多功能电子时钟设计.doc

中原工学院电子技术课程设计 电子技术(上)课程设计题目名称：多功能电子时钟的设计院系名称：电子信息学院班 级：信息102学 号：201000484210学生姓名：衡佳音指导教师：李玉魁、熊安然 2011年12月中 原 工 学 院电子技术(上)课程设计任务书姓名衡佳音学号201000484210学院电子信息学院班级信息102题 目多功能电子时钟的设计设计任务1、基本部分1)、由振荡电路产生秒脉冲信号；2)、经分频电路、计数电路、译码电路，由数码管显示；3)、秒和分电路为60进制，小时电路为24进制；2、发挥部分1)、可以增加校正电路，对秒、分、小时进行校对；2)、可以增加报时电路，整点前进行“四低一高”报时；时间进度总体时间为1周；星期一上午：讲解；星期一下午：理解电路原理；星期二上午：发放元器件和工具，设计电路和连线；星期四上午：验收电路；星期日之前：上交课程设计报告；主要参考文献1 康华光。电子技术基础 数字部分(第五版)。北京：高等教育出版社，2006；2 康华光。电子技术基础 模拟部分(第五版)。北京：高等教育出版社，2006；3 电子技术(下)实验指导书，中原工学院电子技术课程组 自编，2011；摘 要课程设计时是专业继续忽课程，是重要的实践教学环节。本课程设计的基础任务是着重提高学生在数字集成电路应用方面的实践技能，树立严谨科学的作风，培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力。本设计主要设计了一个基于面包板的电子时钟显示电路，并在数码管上显示相应的时间。电子时钟有秒显示，分显示，和小时显示，即日期显示。同时具有秒、分、时的校时电路。同时具有正电报时功能，报时声音为四低一高，最后一声为整点。该电子时钟功能齐全，计时准确，效果真实。关键词：课程设计；多功能电子时钟；计时电路；面包板；AbstractCourse design is a professional continue to suddenly course is an important practical teaching link. The course is designed based on the task is to improve students in digital integrated circuit application of practical skills, sets up the strict scientific style, training students comprehensive theoretical knowledge solution actual problem ability.This design main design based on bread plate electronic clock display circuit, and in the digital display on the corresponding time. Electronic clock has a second show, points shows, and hours show, which date to show. At the same time a second, and points of school, when circuit. At the same time a charged to strike the function, tell time for four high voice low, the final out for on the hour. The electronic clock function to be complete, accurate timing, the effect is real. Key word热点；curriculum design、Electronic Clock、timing 、bread board.目 录中文摘要Abstract目录1 第一章 绪论11.1.1设计思路 11.1.1设计效果 11.2 课程设计目的 12 第二章2 2.1 设计目的22.2 设计内容2 2.3 设计原理说明23 第三章23.1 单元模块设计33.1.1 脉冲产生电路.33.1.2分频器.33.1.3计数器 .33.1.4 显示译码电路53.2 各单元模块的相互连接64 第四章64.1 调试方法64.2 调试内容74.2 实现功能85 设计总结95.1 收获体验95.2 意见建议10附录一：工具清单10附录二：元器件清单11附录三：主要元器件的引脚图和功能表1214第一章1 绪论本课程是专业基础课程，课程设计是重要的时间教学环节。