数字钟课程设计多功能数字钟电路的设计直流稳压电源的设计Word下载.docx

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课题名称

多功能数字钟电路的设计/直流稳压电源的设计

学生姓名

学号

xxxxxxxxxxx

课程设计答辩记录

（1）简述校时电路的工作原理：

校时控制电路有三级CMOS门电路和三只开关（K1~K3）组成，分别用以实现对时，分，秒的校准。

开关选择有正常和校时两档。

开关在正常位置是，设定电路为低电平0，时，分，秒计数器正常计时。

当进行时校准时，将开关K1断开，秒信号送入时个位计数器进行快速计数，同时将分计数器置0。

在时调到需要的数字后合上开关K1，此时，由于非门1输出的秒脉冲被切断，计时器便继续工作。

分校准与时校准步骤相同，秒信号通过与非门2送入分的个位计数器。

在进行分校准时，秒计时电路置0，当分调到需要的数字后合上开关K2，时针便按校时后的时间计数。

（2）如何利用4518芯片实现12进制计数器

4518为集成十进制计数器，内部含有两个独立的十进制计数器，两个计数器可以单独使用，也可级联起来扩大其计数范围。

成绩评定依据

8考勤

7答辩、报告

6实物制作

分数

最终评定成绩

指导教师签字：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　年月日

电子技术课程设计任务书

2011～2012学年第一学期

xxxxxxxxx工作部门：

电气与电子信息工程学院

一、课程设计题目：

二、课程设计内容（含技术指标）：

①拟定多功能数字钟和直流稳压电源的组成框图，要求实现电路的基本功能，使用的器件少，成本低；

②画出数字钟和直流稳压电源的主体电路逻辑图；

③测试多功能数字钟的逻辑功能，同时满足基本功能与扩展功能的要求；

④设计并安装各单元电路，要求布线整齐、美观，便于级联与调试；

三、进度安排

序号

名称

时间

1

掌握相关电子线路工程技术规范及其安全用电技术规程

一天

2

掌握常用电工电子仪表的认识及使用

3

掌握常规电子元器件的认识、选择及使用

半天

4

根据多功能数字钟电路的工作原理设计电路图

5

学会借用电子线路CAD正确绘制电路图；

6

掌握电子器件的安装工艺及焊接技术

7

掌握多功能数字钟电路的安装与调试

8

根据直流稳压电源电路的工作原理设计电路图

9

了解电子电路板的制作过程

10

学习电路原理图及印制电路板图的读图方法

11

掌握直流稳压电源电路的安装与调试

12

书写电子技术课程设计报告

四、基本要求

1.基本功能：

要求设计出+5V的直流稳压电源。

数字钟要求以数字形式显示时、分、秒的时间。

小时计数器的计时要求为“12翻1”，要求具有手动校时功能。

2.扩展功能：

定时控制，其时间自定；

仿广播电台正点报时，自动报整点时数或触摸报整点时数（主要体现在理论知识上进行电路设计）。

（一）实训题目:

直流稳压电源和多功能数字钟。

（二）实训目的:

1、巩固和加深学生对模拟电子技术，数字逻辑电路等课程基本知识的理解，综合运用课程中所学到的理论知识去独立完成一个实际课题。

2、根据课程需要，通过查阅手册和文献资料，培养学生独立分析和解决实际问题的能力。

3、通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选用元气件，通过电路组装，调试和检测环节，掌握电路的分析方法和设计方法。

4、熟用常用电子元气件的类型和特性，并掌握合理选用原则。

5、掌握电路图、PCB图的设计方法，学会电路的安装与调试。

6、掌握常用仪器、仪表的正确使用方法，学会电路整机指标的测试方法。

（三）实训要求

1、数字钟的功能要求：

准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间，小时时要求为“12翻1”，分和秒的计时要求为60进位，要有校正时间电路。

2、直流稳压电源的功能要求：

输入220V交流电压，输出+5V直流电压。

一、整体方案原理框图

1、直流稳压电源

直流稳压电源主要包括4个部分，电源变压器，整流电路，滤波器，稳压电路。

2、数字钟

设计框图

由上图的总体结构图可知，该设计大概可以分部分：

秒脉冲产生部分、计数部分、显示部分、校时部分。

在秒脉冲产生部分中，可以用振荡器或者555定时器予以实现，为了保证准确性，优先选用振荡器，但是由于个人技术问题，我们选用了555定时器来产生秒脉冲；

在计数电路中，我们采用CD4518计数器，4518为双BCD同步加法计数器。

在显示部分，我们采用CD4511芯片结合数码管来实现。

最后的校时部分用四2输入与非门的CD4011芯片结合瓷片电容来完成。

二、单元电路设计

1、直流稳压电源的设计

2、秒脉冲信号的设计

“秒脉冲信号发生器”的设计原理图

振荡器是数字钟的核心部分。

振荡器的稳定性及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，一般来说555产生出来的秒脉冲不太稳定，但是由于某种原因，本实验采用555定时器。

其中要求R1为168K、R2为68K的电阻，C1为4.7F、C2为0.01F的电容，Vcc为+5V电源,GND接地。

振荡器是数字钟的核心部分。

其中要求R1为168K、R2为68K的电阻C1为4.7F、C2为0.01F的电容，Vcc为+5V电源,GND接地。

555定时器的功能主要由两个比较器决定。

两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。

在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器A1的反相输入端的电压为2VCC/3，A2的同相输入端的电压为VCC/3。

