数模混合设计报告

数模混合仪表数字报道时钟电路的设计与制作西南物理研究所专业：电子信息科学与技术号码：讲师：姓氏：日期：定时电路的设计原理及制作一.设计任务设计并制造了一个60秒的定时电路，它需要一个自制的DC稳定电源，能够为数字时钟提供5V的电压。同时，它具有手动复位功能，并能产生1Hz的秒定时脉冲。此外，它还具有进位功能，可以显示完整的24小时时钟电路。同时，它还有一个手动定时电路，可以手动校正定时电路的定时。计时电路包括等分和计时。设计并仿真了时间和子电路。1.模拟电路的设计要求(1)制作一个输出电压可调的DC稳压电源，输出电压范围为1.2515V，通过电位器调节至5V。(2)DC稳定电源可用于数字电路的正常工作。2、数字电路设计要求(1)设计一个电子钟(23小时59分59秒)，如图所示显示“小时”、“分钟”和“秒钟”，该电子钟应具有计时功能。二、设计理念1.DC稳压电源：为时钟电路提供5V电压，驱动时钟电路正常工作。2.脉冲产生模块：可以产生第二脉冲信号来控制定时模块。3.定时循环模块：可以自动计数时钟脉冲和复位计数电路。4.解码显示模块：用数码管将计数循环电路模块的状态转换成数字显示。5.秒控制模块：实现秒计时器的复位功能。6.时间和分支时间模块：可用于校准电路中的时间和分钟显示。三。设计计划1.DC稳压电源：220伏家用电源通过变压器降低为电压较低的正弦交流(如22V)，然后正负交替变化的正弦交流电压通过电桥(整流电路、单向导通的整流元件)转换为单向脉动直流电压，单向脉动直流电压的脉动部分(交流分量)通过滤波电路尽可能减小，使输出电压成为平滑的直流电压。当电源波动或负载变化时，稳压芯片稳定输出DC电压。常用的稳压芯片有7815、7805、7809、LM317等。2.多谐振荡器电路：多谐振荡器是一种能够产生矩形波的自激振荡器，也称为矩形波发生器。多重谐波是指矩形波中除基波以外的高次谐波分量。多谐振荡器没有稳态，只有两个瞬态。在操作期间，电路的状态自动在两个瞬态之间交替，从而产生矩形波脉冲信号，其通常用作时序电路中的脉冲信号源和时钟信号。具体地说，如果多谐振荡器在开始时处于0状态，它将在处于0状态一段时间后自动变为1状态，并且在处于1状态一段时间后将自动变为0状态，从而重复循环并输出矩形波。通过电容和电阻的计算确定1秒的脉冲信号，实现计数器的时钟控制。多谐振荡器开启后，可以自动产生矩形脉冲，无需外部触发信号。多谐振荡器有很多种，如对称多谐振荡器、不对称多谐振荡器、应时晶体多谐振荡器和由555个定时器组成的多谐振荡器。3.计数器：计数器是由触发器组成的计时电路。它的功能是通过触发器的状态记录输入端的时钟脉冲数。通常用于数字系统的计数、分频、计时和产生拍频脉冲灯，如40110、74LS160、74LS161、74LS190、74LS192等。4.解码显示：普通数码管有4路输入和7路输入，计数器产生的二进制数字信号照亮数码管上的8个发光二极管段，从而以更直观的形式显示计数电路的BCD值。5.秒控制：手动给秒计数器一个复位信号，手动给秒脉冲计数器的复位端一个高电平(这将用于电路板对象的后期制作)。6.时间和分支电路：可以手动调节时间和分支电路的计数值，通过数码管显示，手动给时间和分支计数器提供脉冲信号，达到时间和分支计数器的计数。并通过数码管直观显示时间。四.设备的选择一、DC稳压电源本设计任务要求能够输出电压可在1.25伏 15伏至15伏范围内调节的电压。因此，选择LM317稳压芯片通过电阻阻值来调节输出电压。LM317是一款可调式三端稳压器，当输出电压在1.2 V至37 V范围内时，可提供1.5A以上的电流。它是一款使用方便、价格相对低廉的集成稳压模块。稳压电源的输出电压可以用图中的公式计算，但R1和R2的电阻值不能任意设定。首先，V0=1.25伏 37伏(对于输出电压高的317稳压块，输出电压范围为V0=1.2V 15V伏)，所以R2/R1的比值范围只能是028.6。