分59秒，另外應有校時功能和報時功能。因此，一個基本的數字鐘電路主要由譯碼顯示器、“時”，“分”，“秒”計數器、校時電路、報時電路和振蕩器組成。主電路系統(tǒng)由秒信號發(fā)生器、“時、分、秒”計數器、譯碼器及顯示器、校時電路、整點報時

3、電路組成。秒信號產生器是整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計時系統(tǒng)的精度，一般用石英晶體振蕩器加分頻器來實現(xiàn)。將標準秒信號送入“秒計數器”，“秒計數器”采用60進制計數器，每累計60秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計數器”的時鐘脈沖?！胺钟嫈灯鳌币膊捎?0進制計數器，每累計60分鐘，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時計數器”?！皶r計數器”采用24進制計時器，可實現(xiàn)對一天24小時的累計。譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”計

4、數器的輸出狀態(tài)用七段顯示譯碼器譯碼，通過七段顯示器顯示出來。整點報時電路時根據計時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產生一脈沖信號，然后去觸發(fā)一音頻發(fā)生器實現(xiàn)報時。校時電路時用來對“時”、“分”、“秒”顯示數字進行校對調整。</p><p>　　根據電路原理圖，LM8560（IC1）是50/60Hz的時基24小時專用數字鐘集成電路，有28只管腳，1-14腳是顯示筆劃輸出，15腳為正電源端，20腳為負電源端，27腳是內部振蕩器RC輸入

5、端，16腳為報警輸出。</p><p>　　T1為降壓變壓器，經橋式整流（VD6-VD9）及濾波（C3、C4）后得到直流電，供主電路和顯示屏工作。當交流電源停電時，備用電池通過VD5向電路供電。</p><p>　　CD4060(IC2)、JT、R2、C2構成50HZ的時基電路，CD4060內部包含14位二分頻和一個振蕩器，電路簡潔，30720HZ的信號經分頻后，得到50HZ的信號送到LM

6、8560的25腳，并做秒信號經VT2、VT3驅動顯示屏內的冒號閃動。</p><p>　　當調好定時時間后，并按下開關K1（白按鈕），顯示屏右下方有綠點指示，到定時時間有驅動信號經R3使VT1工作，即可定時報警輸出。</p><p>　　在面板上從左到右，存在五個微動開關，分別是S4、S3、K1、S2、S1，S1調小時，S2調分鐘，S3調時鐘，S4調定時，K1定時報警開關。調時鐘時，需按下

7、S3的同時按動S1，即可調小時數；按下S3的同時按動S2可調分鐘數。調定時報警時，需按下S4的同時按動S1即可調小時數，按下S4的同時按動S2可調分鐘數，事實上是鬧鈴數</p><p><b>　　2、電路原理圖 </b></p><p>　　芯片LM8560和CD4060的工作原理</p><p>　?。?） LM8560集成電路采用28

8、腳雙列直插式封裝，內含顯示譯碼驅動電路、12/24小時選擇電路以及其他各種設置報警等電路。它具有較寬的工作電壓范圍（7.5-14V）和工作溫度范圍（20C--+70C）。它自身功能消耗很小，輸出的能直接驅動發(fā)光二極管顯示屏。</p><p><b>　　如下圖：</b></p><p>　　CD4060由一振蕩器和14極二進制串行計數器位組成，振蕩器的結構可以是RC或

9、晶振電路。CR為高電平時，計時器清零且振蕩器使用無效，所有的計數器位均為主從觸發(fā)器。在CP1(和CP0)的下降沿計數器以二進制進行計數，在時鐘脈沖線上使用施密特觸發(fā)器對時鐘上升和下降時間無限制。CD4060提供了16引線多層陶瓷雙列直插（D）、熔封陶瓷雙列直插（J）、塑料雙列直插（P）和陶瓷片狀載體（C）4種封裝形式。</p><p><b>　　如下圖：</b></p>&l

10、t;p>　　4、整流電路部分的工作原理</p><p>　　橋式整流器是利用二極管的單向導通性進行整流的最常用的電路，常用來將交流電轉變?yōu)橹绷麟姟?如圖所示：</p><p><b>　　工作原理</b></p><p>　　橋式整流電路是使用最多的一種整流電路。這種電路,只要增加兩只二極管口連接成"橋"式結構,便具有

11、全波整流電路的優(yōu)點,而同時在一定程度上克服了它的缺點。</p><p>　　橋式整流電路的工作原理如下: </p><p>　　e2為正半周時,對D1、D3和方向電壓,Dl,D3導通;對D2、D4加反向電壓,D2、D4截止。電路中構成e2、Dl、Rfz 、D3通電回路,在Rfz ,上形成上正下負的半波整洗電壓,e2為負半周時,對D2、D4加正向電壓,D2、D4導通;對D1、D3加反向電壓,