本课程设计的基本任务是着重提高学生在数字集成电路的应用方面的实践技能，树立严谨科学的作风，培养学生综合应用能力。学生通过电路设计、安装、调试、整理资料等环节，初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐步熟悉科学实践程序和方法。通过课程设计个实践环节的实践，我学会了自己分析、找出问题的方法。对设计中遇到的问题，能独立思考，查阅资料，寻找答案；掌握了一些测试电路的基本方法，独立解决实践中出现的问题。1.1 设计课题（多功能电子时钟显示电路）1.1.1 设计思路用逻辑器件CC4060构成脉冲产生电路，获得1HZ的标准秒信号。用逻辑器件HC4518进行级联构成60进制计数器，将秒计时电路的最高位作为分计时电路的CP输入，同样用CC4060级联构成60进制计数器。将分计时电路的最高位作为时计时电路的CP输入，由CC4060构成24进制计数器，构成小时计数电路。将计数电路的输出，输入到HC4511进行译码，将译码输出信号接入七段显示器进行计时输出。1.1.2 设计效果设计的最终电路为多功能电子时钟。该时钟可以准确计时间，六十秒为一分，六十分为小时（小时为24进制）。电子时钟具有，校时功能，在计时不准时可以分别对秒、分、时进行校准。具有日期功能可以显示星期一到星期日。具有整点报时功能，在整点时可以进行报时，报时声音为四滴一高，最后医生为整点。1.2课程设计目的通过严格的科学训练和工程设计实践，树立严谨认真、一丝不苟、实事求是的科学作风，并培养学生具有一定的生产观、经济观及团结协作的精神。第二章一、设计目的:1.熟悉集成电路的引脚排列;2.掌握各芯片的逻辑功能和使用方法;3.了解面包板结构及其接线方法;4.了解设计目的组成及工作原理;5.熟悉设计题目的设计与制作;二、设计内容:1.设计一台准确计时,以十进制数显示时,”分”,”秒”的多功能电子时钟:2.小时为24进制,分和秒均为60进制:3.有校时功能,可以分别多对”时”,”分”信号单独校对:4能正点报时.要求报时为四低一高,最后一声为整点.三、基本原理说明： 多功能电子时钟实际上是一种对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。多功能电子时钟是采用数字电路实现“时”，“分”，“秒”数字显示的计数装置。具体实现为：用石英晶体振荡器或者555振荡器产生1秒的标准“秒”信号：设计60进制计数器，既60秒累计为一分：同样设计，60分为以小时，并以24小时为一个计数周期：各自引到显示器能显示“时”，“分”，“秒”：具有整点报时功能，要求报时声音四低一高，最后一声响为整点：由于计数的起始时间不可能与标准北京时间一致，故需要在电路上加一校时电路，同时标准的1HZ信号必须做到准确稳定。如果数字钟走时有误差，应由校时电路校正；通过本课程设计，使学生巩固和加强“数字电子技术”课程的理论知识；掌握电子电路的一般设计方法，并了解电子产品开发过程；基本掌握电子电路的安装和调试方法；培养独立分析问题和解决问题的能力以及创新能力和创新思维。 通常使用石英晶体振荡电路或555定时器构成多功能电子时钟。第三章:1 振荡器此次设计用cc4060作振荡电路的逻辑器件，其引脚图和功能表如下：2.分频器 应用74HC74进行分频为了得到1HZ的秒信号输入，需要对振荡器的输出信号进行分频。3.计时器 时间计时单元由“时”计数、“分“计数和“秒”计数三部分组成。 “分”计数和“秒”计数单元为60进制计数器，需要两位十进制计数器，可以先级联成100进制，再找出归零信号实现60进制。 可以直接用归零信号作为“秒”向“分”或“分”向“时”的进位信息。 “时”计数单元应为24进制计数器，和“分”计数器和“秒”计数器一样，都是按自然态计数，所以组成“时”计数器的两个是进制计数器必须先级联成100进制，再找归零信号。4.译码显示电路“时”“分”“秒”计数器的输入信号，需要经过译码显示电路，实验室可用的译码器为CD4511。 实验室常选用的示器为半导体数码管。（1） 共阳数码管的两个com端都接Vcc：（2） 共阴数码管的两个com端都接地。74LS248、CD4511的输出为高电平有效，因此需要采用共阴数码管，为防止电流过大需要加几百欧姆的限流电阻。注意：在仿真时要将显示译码器RBI或EL结为高电平，在实际接线时因为低电平。5.校时电路当重新接通电源或者走时出现误差使得多功能电子时钟的指示数值同实际时间不相符，应予以校准。