第二，时钟电路1、多谐振荡器电路555定时器成本低，性能可靠。只需在外部连接几个电阻和电容，即可实现多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器等脉冲产生和转换电路。它还广泛用作仪器仪表、家用电器、电子测量和自动控制中的计时器。555定时器成本低，性能可靠。只需在外部连接几个电阻和电容，即可实现多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器等脉冲产生和转换电路。它还广泛用作仪器仪表、家用电器、电子测量和自动控制中的计时器。555定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制rs触发器和放电管的状态。当在电源和地之间施加电压时，当引脚5悬空时，电压比较器C1的非反相输入端的电压为2VCC，C2的反相输入端的电压为VCC /3。如果触发输入端的电压小于VCC /3，比较器C2的输出为0，这将RS触发器设置为1，并使输出OUT=1。如果阈值输入端TH处的电压大于2VCC/3，并且TR处的电压大于VCC/3，则C1的输出为0，C2的输出为1。RS触发器可以设置为0，使输出为0电平。表1 555定时器功能表二。计数器40110是一个十进制可逆计数器/锁存器/解码器/驱动器，具有上/下计数、计数器状态锁存、七段显示解码输出等功能。40110有两个计数时钟输入，中央处理器和中央处理器，分别用作计数时钟输入和计数时钟输入。由于电路中有时钟信号预处理逻辑，当一个时钟输入计数时，另一个时钟输入可以处于任何状态。40110的进位输出c0和借用输出B0通常处于高电平。当计数器从0到9时，BO输出一个负脉冲。一氧化碳输出从9到0的负脉冲。当多个芯片级联时，只需将一氧化碳和一氧化碳分别连接到下位机40110的中央处理器和中央处理器端，构成一个多位计数器。3.时钟周期计数器CD4017是一个5位约翰逊计算器，有10个解码输出、CP、CR和INH输入。时钟输入端的施密特触发器具有脉冲整形功能，并且对输入时钟脉冲的上升和下降时间没有限制。当INH低时，计算器在时钟的上升沿计数。相反，计数功能是无效的。当CR为高电平时，计数器清零。约翰逊计数器，提供快速操作，2输入解码选通和无毛刺解码输出。防抱死门控确保正确的计数顺序。解码输出通常较低，仅在相应的时钟周期内保持高电平。一氧化碳信号每10个时钟输入周期完成一次进位，并用作多级计数链的低纹波时钟。D4017的引脚功能：CD4017内部是一个除以10的计数器和一个二进制到10的解码电路。CD4017有16条腿。除了电源引脚VDD和VSS为电源引脚且输入电压范围为3-15V之外，其他引脚为：a，频率输入引脚：CLOCK(引脚14)，它是频率信号的输入引脚。数据输出引脚：A、Q1-Q9(引脚3、2、4、7、10、1、5、6、9、11)，是*和计数值之后的时序输出引脚，其输出为高电平，其余为低电平。CARRYOUT(引脚12)，进位，当4017计数10个脉冲时，CARRYOUT将输出一个脉冲波，代表进位，使用级联计数器。控制引脚：a、CLEAR(引脚15): clear引脚或复位引脚。当此引脚为hi时，CD4017的Q0将为“1”，其余Q1-Q9将为“0”。B、CLOCKENABLE(引脚13)，定时允许脚，当脚为低电位时，时钟输入脉冲在正边沿，将使CD4017计数，并改变Q1-Q9的输出状态。4.解码显示该部分采用市场上常见的七段数码管。七段数码管一般由八个发光二极管组成，其中七个细长发光二极管用于数字显示，另一个圆形发光二极管用于小数点显示。当发光二极管打开时，相应的点或笔画发光。通过控制相应的二极管导通，可以显示各种字符。虽然显示字符的形状有些扭曲，并且可以显示的字符数量有限，但是控制简单方便。