电子技术综合设计报告数字钟设计4毕业设计 精品.docx

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年月

电子技术综合设计任务书

学生姓名

设计日期：

设计专题：

电子技术综合设计

设计题目：

多功能数字钟

设计内容和要求：

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555设计CP脉冲源（f=1KH）

④具有系统校准功能

2.整体电路原理图

60秒、60分、24小时----计数、译码、显示电路

3.EWB仿真图

60秒、60分、24小时----计数、译码、显示电路

4.设计原理图

用PROTEL99设计原理图

5.设计PCB版图

用PROTEL99设计PCB板图

6.功能扩展要求

设计：

①定点报时功能②12小时归1计数电路

指导教师签字：

年月日

摘要：

从古到今，时间与每个人都密切相关，或多或少都受影响。

为了更好的规划时间，就要对时间有一个度量，这就是钟表。

数字钟以其显示时间的直观性、走时准确性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，给人们带来极大的方便。

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。

本次课程设计为多功能数字电子钟，由信号发生器、CC4518组成“时、分、秒”计数器、CC4511译码器及LC5011（共阴极）数码显示电路、校时电路、整点报时电路等。

数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。

秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用555构成的振荡器来实现。

将标准秒脉冲信号送入“秒计数器”。

用CC4518双四位BCD同步加计数器设计60进制，24进制计数器以实现60秒、60分、24小时归0的计数电路，CC4518为双位计数器，所以每个计数器分为十位和个位两部分，当秒计数器计数到60时向分计数器进位同时秒计数器归零，分计数器向时计数器工作原理同秒计数器，当时计数器计数到24时归零。

利用CC4511七段译码驱动/锁存器及LG5011AH数管设计译码及显示电路将时间的以显示。

关键字：

CC4518（计数）、CC4511（译码）、LG5011AH（数码管显示）、555定时器

目录

1绪论……………………………………………………………………5

1.1电子技术综合设计性质………………………………………………5

1.2综合设计主要特点……………………………………………………5

1.3综合设计目的…………………………………………………………5

2数字钟电路的设计……………………………………………………7

2.1方案图…………………………………………………………………7

2.2器件选择………………………………………………………………7

2.3技术指标………………………………………………………………7

3数字钟电路设计………………………………………………………8

3.2秒脉冲发生器设计……………………………………………………8

3.2.1NE555芯片介绍………………………………………………………………8

3.2.2NE555构成多谐振荡器………………………………………………………8

3.3秒、分、小时计数电路………………………………………………10

3.3.1CC4518双BCD同步加法计数器……………………………………………10

3.3.2用CC4518构成60进制、24进制计数单元电路…………………………11

3.4译码显示电路…………………………………………………………12

3.4.1CC45117段锁存/译码/驱动器……………………………………………12

3.4.2LC5011-11LED/7段（共阴极）数码管……………………………………13

3.5校时电路………………………………………………………………14

3.6扩展功能………………………………………………………………14

3.6.1闹时功能………………………………………………………………………14

3.6.2定时报时功能…………………………………………………………………15

4、实验总结………………………………………………………………16

4.1实验中遇到的问题及解决方法………………………………………16

4.1.1EWB仿真中的问题及解决方法………………………………………………16

4.1.2PROTEL设计电路中的问题及解决方法……………………………………16

4.1.3焊接中问题及解决方法………………………………………………………16

4.2实验体会………………………………………………………………17

5、参考文献………………………………………………………………18

6、附录……………………………………………………………………19

6.1数字钟电路原理图……………………………………………………19

6.2系统整体仿真图………………………………………………………20

6.3数字钟电路Protel设计图……………………………………………21

6.4印刷电路板的元件分布图……………………………………………22

6.5印刷电路板的布线图…………………………………………………22

6.6元器件清单……………………………………………………………23

6.712归1计数电路………………………………………………………24

6.7扩展作业—篮球24秒倒计时…………………………………………24

6.7.174LS192计数器…………………………………………………………………24

6.7.224倒计时电路设计及仿真………………………………………………………25

1、绪论

1.1电子技术综合设计性质

电子技术综合设计是在学完《模拟电子术》《数字电子技术》课程之后，安排的实践教学环节。

使学生能综合运用所学知识，进行实际电子线路的设计、装接、调试等。

*通过完成一个课题的电路设计、理论计算及实验调试任务，巩固和加深电子技术课程中所学理论知识和实验技能。

在实践中提高分析问题、解决实际问题的能力，为今后的毕业设计、工程实践打下一定基础。

1.2综合设计主要特点

1、不同于平时的习题

作习题主要是为了加深对课堂上讲解知识的理解，题目内容涉及面较单一，在给定的理想化的条件下，经过抽象加工后，不难得出标准答案。

而电子技术综合设计任务，多是实际的“模拟”或“数字”电路装置，它涉及的知识多而广，没有固定的答案，只能从实际出发，通过调查研究，查询资料，方案比较，设计计算得到比较好的设计方案后，再通过实验调试，使理论设计逐步完善，最后达到实际要求。

