電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)----多功能電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)

1、<p>　　電子技術(shù)(下)課程設(shè)計(jì)</p><p>　　題目名稱：多功能電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)</p><p>　　院系名稱：電子信息學(xué)院</p><p><b>　　班 級(jí)：</b></p><p><b>　　學(xué) 號(hào)：</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(jì)任務(wù)書</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　設(shè)

3、計(jì)一臺(tái)可以準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以十進(jìn)制數(shù)顯示“時(shí)”、“分”、“秒”的多功能電子時(shí)鐘,小時(shí)為24進(jìn)制，分和秒均為60進(jìn)制。多功能電子時(shí)鐘實(shí)際是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率（1HZ）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路，是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)“時(shí)”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置。通過本課程設(shè)計(jì)，鞏固加強(qiáng)“數(shù)字電子技術(shù)”課程的理論知識(shí)；掌握電子電路的一般設(shè)計(jì)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(dú)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(shí)鐘；計(jì)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(jì)1</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)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(jì)3</p><p>　　3.1 振蕩器3</p><p>　　3.2 分頻器6</p><p>　　3.3 計(jì)數(shù)器7</p><p>　　3.4 譯碼顯示電路10</p><p>　　3.5 校時(shí)電路11</p><p&

10、gt;　　3.6 整點(diǎn)報(bào)時(shí)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(huì)15</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)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(lái)越多的走進(jìn)人們的生活，工藝也是越來(lái)越精湛?？萍嫉牧α繉?duì)科學(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(lái)了電的時(shí)代到現(xiàn)在的TTL電路，CMOS等新技術(shù)的應(yīng)用，確實(shí)為人你們帶來(lái)了便捷。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是設(shè)計(jì)一臺(tái)多功能電子時(shí)鐘。電子時(shí)鐘是日常生活中非常常見的，它簡(jiǎn)單實(shí)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(jì)我們會(huì)論述電子時(shí)鐘的工作原理，所用到的各種器件引腳及其功能，同時(shí)，要掌握如何對(duì)電子時(shí)鐘進(jìn)行調(diào)試，鞏固加強(qiáng)“數(shù)字電子技術(shù)”課程的理

13、論知識(shí)。</p><p><b>　　總體方案設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)內(nèi)容：</b></p><p>　　2.1.1基本部分：</p><p>　　1、設(shè)計(jì)一臺(tái)能準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以十進(jìn)制數(shù)形式顯示“時(shí)”、“分”、“秒”的多功能電子時(shí)鐘；</p><p>

14、　　2、小時(shí)為24進(jìn)制，分和秒均為60進(jìn)制。</p><p>　　2.1.2發(fā)揮部分：</p><p>　　1、有校時(shí)功能，可以分別對(duì)“時(shí)”、“分”信號(hào)進(jìn)行單獨(dú)校對(duì)；</p><p>　　2、能整點(diǎn)報(bào)時(shí)，整點(diǎn)之前進(jìn)行“四低一高”報(bào)時(shí)；</p><p>　　3、有日期電路，周為7進(jìn)制。</p><p><b>

15、　　2.2原理說明：</b></p><p>　　多功能電子時(shí)鐘實(shí)際是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率（1HZ）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。多功能電子時(shí)鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)“時(shí)”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置。具體實(shí)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(hào)；設(shè)計(jì)60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，即60秒累計(jì)為1分，同樣設(shè)計(jì)，60分為1小時(shí)，并以24小時(shí)為一計(jì)數(shù)周期；各自引到顯示器能顯示“時(shí)”、“分”、“秒”；具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)

16、功能，要求報(bào)時(shí)聲音四低一高，最后一響為整點(diǎn)；由于計(jì)時(shí)的起始時(shí)間不可能與標(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，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的1HZ時(shí)間信號(hào)必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定，</p><p>　　如果數(shù)字鐘走時(shí)有誤差，應(yīng)由校時(shí)電路校正。</p><p>　　通過本課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生鞏固加強(qiáng)“數(shù)字電子技術(shù)”課程的理論知識(shí)；掌握電子電路的一般設(shè)計(jì)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(dú)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(shí)器構(gòu)成多功能電子時(shí)鐘。圖2-1所示為多功能電子時(shí)鐘基本部分的設(shè)計(jì)框圖。</p><p><b>　　圖2-1</b></p><p>　　圖2-2所示為多功能電子時(shí)鐘基本部分和發(fā)揮部分的設(shè)計(jì)框圖。</p>

