电子综合设计模板.docx

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电子综合设计模板

电子综合设计任务书

学生姓名：

专业年级：

学号：

设计日期：

设计题目：

多功能数字钟

设计要求：

1．主要内容

用CC4518双四位BCD同步加数器设计60秒、60分、24小时归零计时电路；

用CC4511七段译码驱动/锁存器及LG5011AH共阴极数码管设计译码及显示电路（数码管需加限流电阻）

用脉冲开关设计校准功能

用555构成多谢震荡器，实现（f=1HZ）秒脉冲信号发生器

2．整体电路原理图

60秒（60分）及24小时——计数、编码、译码、显示（4路）

用8K纸复印纸手工画

3．EWB仿真图

60秒（60分）及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板图并打印

6扩展功能要求

设计

整点报时功能

12小时归1电路

摘要

1设计说明书

.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

扩展功能

定点报时

闹时控制

仿广播电台整点报时

自动整点报时

提高功能

小时的计数要求为“12归1”

功能要求

主体电路

图1.2.1主体电路思想

扩展电路

图1.2.2

（2）扩展电路

其中在主板电路中的秒脉冲信号发送到扩展电路的分频电路中。

图2.1方案确定构架

图2.3.1

（2）60进制计数单元电路图

工作原理

CC4518技术状态表如右图，由上图得，边为十位计数，右边为个位计数，当个位计数器计到9下个脉冲来时，个位清零并向十位进1，当十位计到6时，Q3Q2为11，Q3Q2相与后为1使清零端工作十位个位同时清零，循环置数。

个位向十位的进位脉冲，需用Q4的下降沿,接EN端。

图2.3.1（3）24进制计数单元电路图

工作原理

根据CC4518管脚排列，如图2.3.1（3），如60进制，左边管脚控制24进制的高位，逢2清零，故经0010输出；右边管脚控制24进制的低位，逢4清零，故经0100输出，两端输出经过与门，左端与右端同时输出2个4时，高电平有效，从与门出来分别接到MRA与MRB端清零。

译码、显示电路

CC4511实现译码

cc4511真值表

图2.4.1cc4511管脚图

（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。

60进制技术、译码、显示单元电路

图2.4.360进制技术、译码、显示单元电路

24进制技术、译码、显示单元电路

图2.4.3

（2）24进制计数、译码、显示电路

校时电路

S1

S2

功能

1

1

计数

1

0

校分

0

1

校时

校时脉冲

功能

1HZ

快校时

单次脉冲

慢校时

定时报时电路

定时报时电路图

工作原理：

74LS273是带有清除端的8D触发器，只有在清除端保持高电平时，才具有锁存功能，锁存控制端为11脚CLK，采用上升沿锁存。

也是一种带清除功能的8D触发器，1D～8D为数据输入端，1Q～8Q为数据输出端，正脉冲触发，低电平清除，而74LS266里面是四个同或门，74LS266的一端连着CC4518的输出管脚，其工作原理为先将时钟调制到用户想要的点数，然后按下开关，74LS273会自动锁存住这一时间，而当时钟下一次运行至这一时间时，三个CC4518会发出高电平信号，连同的74LS273也会发出高电平信号，通过266的同或门后到达74LS21，而74LS21中全是与门，则最终输出高电平，经过三极管，三极管导通，音乐芯片经过扬声器发出声音，达到报时。

VCX由石英谐振器、变容二极管和振荡电路组成,通过控制变容二极管的电压来改变变容二极管的电容，从而“牵引”石英谐振器的频率，以达到频率调制的目的。

二极管与门工作原理

焊接板上的二极管与门电路可以大致表示成以下电路

图2.7.3二极管与门工作电路

这张电路图中，如果A或者B其中一个电压低于0.7V，此时任意一个二极管导通，电压钳位在0.7V，看表就知道，此时F点的输出电压为0.7V，也就是低电平，用0表示，如果当A、B两点的电压都等于3V的时候，此时两个二极和不导通，F点就输出高电平用1表示，F点接到计数器或者其它的元件上

12V是R与D1D2的电源，也为F点提供3.7V的电压

如果你需要F点输出高电平AB两点可接5V正极，如果你需要F点输出低电平，那么就5V负极，F点接你后面的驱动电路。

发光二极管工作原理

发光二极管简称为LED。

由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。

磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。

它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。

发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。

当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。

不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。

当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。

常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。

整流桥部分工作原理

如下图所示

单相桥式整流电路如图1（a）所示，图中Tr为电源变压器，它的作用是将交流电网电压vI变成整流电路要求的交流电压，RL是要求直流供电的负载电阻，四只整流二极管D1～D4接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。

图2.7.5桥式整流原理图

单相桥式整流电路的工作原理可分析如下。

为简单起见，二极管用理想模型来处理，即正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。

在v2的正半周，电流从变压器副边线圈的上端流出，只能经过二极管D1流向RL，再由二极管D3流回变压器，所以D1、D3正向导通，D2、D4反偏截止。

在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压。

其电流通路可用图1（a）中实线箭头表示。

在v2的负半周，其极性与图示相反，电流从变压器副边线圈的下端流出，只能经过二极管D2流向RL，再由二极管D4流回变压器，所以D1、D3反偏截止，D2、D4正向导通。