2、不同于一般的基础实验

基础实验着重点是放在验证基本理论和电路性能上，通过实验只能初步了解电路实验的步骤和基本方法，熟悉常用电子仪器设备的使用方法。

而电子技术综合设计，正是为学生创造一个动脑又动手，独立开展电路设计、调试的机会。

可以运用实验手段检验理论设计中的问题所在，又可运用学过的知识，指导电路调试工作，使电路更加完善。

3、不同于毕业设计

毕业设计是培养工科学生的最后一个教学环节，它要求学生综合运用公共基础课、专业基础课和专业课的知识，去解决工程实际问题；完成工程技术人员必须具有的基本能力的训练；从题目的广泛和深度上，毕业设计比电子技术综合设计要难。

4、电子技术综合设计

围绕一门课程内容做综合性的训练，题目虽出自实际电路，但比较简单，比较定型，一般不是真实的生产、科研任务，基本上是有章可循。

着眼点是让学生开始从理论学习轨道引向实际方面。

把过去熟悉的定性分析，定量计算方法与工程估算，实验调整等手段结合起来。

逐步掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施办法。

使理论和实际有机结合，真正实现由知识向智能的转化。

锻炼分析问题、解决电路实际问题的本领。

1.3综合设计目的

1、巩固和加深对电子线路基本知识的理解，提高学生综合运用电子技术课程所学知识的能力，使理论和实际有机结合，真正实现由知识向智能的转化。

2、培养学生根据课题需要选学参考书，查阅手册和文献资料的自学能力。

通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己分析问题、解决问题的能力。

3、通过实际电路的设计方案的分析比较、参数计算、元件选取，安装调试等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。

4、掌握常用仪器设备的正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法，提高动手能力。

5、能按设计任务书的要求，编写设计说明书，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路图。

6、培养严肃认真的工作作风和科学态度，发扬团队精神。

2、数字钟电路的设计

2.1方案图

图2-1方案图

2.2器件选择

计数电路：

用CC4518计数器

译码电路：

用CC4511译码器

显示电路：

用LG5011AH共阴数码管

秒脉冲信号发生器：

①用555构成多谐振荡器；②选用32768Hz的晶振构成振荡电路，然后经过CD4060的14级分频分出2Hz，再经过CD4040的2分频分出秒脉冲。

、

2.3技术指标

①基本功能

实现60秒、60分、24小时的计数、译码、显示；

具有校准功能；

自带秒脉冲信号发生器

②扩展功能

定时控制（时间自定）

仿广播电台整点报时

触摸报整点时数

自动报整点时数

③提高功能

小时的计数要求为“12归1”

3、数字钟电路设计

3.1原理框图

图3-1数字钟的原理框图

3.2秒脉冲发生器设计

3.2.1NE555芯片介绍

表3-1引出端功能符号说明

符号

功能

符号

功能

低触发端

阀值端

输出

放电端

复位

控制电压

图3-2NE555管脚图

3.2.2NE555构成多谐振荡器

1、NE555构成多谐振荡器原理图

NE555构成多谐振荡器原理（如图3-3），其中R1、R2和电容C为外接元件。

多谐振荡器无外部信号输入，却能输出矩形波，其实质是将直流形式的电能变为矩形波形式的电能。

图3-3多谐振荡电路原理图

2、多谐振荡器的特点

（1）不需外触发的自激振荡器；

（2）无稳定状态，均为暂稳态；

（3）矩形波中含有丰富的高次谐波，习惯称多谐振荡器。

3、工作原理

（1）Vcc通过R1、R2向C充电,在VC没有充电到2VCC/3之前,Vo保持1不变。

（2）当VC＝2VCC/3时→Vo由1翻转为0。

→T导通，→电容C经R2、T放电。

（3）当Vc降至VCC/3时，使得→Vo回到1，→T截止，→电容C再充电，进入循环

图3-4多谐振荡器电路图3-5多谐振荡器波形

4、参数计算

电容C充电时，暂稳态持续时间：

电容C放电时，暂稳态持续时间：

输出脉冲的周期为：

频率为：

表3-2数据的选取及所得结果

元件参数

结果

R1=428.5KΩ

R2=500KΩ

C1=0.01μF

C2=1μF

tw1=0.65s

Tw2=0.35s

T=1s

f=1HZ

5、误差计算

由以上公式此可知，改变

、

和电容C的值，便可改变矩形波的周期和频率。