18、;<p><b>　　圖2-2</b></p><p>　　第三章 單元模塊設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1振蕩器：</b></p><p>　　555定時(shí)器可接成多諧振蕩器，多諧振蕩器也稱為無(wú)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它沒有穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)無(wú)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(shí)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(shí)器給數(shù)字鐘提供一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的1KHZ的方波信號(hào)，可保證數(shù)字鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。</p><p>　　555定時(shí)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(yàn)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?yàn)?55定時(shí)器產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間頻率很高（1KHZ），為了得到1HZ的秒信號(hào)輸入，需要對(duì)振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻。通常是用計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)分頻的，可采用多

22、級(jí)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如：1KHZ的分頻倍數(shù)為1000即實(shí)現(xiàn)該分頻功能需要3級(jí)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，只需將低位的Q3和高位的CP相連即可，如圖4-1。實(shí)驗(yàn)室常用的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器有74LS90，CD4518等。</p><p>　　本次試驗(yàn)采用的是CD4518做計(jì)數(shù)器，在仿真時(shí)，可采用其上升沿計(jì)數(shù)脈沖，否則易出問題。實(shí)際接線時(shí)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(jìn)制計(jì)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(jì)數(shù)器：</b></p><p>　　時(shí)間計(jì)數(shù)單位由“時(shí)”計(jì)數(shù)、“分”計(jì)數(shù)和“秒”計(jì)數(shù)三部分組成。</p><p>　　“分”計(jì)數(shù)和“秒”計(jì)數(shù)單位為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需要兩位十進(jìn)制計(jì)數(shù)

24、器，可以先級(jí)聯(lián)成100進(jìn)制，再找出歸零信號(hào)實(shí)現(xiàn)60進(jìn)制。</p><p>　　可以直接用歸零信號(hào)作為“秒”向“分”或者“分”向“秒”計(jì)數(shù)一樣，都是按自然態(tài)序計(jì)數(shù)，所以組成“時(shí)”計(jì)數(shù)器的兩個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器必須先級(jí)聯(lián)為100進(jìn)制，再找出歸零信號(hào)實(shí)現(xiàn)24進(jìn)制。 </p><p>　　以下是“秒”計(jì)時(shí)電路，“分”計(jì)時(shí)電路，“時(shí)”計(jì)時(shí)電路的連接圖。兩個(gè)4518級(jí)聯(lián)后顯示為8421BCD碼，且異步清零，

25、所以要顯示六十進(jìn)制則高位為0110，低位為0000，秒電路和分電路一樣，時(shí)電路為高位0010，低電位為0100.。</p><p>　　圖3-8 秒計(jì)數(shù)電路（60進(jìn)制）---4518連接</p><p><b>　　圖3-9</b></p><p>　　圖3-10 分計(jì)數(shù)電路（60進(jìn)制）---4518連接</p><p&

26、gt;<b>　　圖3-11</b></p><p>　　圖3-12 小時(shí)計(jì)數(shù)電路（24進(jìn)制）---4518連接</p><p><b>　　圖3-13</b></p><p>　　3.4譯碼顯示電路：</p><p>　　“時(shí)”“分”“秒”計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)，需要經(jīng)過譯碼顯示電路，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(yáng)數(shù)碼管的兩個(gè)com端都接Vcc;</p><p>　　共陰極數(shù)碼管的兩個(gè)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(shí)要將顯示譯碼譯碼器RBI或EL（第五引腳）接為高電平，在實(shí)際接線時(shí)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(shí)電路：</b></p><p>　　當(dāng)重新接通電源或走時(shí)出現(xiàn)誤差使得電子時(shí)鐘的指示數(shù)值同實(shí)際時(shí)間不相符時(shí)，應(yīng)予以校準(zhǔn)。通常，校正時(shí)間的方法是：首先截?cái)嗾５挠?jì)數(shù)通路，然后再進(jìn)行人工觸發(fā)計(jì)數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號(hào)加到需要校正的計(jì)數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉(zhuǎn)入正常的計(jì)數(shù)狀態(tài)即可。</p><p>　　校“時(shí)”電路的基本原理就是將“秒”信號(hào)直接引入“時(shí)”計(jì)

