电子技术课程设计-电子钟的设计.doc

. . 山东农业大学电子技术课程设计 电子钟的设计 院 部 专业班级 学生姓名 学 号 二一一年 十二月 二十日装订线. . . - 11 - 目录摘 要- 2 -引言- 2 -第一章 课题背景- 3 -1.1 电子技术课程设计概要- 3 -1.1.1 电子技术课程设计的方法和步骤- 3 -1.2 设计任务与要求- 5 -1.2.1 数字钟的设计目的- 5 -1.2.2 数字钟的设计要求- 5 -第二章 设计简介及设计方案论述- 5 -2.1 基本设计思路- 5 -2.2 设计方案论述- 6 -第三章 详细设计- 6 -3.1电源部分- 6 -3.2震荡时钟- 7 -3.3分频电路- 7 -3.4 60进制计数器- 8 -3.5 24进制计数器- 8 -3.6数码管驱动- 9 -3.7校时校分电路- 9 -第四章 设计结果及分析- 9 -总结- 10 -参考文献- 11 -摘 要 报告围绕此次数字钟的设计进行介绍、总结，包含了设计的步骤，前期的准备，装配的过程。在实装时，采用了74hc161芯片进行计数，用555振荡器产生秒脉冲，7805产生5v稳压电源，cd4511进行数码管转换显示，还要考虑电路的校时、校分，每块芯片各设计为几进制等等，最后实现了数字钟设计所要求的各项功能：时钟显示功能；快速校准时间的功能。 关键字：数字钟、74hc161、校准引言 电子技术是一门实践性很强的课程，加强工程训练，特别是技能的培养，对于培养工程人员的素质和能力具有十分重要的作用。在电子信息类本科教学中，课程设计是一个重要的实践环节，它包括选择课题、电子电路设计、组装、调试和编写总结报告等实践内容。 通过课程设计要实现以下两个目标：一、学生初步掌握电子线路的设计、组装及调试方法。即学生根据设计要求，查阅文献资料，收集、分析类似电路的性能，并通过 组装调试等实践活动，使电路达到性能要求；二、课程设计为后续的毕业设计打好基础。毕业设计是系统的工程设计实践，而课程设计的着眼点是让学生开始从理论 学习的轨道上逐渐引向实际方面，运用已学过的分析和设计电路的理论知识，逐步掌握工程设计的步骤和方法。第一章 课题背景1.1 电子技术课程设计概要1.1.1 电子技术课程设计的方法和步骤电子电路设计方法在设计一个电子电路系统时，首先必须明确系统的设计任务，根据任务进行方案选择，然后对方案中的各部分进行单元电路的设计、参数计算和器件选择，最后将各部分连接在一起，画出一个符合设计要求的系统电路图。 一、明确系统的设计任务要求对系统的设计任务进行具体分析，充分了解系统的性能、指标、内容及要求，以便明确系统应完成的任务。 二、方案选择把系统要完成的任务分解为若干个单元电路，并画出一个能表示各单元功能的整机原理框图。方案选择的重要任务是根据掌握的知识和资料，针对系统提出的任务、要求和条件，完成系统的功能设计。在此过程中要敢于探索，勇于创新，争取方案的设计合理、可靠、经济、功能齐全、技术先进。并且对方案要不断进行可行性和优缺点的分析，最后设计出一个完整框图。 三、单元电路的设计、参数计算和器件选择根据系统的指标和功能框图，明确各部分任务，进行各单元电路设计、参数计算和器件选择。单元电路的设计单元电路是整机的一部分，只有把单元电路设计好才能提高整机设计水平。每个单元电路设计前都需明确本单元电路的任务，详细拟订出单元电路的性能指标，与前后级之间的联系，分析电路的组成形式。具体设计时，可以模仿成熟的先进的电路，也可以创新或改进，但都必须保证性能要求。而且，不仅单元电路本身要求设计合理，各单元电路间也要互相配合，注意各部分的输入、输出信号和控制信号的关系。参数计算为保证单元电路达到功能指标要求，就需要用电子技术知识对参数进行计算，例如放大电路中各电阻值、放大倍数；振荡器中电阻、电容、振荡频率等参数。只有很好地理解电路的工作原理，正确利用计算公式，计算的参数才能满足设计要求。计算参数时，同一个电路可能有几组数据，注意选择一组能完成电路设计功能、在实践中真正可行的参数。器件选择 集成电路的选择根据电路功能、性能指标选择集成电路。注意集成电路的功耗、电源电压、工作速度是否满足设计要求。