通常校准时钟的方法是：首先切断正常的时钟电路，然后进行人工触发计数或者将频率较高的方波信号加到需要校时的技术单元的输入端，校正后，在转接正常计数脉冲即可。校“时”电路的基本原理就是将“秒”信号直接输入“时”计数器，切断“分”向时的进位信息，让“时”计数快速计数，在“时”计数达到正常数字后，在字儿断“秒”信号，让“时”计数恢复正常工作。在校“时”时，“分”和“秒”计数器可以设置为停止计数或者清零。在校“分”电路也是按此方法让让秒信号直接送人“分”计数器的计数脉冲。这样，可是“分”计数快速计数。 6.整点报时电路 多功能电子时钟显示整点时及时报时，每当“分”和“秒”计数器计数到59分51秒时，驱动音响电路，在十秒钟内自动发出五次鸣叫声，要求每一秒鸣叫一次，每次持续一秒，而且前四声低最后一声高，以最后一次高音结束时的时刻为整点时刻。设计基本框图第四章：一调试单元安装好后，应该先认真进行通电前的检查，通电后，检查每片集成电路是否有发烫现象，检查工作电压是否正常，这是电路正常工作的基本保证。调试该单元电路直至之正常工作。调试可分为今天调试和动态调试两种，一般组合电路应静态调试，时序电路应动态调试。通条电路的方法是将以调试红啊的若干电路连接起来，然后按照信号流向，由输入到输出，由简单到复杂，以此测试，直至正常工作。在连线和调试时应该分模块进行调试，一步一步进行。用一个发光二极管可以测试振荡电路和分频电路。用四根高低电平线输入4511，可以测试显示和译码电路。用四个并排的发光二极管可以测试计时电路。先连好各位十进制计时电路，电路功能正确后再接十位计数器。两者都正常时再将60进制计数器级联起来。采用这种步步为营的连接方法可以可以较容易的排除问题和发现故障。注意面包板的整体布局，布线要美观，线路要整齐，否则要出现面积不够的现象，版面乱套等情形。插线时要小心，避免接触不良的现象。第五章：收获体会 经过一周的实习，我熟悉了，常用继承电路74hc4518,74hc74,74hc4506，及74hc4511的引脚排列，掌握了个 芯片的逻辑功能和使用方法，了解了面包板的结构和接线方法。知道了时钟显示电路的组成及工作原理，熟悉了设计题目的设计与制作。 时钟显示电路的组成为，脉冲产生电路，计时电路，及译码电路，显示电路。脉冲产生电路由CC4060组成，分频电路由74HC74组成，计数电路为CC4518级联而成的60进制计数器，和24进制计数器组成。译码电路由74HC4511组成，显示电路由七段显示器组成。 经过实习我亲身体会到了，理论和动手的区别，由于一次接触到面包板而且第一次真正的自己独立完成设计，所以出现了很多问题。 首先是面包板的使用，及接线方法。以前是在实验箱上做，脉冲信号和芯片的电源和接地都已经连接正常，而这次都有自己完成，开始很难适应。因此不太娴熟，其次就是排线走线，不但要连接正确还要使得线路避免交叉，是线路清晰干净。开始做的时候有点心急恨不得马上接好然后同上电源让电路动起来，但是心急往往不是好事，当完成连接时同上电源发现板子不亮。于是我我不得不开始检查开始明白萧炎的重要性。 开始调试是，我没有一点概念看到灯不亮就有点傻眼了。但是不得不检查于是耐着性子一根根检查，有时我甚至抱怨可能是芯片坏掉了，或是接触不良但事实最终证明，是线路的问题。因为即使你接错一个引脚就会导致整个电路无法工作。而且一旦线路连接好，在众多的连线中找到错误是非常艰难的，急不得必须拿出细心地态度，和锲而不舍的精神坚信可以做出结果。在错误排查的过程是我收获最多的过程。 排查的过程让我学会了细心认真的做，不能着急。而且在排查过程中，我学会了反向思考既根据出新的问题，推测可能出现的原因，这样更有目的性更容易找到错误。而且在拔插线的同时必须记好，拔线的位置，不然的话就可能出现在纠错中有重新出现的错误。纠错时要有规律不能盲目的检查，要先检查电源和接地再检查使能信号，然后才是输入和输出以及反馈信号。在调试时如果出现数码管不工作时，不要着急显示电路译码电路计数电路分频电路脉冲产生电路应首先考虑是不是芯片电源没有接或许和接地端出现问题是线路无法正常工作。在调试时要先接通电源在将电源插入线路，以防止冲击电流把原件激坏。如果发现不能发进位，就要首先考虑是不是低位的进位线路出现问题。同时应该注意一些空脚是否连接，因为有些空脚不连接也会导致线路无法正常工作。再进行调试时一定要把限流电阻接好不然也会导致原件被击毁。 在进行检测时一定要分片进行检测，比如先检验脉冲发生电路是否正确连接及工作，如果正常在检查计数器电路，接着检查译码电路及显示电路，这样可以缩小纠错的范围减少工作量尽快找到错误。 通过这次课程设计，我对所学的逻辑器件有了更深层次的理解也