30、數(shù)器，切斷“分”向“時(shí)”的進(jìn)位信息，讓“時(shí)”計(jì)數(shù)器快速計(jì)數(shù)，在“時(shí)”計(jì)數(shù)器達(dá)到正確的數(shù)字后，再切斷“秒”信號(hào)，讓“時(shí)”計(jì)數(shù)器恢復(fù)正常工作。</p><p>　　在?！皶r(shí)”時(shí)，“分”和“秒”計(jì)數(shù)器可以設(shè)置為停止計(jì)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(hào)直接進(jìn)入“分”計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖。這樣，可使分計(jì)數(shù)其快速計(jì)數(shù)。</p><p&g

31、t;<b>　　要求：</b></p><p>　　“秒”計(jì)數(shù)停止計(jì)數(shù)或清零</p><p>　　“分”計(jì)數(shù)器不能向“時(shí)”計(jì)數(shù)器送進(jìn)位信息。</p><p>　　校“時(shí)”、?！胺帧焙?jiǎn)單參考電路如圖3-12所示：</p><p>　　圖3-16 校時(shí)與校分參考電路</p><p><b>

32、;　　3.6整點(diǎn)報(bào)時(shí)：</b></p><p>　　多功能電子時(shí)鐘顯示整點(diǎn)時(shí)能及時(shí)報(bào)時(shí)，每當(dāng)分和秒計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到59分51秒時(shí)，驅(qū)動(dòng)音箱電路，在十秒內(nèi)自動(dòng)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(shí)刻為整點(diǎn)時(shí)刻。</p><p>　　以下是整點(diǎn)報(bào)時(shí)的兩個(gè)參考電路，如圖3-13,3-14所示。</p><p

33、>　　圖3-17 整點(diǎn)報(bào)時(shí)參考電路之一</p><p>　　圖3-18 整點(diǎn)報(bào)時(shí)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(shí)，應(yīng)分模塊連線和調(diào)試，一步一步進(jìn)行；</p>

34、;<p>　　例1：用一個(gè)指示燈可以測(cè)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(cè)試顯示和譯碼電路；用四個(gè)并排的指示燈可以測(cè)試計(jì)數(shù)電路；</p><p>　　例2：先連接好個(gè)位的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，電路工作正確后再接十位的計(jì)數(shù)器。兩者都正常后再將60進(jìn)制計(jì)數(shù)器連接起來(lái)；</p><p>　　采用這種步步為營(yíng)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(shí)鐘實(shí)現(xiàn)了基本的計(jì)時(shí)功能，秒針從1跳到60后向分針進(jìn)一位，分針從1跳動(dòng)60后向時(shí)針進(jìn)一位，時(shí)針從0跳到24后歸零。如果加上校時(shí)，整點(diǎn)報(bào)時(shí)，電路就復(fù)雜一點(diǎn)。</p><p>　　以下是本次課程設(shè)計(jì)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(huì)</b></p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)了自己很多的不足，知識(shí)有很多漏洞，看到了自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是比較缺乏，理論聯(lián)系實(shí)際的能力還急需提高。從確定設(shè)計(jì)課題到具體設(shè)計(jì)，從理論到實(shí)踐，在幾天的時(shí)間里，可以說是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多東西，同時(shí)不僅可以鞏固以前所學(xué)的知識(shí)。

37、通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了實(shí)際動(dòng)手操作的重要性。剛開始時(shí)，是一片茫然，經(jīng)過老師的講解之后覺得很簡(jiǎn)單，但當(dāng)自己真正動(dòng)手時(shí)還是不知如何下手，后來(lái)經(jīng)過自己的努力學(xué)習(xí)、實(shí)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(shí)踐的相結(jié)合的重要性：只有理論知識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，才能學(xué)以致用，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。</

38、p><p>　　團(tuán)結(jié)互助的重要性：每個(gè)人的能力和精力都是有限的，在設(shè)計(jì)的過程中難免會(huì)遇到很多問題，比如我自己就對(duì)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(jì)我受益匪淺。一方面鞏固、提高了自己的專業(yè)知識(shí)培養(yǎng)了基本的實(shí)際應(yīng)用能力。另一方面也懂得了團(tuán)結(jié)互助等基本的做人道理。</p><p><b>　　參

39、考文獻(xiàn)</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(shí)例，國(guó)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></