通过查阅有关设计手册，进行元器件的选择。 四、电路图的绘制电路图通常是在系统框图、单元电路设计、参数计算和器件选择的基础上绘制的，它是电路组装、调试和维修的依据。绘制电路图时，注意以下几点：（1） 元器件布局合理、排列均匀、图面清晰、便于阅读。（2） 注意信号流向。一般从输入端或信号源开始，由左至右或上至下按信号的流向依次画出各单元电路，而反馈通路的信号流向则与此相反。（3） 图形符号标准，适当标注。（4） 连线应为直线，尽量少交叉和折弯。1.2 设计任务与要求1.2.1 数字钟的设计目的1. 掌握数字电子钟的设计方法；2. 掌握常用数字集成电路的功能和使用。1.2.2 数字钟的设计要求1.时钟显示功能，能够十进制显示“时”、“分”、“秒”;2. 具有快速校准时间的功能。第二章 设计简介及设计方案论述2.1 基本设计思路图2-1数字电子钟原理框图 数字电子钟原理如图2-1所示。一个具有计时、校时、显示等基本功能的数字钟。主要由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器、校时电路、等六部分组成。555振荡器产生的信号经过分频器得到秒脉冲，秒脉冲送入计数器计数，计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器译码，并通过显示器显示时间。2.2 设计方案论述 555振荡器和分频器产生稳定的校时信号和“秒”计时信号。对“秒”计时信号进行60进制计数，形成“分”计时信号和秒计数值；再对“分”计时信号进行60进制计数，形成“时”计时信号和分计数值；进一步对“时”计时信号进行24进制计数得到时计数值。秒计数值、分计数值和时计数值译码显示时间。第三章 详细设计3.1电源部分该设计用的是9v 的电池，经过7805把电压降到5v 供电路板上的集成块 和数码管使用。图中所标的vcc就是电源+5v；3.2震荡时钟数字电路中的时钟是由振荡器产生的，振荡器为数字钟提供了10ms 的基准信号，典型的振荡器是555定时器实现的多谐振荡器如图所示。 通过调节r11 可以控制555产生频率的的精度。3.3分频电路这是由两片74ls161连接成的100进制计数器。他们都是工作在置数方式，因为161为异步置数所以当输出端为1001的时候在下一个脉冲的上升沿置数（0），再将两片级联就形成了100进制计数器。把555产生的10ms变为1s的脉冲输送到个位161的脉冲输入端。3.4 60进制计数器这是由两片74ls161连接成的60进制计数器他们都是工作在置数方式，低位是连接成为一个十进制计数器，它的clk端接的是低位的进位脉冲。高位接成了六进制计数器。当输出端为0101的时候在下个时钟的上升沿把数据置数成0000 这样就形成了6进制计数器，连个级联就成为了60进制计数器，分别可以作为秒和分记时。3.5 24进制计数器24进制计数器的个位也是用置数法连接成了十进制计数器。74ls00的两个输入引脚接到了十位的q1和个位的q2 上输出引脚接到了电路板上所有161芯片的rest端。也就是说当十位为0010个位为0100的时候（24）使所有161复位归0。完成24进制计数。3.6数码管驱动数码管驱动电路时由cd4511组成，它能将161输出的标准bcd码变换成驱动七段数码管所需的信号。上面的200欧电阻是为数码管限流用的，防止由于电流太大损坏45113.7校时校分电路通过按键把分钟或者小时的个位的clk端拉低由此产生一个模拟clk脉冲。使得分钟和小时分别加1实现相应的校时功能。第4章 设计结果及分析本次实验基本达到了要求，实现了数字钟的时钟显示功能、校时功能。相关实验设计电路图及制作完成电路版图见附录。总结 通过本次实验对输电知识有了更深入的了解，将其运用到了实际中来，明白了学习电子技术基础的意义，也达到了其培养的目的。在实验中，我也遇到了很多挫折，不过我都一一克服了，通过努力解决了问题，使我明白了和他人共同合作的重要性。在以后的道路上我们也必须深刻认识到团队合作的精神，投入今后的发展之中。 成功就是在不断摸索中前进实现的，遇到问题我们不能灰心、烦躁，甚至放弃，而要静下心来仔细思考，分部检查