电流流过RL时产生的电压极性仍是上正下负，与正半周时相同。

其电流通路如图1（a）中虚线箭头所示。

综上所述，桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。

主板电路清单

序号

名称

型号

数量

序号

名称

参数

数量

1

集成芯片

4518

3

9

电解电容

1μf/16v

1

2

4511

6

10

电容

0.01μF

3

3

74ALS00

2

11

电阻

470Ω

42

4

74ALS32

2

12

500KΩ

1

5

74ALS74

2

13

285KΩ

1

6

芯片座

16P

15

14

33KΩ

1

7

数码管

LG5011AH

6

15

微动开关

6*6*6

2

8

脉冲信号源

555

1

16

电路板

扩展板电路清单

序号

名称

型号

数量

序号

名称

型号

数量

1

8D锁存器

74LS273

3

7

复位开关

1

2

同或门

74LS266

5

8

自锁开关

1

3

4输入2与门

74LS21

4

9

喇叭

1

4

芯片座

20P

3

10

音乐片

1

5

14P

9

11

灰排线

20P

1

6

三极管

9013

2

12

电路板

1

3焊接与调试

系统软件仿真、硬件安装、调试遇到的问题

1在EWB模拟仿真中，出现数码管初始不显示0状态，而是从1开始

2在生成PCB板的时候会产生封装错误

3在焊接的副板的时候，会有很多线把焊接孔堵住，而且完成主板和副版的焊接后，用拍向将其连接后主板数码管的分十位不显示进位。

4扬声器焊接完成后不能固定。

问题记录、分析存在的原因

1在EWB中的数码管显示问题是由于脉冲源会提前一个周期到达4518是软件自身的问题缺陷。

可以用D触发器的延迟作用进行校正。

2生成PCB板时产生的封装错误有可能是自己做的封装没有导入library库里，也可能是library库里面的封装没有导出应用，也可能是软件自身问题DIP-X中间的连字符的取舍问题。

3在焊接前没能布置好线的排列，导致一些线穿过焊接孔导致堵塞；数码管不进位可能是焊接时不小心造成短路也可能是芯片问题。

4在焊接前应该用两根废旧电阻腿焊在扬声器的另外一端保持固定。

说明排除方法和效果

1利用D触发器或门的串联，如图3.3所示，当秒脉冲信号进入D触发器时，D端接搞电平，Q`端发出电平，而从D触发器出来的信号也是高电平。

通过或门，相当于不影响4518清零，则此时D触发器起到一个延迟作用，则会使数码管在初始状态下显示是“0”而非是“1”。

图3.3校正后的电路图

2当完成PCB原理图并经过ERC检查无误进行updatePCB时，检查出现封装问题，则先检查自己画的封装是否已经导入library库文件中，在生成PCB之前，在browse下拉字菜单中选中libraries，然后点击add，在安装目录下的library文件夹中找到PCB/genericfootprint/generalIC.ddb这个文件，将此文件导入后重新updatePCB即可。

3如果导线将焊接口堵住可以先设计一下导线的路线，尽量避免从焊接口的上方走，在完成主板和副版的焊接时出现的分的十位没有进位的现象经仔细检查后确定是因为焊接点短路造成。

重新进行焊接，保持焊接点整洁问题得到解决。

4在焊接前应该用两根废旧电阻腿焊在扬声器的另外一端保持固定。

参考文献

【1】曹国清.数字电路与逻辑设计.徐州：

中国矿业大学，1998

【2】谢自美.电子线路设计·实验·测试.武汉：

华中科技大学，2000

【3】华成英.模拟电子技术第4版.北京：

清华大学

附录1

数字钟电路原理图

附录2

数字钟电路Protel设计图

附录4

印刷电路板布线图

实验心得

为期两周的电子技术综合设计课程，我学到了很多很多，通过这次对数字电子钟的设计作，让我了解了电路设计的基本步骤，也让我了解了关于数字钟的原理与设计理念，要设计一个电路先进行软件模拟仿真再进行实际的电路制作。

但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。

实验中遇到的问题及解决方法

在实验过程中，时分秒的个位部分的初始值是1，与实验本意相违背，通过在进位部分加晶闸管，利用晶闸管的PNP,NPN导通经过一次脉冲后断开的原理，解决了此问题。

在焊接过程中，由于没有注意豁口方向，导致电路连接错误，使数字钟无法正常工作。

注意芯片豁口方向，以豁口为标准，靠近豁口方向芯片左下角拐角为1依次确定拐角。

由于在焊接过程中线路较复杂，采用飞线连接，在检查电路过程中，很难检查错误。

在飞线过程中用不同颜色的线连接，在检查过程中容易分辨。

EWB测试电路时，发现启动后自动生成1，这是软件所存在的漏洞，为了解决这一问题，我们在电路中加入了晶闸管，由于晶闸管内部是有一个PNP和一个NPN构成，利用它的导通特性解决这一问题。