连接在一起的发光二极管的阳极被称为公共阳极数字管，连接在一起的阴极被称为公共阴极数字管。公共阴极公共阳极七段数码管内部场的发光二极管和引脚分布五、何时，分支电路计时电路是数字时钟不可缺少的一部分。每当数字时钟与实际时间不一致时，需要根据标准时间进行计时。K1和K2分别是时间校正和子校正开关。当未纠正时，K1和K2开关闭合。校正时间位置时，先打开K1开关，再用手拨动K3开关，来回拨动一次，时间位置可以增加1，K1开关需要拨动多少次，校正后K1开关闭合。校正四分位数的方法与校正四分位数的方法相同。定时电路的仿真直流稳压电源60S定时电路24小时计数电路计时电路秒表计时器电路板的绘制与测试绘制原理图，根据需要打包，并生成网络表。创建印刷电路板文件在prtel中创建一个印刷电路板文件并加载网络表。手动布局印刷电路板布线(自动布线和手动布线的组合)打印印刷电路板图计数秒电路板的制作印刷电路板用转印纸打印印刷电路板。注意面对自己的那一面。通常，在一张纸上打印两块电路板，即两块电路板。其中，选择印刷效果最好的电路板。第二，切割覆铜板用感光板制作电路板的全过程图。覆铜板是一种两面都有铜膜的电路板。将覆铜板切割成电路板的尺寸，不要做得太大，以免浪费材料。3.覆铜板的预处理覆铜板表面的氧化层用细砂纸打磨掉，保证电路板转移时热转印纸上的碳粉能牢固地印在覆铜板上，打磨的标准是覆铜板表面光亮无明显污渍。第四，转移印刷电路板将印刷电路板切割成合适的尺寸，将电路板的印刷面贴在覆铜板上，对准覆铜板并将其放入热转印机中。放入时确保转印纸没有放错地方。一般来说，经过2-3次转印，电路板可以牢固地转移到覆铜板上。热转印机已提前预热，温度设定在160-200摄氏度。由于温度高，操作时要注意安全！五、腐蚀电路板首先检查印刷电路板是否完全转移。如果有几个地方没有正确转移，用黑色油笔修理。然后它会被腐蚀。当电路板上裸露的铜膜完全腐蚀后，将电路板从腐蚀液中取出并清洗，这样电路板就会被腐蚀。腐蚀性液体由浓盐酸、浓过氧化氢和水以123的比例组成。配制腐蚀性液体时，先排水，然后加入浓盐酸和浓过氧化氢。如果操作过程中浓盐酸、浓过氧化氢或腐蚀性液体意外溅到皮肤或衣物上，应及时用清水清洗。由于使用强腐蚀性溶液，操作时一定要注意安全！六、电路板钻孔电子元件将被插入电路板，因此电路板将被钻孔。根据电子元件引脚的厚度选择不同的钻针。用钻孔机钻孔时，电路板必须保持稳定。钻子的速度不能开得太慢。请仔细观察操作员的操作。七、电路板预处理钻孔后，用细砂纸打磨掉电路板上的碳粉，并用清水清洗电路板。水干燥后，松香涂在电路的一侧。为了加速松香的固化，我们用热吹风机加热电路板。松香固化只需要2-3分钟。秒表板的调试对于刚刚收回的新线路板，首先我们应该大致观察一下线路板上有没有问题，比如有没有明显的裂纹、短路、开路等。如有必要，检查电源和接地线之间的电阻是否足够大。然后是组件的安装。独立的模块，如果你不能保证它们正常工作，最好不要安装所有的模块，而是一部分一部分地安装它们。对于较小的电路，可以一次安装，这样就很容易确定故障范围，这样就不会在出现问题时无法启动。一般来说，可以先安装电源部分，然后通电，检测电源的输出电压是否正常。如果您不确定何时通电，即使您确定，也建议您添加保险丝，以防发生任何事故，您可以考虑使用带限流功能的可调稳压电源。首先预设过流保护电流，然后缓慢增加稳压电源的电压值，监控输入电流、输入电压和输出电压。如果没有过流保护等问题，并且在向上调整期间输出电压达到正常，则电源部分正常。否则，断开电源，找到故障点，重复上述步骤，直到电源正常。接下来，将逐步安装其他模块。每个模块安装后，将通电并进行测试。上电期间也将遵循上述步骤，以避免因设计错误或/和安装错误导致的过电流而烧毁组件。通常有以下几种方法来寻找缺点：(1)电压测量法：首先要确认各芯片的电源引脚电压是否正常，其次要检查各种参考电压是否正常，另外各点的工作电压是否正常等。例如，当普通硅三极管导