若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器A2的输出为1，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。

如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则A1的输出为1，A2的输出为0，可将RS触发器置0，使输出为0电平。

3、时钟电路的设计

（一）秒计数、译码/驱动及显示部分的设计

众所周知，秒、分、时分别为六十、六十、二十四进制（十二进制亦可）计数器那么“秒”和“分”计数器用两块十进制计数器级连来实现，它们的个位为十进制，十位为六进制，这样，符合人们通常计秒数的习惯。

“时”计数也用两个十进制集成块，只是做成二十四进制，上述计数器均可用反馈清零法来实现。

秒计数采用两个数码管、两个CD4511和一个CD4518来实现，将“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，进位脉冲最终用CD4081的一个与门来实现。

而CD4511芯片具有锁存\译码\驱动的功能，可以外接电阻驱动七段口LED数码管显示出来，以下即为秒计数器的设计原理图。

见附图中图①部分

（二）分计数、译码/驱动及显示部分的设计

分计数和秒计数的原理差不多，也是采用两个数码管、两个CD4511和一个CD4518来实现，将“秒”计数器的进位脉冲送入“分”计数器，每累计60分发出一个“时”脉冲信号，该信号将作为“时”计数器的时钟脉冲，进位脉冲最终用CD4081的又一个与门来实现，同样是采用CD4511来驱动七位LED数码管显示出来，分计数器的设计原理图与秒计数器的设计原理图相同。

见附图中图②部分

（三）、时计数、译码/驱动及显示部分的设计

时计数和分计数的原理差不多，也是采用两个数码管、两个CD4511和一个CD4518来实现，将“分”计数器的进位脉冲送入“时”计数器，但是是计数器采用的是24进制、且不需要进位脉冲，同样是采用CD4511来驱动七位LED数码管显示出来，以下即为分计数器的设计原理图。

见附图中图③部分

其中秒、分、时计数器都用到芯片CD4511、CD4518、CD4081和数码管，下面就针对秒、分、时的设计原理来介绍这些芯片的引脚及功能。

数码管是数字钟的显示部分，由七段LED和一个点构成，其引脚图如下

②CD4511是BCD锁存/7段译码器/驱动器，常用的显示译码器件，MAX7219和他功能差不多。

CD4511引脚功能：

BI：

4脚是消隐输入控制端，当BI=0时，不管其它输入端状态是怎么样的，七段数码管都会处于消隐也就是不显示的状态。

LE：

锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。

LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。

LT：

3脚是测试信号的输入端，当BI=1，LT=0时，译码输出全为1，不管输入DCBA状态如何，七段均发亮全部显示。

它主要用来检测数7段码管是否有物理损坏。

A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。

a、b、c、d、e、f、g：

为译码输出端，输出为高电平1有效。

③CD4518是十进制双BCD同步加法计数器，内含两个单元的加计数器，下图为CD4518的引脚图及功能表。

CD4518/CC4518是二、十进制（8421编码）同步加计数器，内含两个单元的加计数器，其功能表如真值表所示。

每单个单元有两个时钟输入端CLK和EN，可用时钟脉冲的上升沿或下降沿触发。

由表可知，若用ENABLE信号下降沿触发，触发信号由EN端输入，CLK端置“0”；

若用CL℃K信号上升沿触发，触发信号由CL℃K端输入，ENABLE端置“1”。

RESET端是清零端，RESET端置“1”时，计数器各端输出端Q1～Q4均为“0”，只有RESET端置“0”时，CD4518才开始计数。

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CD4518采用并行进位方式，只要输入一个时钟脉冲，计数单元Q1翻转一次；

当Q1为1，Q4为0时，每输入一个时钟脉冲，计数单元Q2翻转一次；

当Q1=Q2=1时，每输入一个时钟脉冲Q3翻转一次；

当Q1=Q2=Q3=1或Q1=Q4=1时，每输入一个时钟脉冲Q4翻转一次。

这样从初始状态（“0”态）开始计数，每输入10个时钟脉冲，计数单元便自动恢复到“0”态。

若将第一个加计数器的输出端Q4A作为第二个加计数器的输入端ENB的时钟脉冲信号，便可组成两位8421编码计数器，依次下去可以进行多位串行计数。

4、校时控制电路的设计

分时校准电路的原理是一样的。

均是采用瓷片电容103和与门电路用开关来实现的，具体电路图如下。

平常计时状态下，开关处于断开状态，当需要校时时，按下开关，瓷片电容则放电，CD4011的引脚1、2是低电平，3引脚输出高电平，此时8引脚送入时钟脉冲，则10输出低电平，那么4输出一定是高电平，而且这个高电平被送入CD4518的1号时钟引脚，此时“分”必定加1，同理，若连续按下开关则“分”就会连续加1，即完成分校时。

时校时电路的原理和分校时是一样的，不多做解释。

5、数码管显示电路的设计

用CD4511和CD4518配合数码管组成一个一位计数显示电路，如下图所示：

若要多位计数，只需将计数器级联，每级输出接一只CD4511和LED数码管即可。

所谓共阴LED数码管是指7段LED的阴极是连在一起的，在应