饮用水有限公司调查问卷分析报告

1、数字电子钟课程设计报告题目:设计数字电子钟专业:电子信息工程姓名：陈勇指导老师:李良光老师时刻：2005 12-19200-1-1安徽理工大学AHUI UNIVERSIOSCIEE& TEHOLOG设计技术参数1时制式为24小时制。2采纳LED数码管显示时、分,秒采纳数字显示。具有方便的时刻调校功能。.计时稳定度优于10-4 ，可精确校正计时精度。.交流220V供电，但停电4小内要维持正常计时（停电可不显示时刻)。其它附加功能(显示星期、报时、停电查看时刻)。设计原理及其框图数字钟的构成附图 SZ-数字钟的构成框图数字钟是一个将“ 时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期

2、为2小时,显示满刻度为23时59分9秒，另外应有校时功能和一些显示星期、报时、停电查看时刻等附加功能。因此，一个差不多的数字钟电路要紧由译码显示器、“时”，“分”,“秒”，“星期”计数器、校时电路、报时电路和振荡器组成。干电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒、星期”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路组成。秒信号产生器是整个系统的时基信号,它直接决定计时系统的精度，一般用石英晶体振荡器加分频器来实现。将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采纳6进制计数器,每累计秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采纳60进制计数器，每累计6分钟,发出一个“

3、时脉冲”信号,该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采纳24进制计时器,可实现对一天4小时的累计。每累计4小时，发出一个“星期脉冲”信号，该信号将被送到“星期计数器”,“星期计数器”采纳7进制计时器，可实现对一周7天的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”、“星期”计数器的输出状态送到七段显示译码器译码,通过七位LD七段显示器显示出来。整点报时电路时依照计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后去触发一音频发生器实现报时。校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”、“星期”显示数字进行校对调整的。附图SZ-所示为数字钟的一般构成框图。晶体振荡器电路晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32

4、768Hz的方波信号,此外还有一校正电容能够对温度进行补偿，以提高频率准确度和稳定度，使稳定度优于0-4，可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟依旧数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。分频器电路分频器电路将32768H的高频方波信号经2768（）次分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也确实是计数器。时刻计数器电路时刻计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器、时个位和时十位计数器及星期计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为6进制计数器,时个位和时十位计数器为24进制计数器，星期计数器为7进制计数器。译码驱动电路译码驱动电

5、路将计数器输出的421BC码转换为数码管需要的逻辑状态,同时为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。数码管数码管通常有发光二极管(ED)数码管和液晶（LCD)数码管，本设计提供的为ED数码管。直流稳压电源在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。它是由电源变压器、整流、滤波和稳压电路等四部分组成。本设计采纳的直流稳压电源,输入为20V的交流电,输出为5V左右的稳定电压。2数字钟的工作原理晶体振荡器电路晶体振荡器是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。附图SZ-2所示电路通过MO非门构成的输出为方波的数字式晶体振荡电路，那个电路中,CMOS非门1与晶体、电容和电阻构成晶体振荡

6、器电路,U2实现整形功能,将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电阻R1为非门提供偏置,使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容C1、C2与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的操纵功能，同时提供了一个180度相移,从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性,从而保证了输出频率的稳定和准确晶体XTAL的频率选为3276Hz。该元件专为数字钟电路而设计,其频率较低,有利于减少分频器级数。其中C1的值取20 F，C2为3pF。1作为校正电容能够对温度进行补偿，以提高频率准确度和稳定度。由于MOS电路的输

7、入阻抗极高,因此反馈电阻R1可选为1M10M。本设计中取M。较高的反馈电阻有利于提高振荡频率的稳定性。附图SZ-2晶体振荡器电路分频器电路因为，数字钟的晶体振荡器输出频率较高,为了得到Hz的秒信号输入，需要对振荡器的输出信号进行分频。通常实现分频器的电路是计数器电路，一般采纳多级2进制计数器来实现。将2768z的振荡信号分频为1z的分频倍数为32768（215)，即实现该分频功能的计数器相当于15极2进制计数器。那个地点用一个14级2进制计数器和一个1级2进制计数器。2进制计数器我们采纳COS管CD4013B。D0B事实上是一个双D型触发器。它是由两个相同的、独立的数据型触发器组成。每个触发器

8、有独立的数据、置位、复位、时钟输入和Q和e o(up 9()，so（)）输出。在时钟脉冲正变化沿时预置在D输入的逻辑电平转换至Q输出。时钟置位和复位是独立的,分不通过在置位或复位线上高电平完成。附图ZZ-3是CD413B的管脚图。附图SZ- CD4013B的管脚图本设计中采纳D4060来构成14级分频电路。附图SZZ-4是CD46的 管脚图。6在数字集成电路中可实现的分频次数最高,而且CD060还包含振荡电路所需的非门,使用更为方便。C460计数为14级2进制计数器,能够将3276Hz的信号分频为2Hz,4060的时钟输入端两个串接的非门，因此能够直接实现振荡和分频的功能。1号管脚R是复位清零

