数字钟论文1电子技术综合设计 毕业设计 精品.docx
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数字钟论文1电子技术综合设计毕业设计精品
中国矿业大学徐海学院
电子技术综合设计
姓名：
李昕学号：
22060669
专业：
理工提高06-2（信息工程）
题目：
简易数字钟
专题：
电子技术综合设计
指导教师：
毕文艳
设计地点：
电工电子实验室时间：
年月
电子技术综合设计任务书
学生姓名李昕专业年级理工提高06-2学号22060669
设计日期：
2008年月日至2008年月日
设计题目：
电子技术综合设计
设计专题题目：
简易数字钟
设计主要内容和要求：
1.主要内容：
①用CC4518双四位BCD同步加计数器设计60秒、60分、24小时归0
的计数电路；
②用CC4511七段译码驱动/锁存器及LG5011AH共阴数码管设计译码及显示电路（数码管需加限流电阻）；
③用脉冲开关设计校准功能；
④用32768Hz晶振构成秒脉冲信号发生器，（32768Hz脉冲需经过CD4060的14级分频得到2Hz脉冲，再经过CD4040的2分频得到秒脉冲。
2.整体电路原理图
60秒（60分）及24小时------计数、译码、显示（4路）
用8K复印纸手工画
3.EWB仿真图
60秒、60分、24小时------计数、译码、显示（6路）
计算机打印
4.设计原理图
用PROTEL99设计原理图并打印。
5.设计PCB版图
用PROTEL99设计PCB板并打印。
6.功能扩展要求
设计：
①整点报时功能②12小时归1计数电路
指导教师签字：
摘要
在当代繁忙的工作与生活中，时间与我们每一个人都有非常密切的关系，每个人都受到时间的影响。
为了更好的利用我们自己的时间，我们必须对时间有一个度量，因此产生了钟表。
数字钟以其显示时间的直观性、走时准确性已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧院、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。
由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。
钟表的发展是非常迅速的，从刚开始的机械式钟表到现在普遍用到的数字式钟表，即使现在钟表千奇百怪，但是它们都有一种基本功能——计时功能，只是工作原理不同而已。
作为一种计时工具，数字钟的基本组成部分离不开计数器，在控制逻辑电路的控制下完成预定的各项功能。
关键词：
数字钟，计数，译码，显示，石英晶振，555定时器，RS触发器，数据选择器
1系统概述………………………………………………………………………………1
1.1系统设计思路……………………………………………………………………1
1.2设计方案与论证………………………………………………………………..1
1.2.1总体方案框图………………………………………………………………1
1.2.2原理示意图………………………………………………………………....1
1.2.3元件选择……………………………………………………………………1
2硬件电路设计………………………………………………………………………..3
2.1硬件电路组成框图……………………………………………………………..3
2.2各部分硬件电路设计…………………………………………………………3
2.2.1译码/显示模块电路………………………………………………………...3
2.2.2计数模块电路………………………………………………………………5
2.2.3年、月、日、星期计数电路（扩展）…………………………………………7
2.2.4校准模块电路………………………………………………………………8
2.2.5脉冲模块电路……………………………………………………………….8
2.2.6整点报时模块电路（扩展）………………………………………………10
2.2.7闹钟电路（扩展）…………………………………………………………..11
3系统调试……………………………………………………………………………...13
3.1调试步棸…………………………………………………………………………13
3.2EWB仿真过程中遇到的问题及解决办法…………………………….13
3.2.1遇到的问题………………………………………………………………...13
3.2.2现象分析及排除方法…………………………………………………...…13
3.3Protel仿真过程中遇到的问题及解决办法……………………………..13
3.3.1元件问题…………………………………………...………………………13
3.3.2封装问题…………………………………………...………………………13
4焊接……………………………………………………………………………………..14
4.1核查………………………………………………………………….…………..14
4.2焊接步骤………………………………………...………………….…………..14
4.3说明及注意事项………………………….……………………….…………..14
5结束语………………………………...............……………………………………….15
6参考资料………………………………...............……………………………………16
6.1参考文献…………………………………………………………….………….16