12、D1、D3截止。電路中構成e2、D2Rfz  、D4通電回路,同樣在Rfz 上形成上正下負的另外半波的整流電壓。</p><p>　　橋式整流器是由多只整流二極管作橋式連接，外用絕緣塑料封裝而成，大功率橋式整流器在絕緣層外添加金屬殼包封，增強散熱。橋式整流器品種多，性能優(yōu)良，整流效率高，穩(wěn)定性好，最大整流電流從0.5A到50A，最高反向峰值電壓從50V到1000V。</p><p&g

13、t;<b>　　電路形式： </b></p><p>　　電源變壓器Tr的作用是將220V交流電u1變換成整流所需的較低的交流電u2。</p><p>　　若變壓器初級繞組的匝數為N1，次級繞組的匝數為N2，則U1/U2=N1/N2=k（變壓比）；</p><p>　　變壓器起到隔離市電電源的作用。二極管VD1~VD4起整流作用，稱為整流元件，

14、它們組成橋式電路結構。</p><p>　　整流過程（假設輸入為正弦交流電）</p><p>　　當為u2正半周時，A點電位最高，B點的電位最低。二極管VD1和VD2導通（相當于閉合的開關）；二極管VD1和VD3截止（相當于斷開的開關）。在u2正半周作用下，電路中有電流流動，其通路為：A VD1 RL VD3 B 負載電阻RL上電流的方向由上至下，產生上正下負的電壓u0 。<

15、;/p><p>　　當為u2負半周時，A端電位最低，B點的電位最高。二極管VD2和VD4導通（相當于閉合的開關）；二極管VD1和VD3截止（相當于斷開的開關）。在u2負半周作用下，電路中有電流流動，其通路為：B VD2 RL VD4 A 負載電阻RL上電流的方向由上至下，產生上正下負的電壓u0 。</p><p>　　結論：無論輸入電壓是正半周還是負半周，負載RL的電流方向始終是從上

16、向下，所以產生的電壓降也是同一方向（電壓都為上正下負）。</p><p>　　正半周VD1、VD3導通，有電流流過，VD2、VD4截止，無電流流過。負半周VD2、VD4導通，有電流流過，VD1、VD3截止，無電流流過。</p><p><b>　　5、元件清單</b></p><p><b>　　三、具體要求</b><

17、;/p><p>　?。?）在動手焊接之前請先用萬用表檢測各元件。</p><p>　?。?）安裝時請先裝低矮和耐熱的元件(如電阻)，然后再裝大一點的元件，最后裝怕熱的元件(如三極管、集成電路等)電阻的安裝：請將電阻的阻值選擇好后，根據兩孔的距離可采用立式緊貼電路板安裝。電解電容器、二極管、三極管安裝時注意極性，電解電容器C4緊貼電路板臥式安裝，C3緊貼電路板立式安裝；二極管緊貼電路板立式安裝；

18、三極管安裝時注意型號。輕觸開關和自鎖開關緊貼電路板安裝。</p><p>　?。?）捧線兩端去塑料皮上錫后，一端按電路原理圖的序號接LCD的顯示屏，另一端接電路板。蜂鳴器安裝時注意接線，在蜂鳴器的兩端分別焊接紅、黑導線，導線的另一端分別接電路板的BL+BL-。另外，電路板上還有4根跳線(J1CJ4)，用其它元件多余的引腳線充當。</p><p>　?。?）將熱縮管套在電源變壓器初級線圈的導

19、線上，然后把插頭電源線與初級線圈的導線焊在一起，移動熱縮管至焊接處，確保使用時的安全。</p><p>　　（5）變壓器安裝在前蓋兩個高的座上，用螺釘固定，接入電路時注意分清初、次級。蜂鳴器裝在前蓋的共振腔座孔中，用膠、電烙鐵點一下固定。顯示屏和電路板分別用四顆自攻螺釘固定，電路板與顯示屏之間的排線折成S形，防止排線在焊接處折斷。電源線卡好后引出殼外，電池彈簧依順序安好。前蓋和后蓋對好后扣好，再用自攻螺釘固定即可

20、。</p><p><b>　　四、進度安排</b></p><p><b>　　五、心得體會</b></p><p>　　這一次的實習，讓我更多的接觸了專業(yè)知識，LED數碼顯示鐘的設計是在我們學習了數字電子技術和電路原理的基礎上的一個綜合性的實驗！在為期一周的動手實踐中，我們了解了數字電子鐘的工作原理，芯片LM8560和

21、CD4060的工作原理。同時也復習了如何利用色環(huán)來辨別電阻的大小，又重新認識了二極管，三極管，電容等電子元器件！</p><p>　　在最后的調試過程中，我一開始出現(xiàn)的是亂碼，在老師和同學的指導和幫助下，我找到了問題的根源是在焊接芯片時把引腳焊在了一起，LED顯示屏的導線接點也連在一起。在以后的焊接中知道了要細心，耐心，做事情不能大而化之，草草了事！在經過重新焊接后，我的數子顯示鐘終于可以運行了！再接通電源的時候

22、要注意導線和插頭的接線處不能碰到一起，要用膠帶把它粘好，一定要注意用電的安全！</p><p>　　通過這次課程設計，加強了我們動手、思考和解決問題的能力。使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。</p><p>　　這次課程設計終于順利完成了，在