9、端,高电平有效,（复位全部级)。在C(P)每个负变换计数器前进一个二进制数。从3号管脚出来的频率确实是2，因此从号管脚出来的频率确实是z,依次类推。附图SZZ-4是D的管脚图有上面晶体振荡器电路和分频器电路的分析，我能够画出它们之间的连接图，即是我们所需要的时钟脉冲1z的产生电路。见附图数字电子钟整机图。其中H的信号我们可用于调校电路。时刻计数单元时刻计数单元有时计数、分计数、秒计数和星期计数等几个部分。时计数单元一般为进制计数器，其输出为两位8421CD码形式;分计数和秒计数单元为0进制计数器，其输出也为841CD码；星期计数单元为进制计数器,其输出也为两位841BD码形式。一般采纳10进制

10、计数器来实现时刻计数单元的计数功能。为减少器件使用数量,可选C418,附图SZZ为CD451的管脚图。附图Z5为C41的管脚图D418是一只双BD10进制计数器,它内含两个独立的计数单元，有两个计数脉冲输入端，上升沿触发端CP和下降沿触发端q o(su 7( )，sdo 3（N）,若用C来触发，则e o(sup 7(),sdo (N)接高电平;若用e(sup 7(）,sdo 3(EN)来触发,则CP接高电平。有4个输出端Q Q1，一个清零端，加高电平计数器清零，各输出端为0。在本电路中,第一组计数器I11用来作秒个位计数,输出端为14 1Q，计数范围为0001001循环。每当计数到01(相当于

11、1进制数的9)时，再输入一个计数脉冲则会变为000,这时I1-1的14由高电平变低电平输出一个负跳变脉冲到2eq o(su 7(),sdo (EN)，作为进位脉冲使第二组计数器IC1-2作一次秒十位的计数。同时IC1-开始作下一个计数循环。秒十位计数为6进制（能够通过导线连接使10进制变为进制。实现原理：输出端2Q4222Q1要从010跳变到00, 中间通过一个瞬间状态010。 这时我们只须将2Q3、2Q2两端通过一个二输入与门C4081(管脚图见附ZZ-）输出到1R和2R端。）输出端为Q4 2Q1,计数范围为000011循环。每当计数到附图SZ- C4081管脚图01(相当于1进制数的5）时

12、,再输入一个计数脉冲则会变为000，这时IC1-2的Q32Q2两端通过一个二输入与门D40B输出端再送到IC2-1的1CP端，作为进位脉冲使IC-1作一次分个位的计数。同时IC1-2开始作下一个计数循环。同理分计数的实现原理与秒计数的实现原理一样，用第三组计数器I2-1作分个位计数，用第四组计数器C22作分十位计数。第三片CD41作为时计数器,但 附图SZZ-7C07的管脚图要设置为24进制。由IC2-2的2Q32Q两端通过一个二输入与门CD081B输出端送到IC21的1P端,作为进位脉冲使I-1作一次时个位的计数。计数范围也是00001循环，当计数由101变为0000输出一个负跳变脉冲到2e

13、qo(sp 7( ),sd 3(N）,作为进位脉冲使第六组计数器I-作一次时十位的计数。因为我们要求时刻由23：59：59能跳到00:00：0。因此当第二片CD518向第三片CD418再发一次脉冲时,第三片的输出端Q42Q32Q2Q11Q41Q31Q1Q1要从01000跳变到000000，中间通过一个瞬间状态0010010。这时我们只须将2Q21Q3两端通过一个二输入与门CD081B输出到、 2R端和IC4-1的C端，输出到C4的1C端的信号作为进位脉冲使I-1作一次星期的计数。同时IC3-2开始作下一个计数循环。星期计数为7进制也要通过导线连接使进制变为7进制。实现原理：输出端41Q31Q2

14、1Q1要从110跳变到000, 中间通过一个瞬间状态01。这时我们只须将1Q3121Q1三端通过一个三输出与门C073B(管脚图见上页附图ZZ-7)送到1R端。星期一显示“1”，星期二显示“2”, 星期六显示“6” ,星期天显示“日”。这是要把IC4-1的1Q21Q三端通过一个三输入或门送到本级译码器518的eqo(p9(),sdo 3(T）)端即可。管脚图见附图SZ-8。附图SZ-8 CC75的管脚图译码显示通过上面的分析，我只需要4片C451和1片二输入与门C81B就能够实现时刻的计数功能。但这也仅是计数，我们还要通过译码器译码送往数码管才能显示出来。CD451是将锁存、译码、驱动三种功能