6.2参考网站…………………………………………………………….………….16
7附录…………………………………………………………………………………….17
7.1附录一：
设计原理图…………………………………………………………17
7.2附录二：
EWB仿真图…….……………………………………………………18
7.2.1时、分、秒设计仿真电路
7.2.2年、月、日设计仿真电路
7.2.3数字钟完整设计仿真图
7.3附录三：
Protel仿真图…………………………………………………….19
7.4附录四：
PCB设计版图……………………………………………………….20
7.5附录五：
焊接元件清单………………………………………………………21
1系统概述
1.1系统设计思路
数字钟实际上是一个对标准频率进行计数的计数电路。
由于计数的起始时间不可能与标准时间一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1Hz时间信号必须做到准确稳定，通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。
一个基本的数字钟主要由译码显示器，时、分、秒计数器，校时电路，报时电路和信号发生脉冲电路组成。
分、秒计数器均采用60进制计数，每累计60发出一个脉冲信号，该信号将被送到下一级计数器。
时计数器采用24进制计数；译码显示电路将时、分、秒计数器的输出状态经七段显示译码器译码，通过六位LED七段显示器显示出来。
1.2设计方案与论证
1.2.1总体方案框图
图1.1是根据设计要求给出的总体设计方案框图（软仿真详见附录二）。
图1.1总体设计方案框图
1.2.2原理示意图
根据总体方案框图制定出了基本原理图，详见附录一。
1.2.3元件选择
一、时、分、秒电路的元件选择：
1计数电路：
由于时、分、秒计数电路电路的计数初值都为零，所以可采用不预置初值的计数器CC4518，构成60进制或24进制计数电路，然后进行级联组成秒、分、小时计数；
2译码电路：
由于七段数码管为BCD编码，所以我们采用BCD－7段锁存译码驱动器CC4511组成译码电路；
3显示电路：
采用七段共阴极数码管，每个显示模块由两个数码管组成；
4校准电路：
由于每个机械开关具有抖动现象，所以我们采用RS基本触发器及单刀双掷开关来组成校准电路,每搬动一次开关产生一个计数脉冲,实现校时功能；
5信号发生脉冲电路：
利用CD4060和32768的晶振构成32768hz的信号发生器，然后经过CD4060的14级分频分出2Hz，再经过CD4040的2分频分出1Hz秒脉冲。
二、年、月、日电路元件的选择（扩展）：
①计数/译码电路：
由于年、月、日计数电路的计数初值不为零，所以选用可预置初值的计数器74160，构成年、月、日计数电路；
②数据选择电路：
由于大、小月以及2月的天数不同，所以要对设计的不同的日计数电路进行选择输出，采用74150——16选1数据选择器。
③显示/译码电路、校准电路和信号发生脉冲电路与时、分、秒电路相同。
2硬件电路设计
2.1硬件电路组成框图
根据EWB仿真图以及各模块电路具体设计，进行了Protel仿真，详见附录三。
2.2各部分硬件电路设计
2.2.1译码/显示模块电路
译码/显示模块原理图如图2.1所示
图2.1译码/显示电路原理图
1采用共阴极数码管，数码管的a～f管脚需接限流电阻，以防电流过大烧坏数码管；
2限流电阻计算：
数码管的工作电压为UＤ（手册数据），工作电流为I（手册数据），译码器输出的高电平Ua~g，则限流电阻上的电压应为U－UＤ，电阻阻值：
R＝（Ua~g－UＤ）/I
③CC4511：
7段锁存/译码/驱动器，管脚图，如图2.2所示：
图2.2CC4511管脚图
CC4511功能表：
显示
输入
输出
LE
BI
LT
D
C
B
A
a
b
c
d
e
f
g
0
0
1
1
0
0
0
0
1
1
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消隐
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0
0
0
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0
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消隐
0
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0
0
0
0
0
0
0
锁存
1
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锁存
灯测试
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1
1
1
CC4511功能说明：
1灯测试功能：
LT可检查七段显示器各字段是否能正常发光。
当LT=0时，不论Q0－Q3状态如何，七段全部显示，以检查各字段的好坏；
②消隐功能：
当BI=0时，输出a－b都为低电平，各字段熄灭；
③数码显示：
当BI=1LT=1LE=0，译码器工作，当Ｑ3Ｑ2Ｑ1Ｑ0端输入8421BCD码时，译码器对应的输出端输出高电平1，数码显示相应的数字；
④锁存：
在LE从“0”转换到“1”时，输出显示由输入的BCD码决定。
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