电子设计与实训课程设计直流稳压电源和多功能数字钟.docx

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电子设计与实训课程设计直流稳压电源和多功能数字钟

黄石理工学院

电气与电子信息学院

《电子设计与实训课程设计任务书》

专业班级：

实训时间：

二周/班

分组情况：

每组1～2人

指导老师：

（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，小时计时要求为“24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。

（四）实训报告：

不少于5000字，A4幅面，统一复印封面和任务书。

①封面、实训任务书

②实训报告目录及摘要

③直流稳压电源的功能及原理论述（电路原理图）

④数字钟功能及原理论述（系统组成框图、电路原理图）

⑤各模块的功能，原理，器件选择

⑥结果分析

⑦实训小节

⑧附录----参考文献

（五）时间安排：

第1周：

直流稳压电源及撰写实训报告；

第2周：

多功能数字钟的安装与调试。

（六）主要设备及器件:

电气与电子信息工程学院

课程设计报告

设计：

　电子设计与实训课程设计

　　　专业名称：

　　电气工程及其自动化　　　

班级：

　　　学　　号：

姓名：

指导教师：

设计时间：

2009.12.14—2009.12.25

设计地点：

K2—电子实习

（2）室

课程设计目录

一、封面

二、目录

三、设计任务书

四、数字钟的设计与制作

1、设计目的

2、设计要求

3、设计所需器材及工具

4、设计方案及论证

1设计逻辑框图及原理方框图

2“秒脉冲信号发生器”的设计、原理图，芯片引脚排列图及功能表

3秒计数、译码/驱动及显示部分的设计

4分计数、译码/驱动及显示部分的设计

5时计数、译码/驱动及显示部分的设计

6分时校准电路的设计

5、焊接技术及安装工艺

6、调试步骤及故障排除

7、附图

五、稳压电源的设计与制作

1、设计目的及要求

2、设计所需的器材及工具

3、设计内容及步骤

1设计逻辑框图及电路原理图

2常用电子仪表的使用及注意事项

3常用电子元器件的认识及测量

4通电调剂及故障排除

六、设计小结

七、设计参考资料

数字钟的设计与制作

一、设计目的

通过设计与实践，制作出具有准确显示小时、分、秒的数字钟，且可以校时。

二、设计要求

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，小时计时要求为“24翻1”，分和秒的计时要求为60进位，要有校正时间电路。

三、设计所需器材与工具

主要工具及附加材料：

电烙铁、烙铁架、焊锡丝、松香、导线、绝缘胶布、透明胶带、镊子、钳子、数字万用表、吸锡器、剥线钳、一字起子一套等等。

四、设计方案论证

1、设计逻辑图及原理方框图

逻辑框图原理方框图

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。

2、“秒脉冲信号发生器”的设计、原理图、芯片引脚排列图及功能表

“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、R2为100K的电阻C1为4.7F、C2为0.01F的电容，Vcc为+5V电源,GND接地。

“脉冲信号发生器”是采用“555”定时器，所以下图为555芯片的引脚图及功能表。

3、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芯片具有见附图中图①部分

译码/驱动及显示部分的设计

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，以下即为分计数器的设计原理图。

见附图中图②部分

译码/驱动及显示部分的设计

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。

①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。

导线间距小于0.1mm将无法进行蚀刻过程，因为如果蚀刻液在狭小的空间内不能有效扩散，就会导致部分金属不能被蚀刻掉。

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②如果导线宽度小于0.1mm，在蚀刻过程中将会发生断裂和损坏。

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③焊盘尺寸比孔的尺寸至少应大0.6mm。

eLcP.;Z ④合理放置较小元器件，以使其不会被较大的元器件遮盖。

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⑤阻焊剂的厚度应不大于0.05mm。

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⑥丝网印制标识不能和任何焊盘相交。

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⑦电路板的上半部应该与下半部一样，以"TAr\;[ 达到结构对称。

因为不对称的电路板可能会变弯曲。

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（2）、以下所列限制条件决定了板面的设计方法:

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①用于产品原版胶片的翻拍照相机尺寸性能;]?

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②原图制表尺寸;w`6qT3v 

③最小的或最大的电路板操作尺寸;nmp（%;

④钻孔精度;NvWwj%6] 

⑤精良线形蚀刻设备。

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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，且电压稳定，能够使数字钟正常运行

数字万用表由于具有测量精确、取值方便、功能齐全等优点，因此深受无线电爱好者的欢迎、最普通的数字方用表一般具有电阻测量、通断声响检测、二极管正向导通电压测量。

交流直流电压电流测量、三极管放大倍数及性能测量等。

有些数字万用表则增加了电容容量测量、频率测量、温度测量、数据记忆及语音报数等功能，给实际检测工作带来很大的方便。

但是，数字方用表由于使用不当，在实际检测时易造成表内元件损坏，产生故障。

本人根据在课程设计中造成数字万用表损坏的实际情况，总结出数字万用表在使用中的注意事项如下：

数字万用表损坏在大多数情况下是因测量档位错误造成，如在测量交流市电时，测量档位选择置于电阻挡，这种情况下表笔一旦接触市电，瞬间即可造成万用表内部元件损坏。

因此，在使用万用表测量前一定要先检查测量档位是否正确。

在使用完毕，将测量选择置于交流750V或者直流1000V处，这样在下次测量时无论误测什么参数，都不会引起数字万用表损坏．

    有些数字万用表损坏是由于测量的电压电流超过量程范围所造成的．如在交流20V档位测量市电，很易引起数字万用表交流放大电路损坏，使万用表失去交流测量功能。

在测量直流电压时，所测电压超出量量程，同样易造成表内电路故障。

在测量电流时如果实际电流值超过量程，一般仅引起万用表内的保险丝烧断，不会造成其它损坏。

所以在测量电压参数时，如果不知道所测电压的大致范围，应先把测量档置于最高档，通过测量其值后再换档测量，以得到比较精确的数值。

如果所要测量的电压数值远超出万用表所能测量的最大量程，应另配高阻测量表笔。

如检测黑白彩电的第二阳极高压及聚焦高压。

      多数数字万用表的直流电压上限量程为1000V，因此测量直流电压时，最高电压值在1000V以下，一般不会损坏万用表。

如果超出1000V，则很有可能造