15、集于一身的“三合一”电路。锁存器的作用是幸免在计数过程中出现跳数现象，便于观看和记录。译码器将B码转换成7段码，再通过大电流反相器,驱动共阴极LD数码管。译码器属于非时序电路,其输出状态与时钟无关，仅取决于输入的CD码。CD41的管脚图如附图SZ9所示，A为CD码输入端, ag是笔段输出端 eq o（s( ）,do 3(LT)）为灯测试端, 当q （sup ( ），do 3(LT)=时正常显示,当eqo（sp9( ）,do 3(T）)=时LED数码管显示全亮笔段“8”，可检查数码管的质量好坏，有无笔段残缺现象。eqo（up 9( ）,o 3(BI）)为强迫消隐操纵端,当eq o(sp ( ）,

16、do 3（B)1是正常显示,当eqo(sp9( ),d3(）)时强迫显示器消隐。LE为锁存操纵端，当LE0时选通，LE=1时锁存。从执行逻辑功能的先后顺序讲,q o（sp9( )，sdo 3(LT)）具有第一优先权，不管其他输入端为何种状态,只要eq o(sup9（ ),do 3(T)=,LE就显示全亮笔段。eq (sup 9( )，do 3()具有第二优先权,只要满足eqo(sup 9（ ),sdo 3(LT)1、e o（sup 9( ),o3(I)=0的条件，就强迫显示器消隐。个输入端A、B、C、D分不与计数器D4518的1 Q4 端相连。7个笔段输出端ag分不与数码管的7个输入端相连。如

17、此我们就能够在数码管上看到时刻了。数码管是由八只发光二极管组成（其中一只显示小数点）。工作时,要求发光二极管的公共阴极接地。当某一发光二极管阳极加上高电平常,相应的发光二极管导通,这一段(或点）就会发光。若要显示十进制数的十个数码09,只要在相应的字段阳极上加上高电平即可。例如,要显示时,则应在a，c,d,f，g各段阳极上加上高电平。为限制个发光二极管的电流,可在它们的公共阴极上串联一只0左右的限流电阻。附图SZ-9C4511管脚图调校电路调校电路我们用三个单刀开关就能够实现。当我们进行调校星期、时或分时，能够把2z的脉冲信号通过单刀开关引到星期、时或分的1CP端。具体电路见数字电子钟整机电路

18、图。电源电路本电路要求用0V的交流电供电。而我们的数字钟电路需要的是31V的直流稳定电压,一般在V左右。这就要求我们设计一个直流稳压电源，使输入为的交流电,输出为5V左右的直流稳定电压。其电路图见附图SZ-。附图SZZ直流稳压电源0V的交流电网电压u通过变压器变成整流电路要求的交流电压2，其中整流电路是由四个二极管组成的桥式电路。2通过整流电路输出的恒定直流重量U=0.9U2,然后通过一个电容进行滤波。虚线框内是三端固定式集成稳压器786输出固定电压的典型电路图,电路中接入电容C、C3用来实现频率补偿,防止稳压器产生高频自激振荡和抑制电路引入的高频干扰，4是电解电容，以减小稳压电源输出端由输入

19、电源引入的高频干扰。D为爱护二极管,当输入端短路时,给输出电容器4一个放电通路，防止C两端电压作用于调整管的be结，造成调整管be结击穿而损坏。通过稳压后,可在、端我们可得到5.3V的稳定电压,1端送到译码电路作为电源。端送到其他电路作为电源。其中电容C5作为停电时用的备用电源，经计算（室温=25时，记时部分工作总平均电流为IDD（yp)= 0.4A（460为0.4A,CD4013为0.02A,CD4518为4*0.,CC4081 为0.01 ,CC473为01），且各芯片最低工作电压为,因此充电电容在没电的时候充当电源,供记时部分工作,它的电压变化范围 U=.33V3,则其储存电荷量Q=C*

20、U=2.3C，则停电可提供记时电路正常工作时刻QIDD（T）=.C/(0.24*106） 9583333.33362.037h;记时部分工作最大总电流为VDD(MA）2.A（CD00为5A,CD03为1A，CD451为4*5A,C4081为0.25A,CC473为0.5A)，则TMIN=/(Tp)=2.3/(2.5*10A)=86792.453s241h。）它最少可维持24小时。停电时译码器断电，停止工作,数码管就停止显示，如此可减少电容C5的开支,使它能够维持24小时的供电。假如在停电时想看时刻,能够使开关S通路，连通2端，使2端为译码电路供电。具体见整机电路图。整点报时电路假如在将到整点时,我们要使在离整点差10秒时,每隔秒钟鸣一次,每次持续时刻为秒,共响5秒,前四次为低音512,最后一声为高音10z。实现电路见整机图。总结大二时我们学习了数字电子电路和模拟电子电路,对电子技术有了一些初步