多功能数字钟课程设计 电子工艺实习 总结报告

PAGE12-多功能数字钟电路设计电子工艺实习——数字电子技术课程设计总结报告题目：多功能数字钟设计姓名：学号：专业：班级：指导老师：完成时间：目录TOC\o"1-3"\h\u222391设计任务 -1-222701.1设计课题 -1-217101.2功能要求 -1-217051.3给定的主要器件 -1-196532设计框图及整机概述 -2-42162.1设计框图 -2-184612.2整机概述及设计要求 -3-184012.2.1整机概述 -3-19642.2.2设计要求 -3-126613各单元电路的设计方案及原理说明 -4-177373.1振荡器电路设计 -4-123403.2分频器电路设计 -5-118873.2.1分频器的功能 -5-82523.2.274LS90的结构 -5-187013.2.3分频器电路 -5-186543.3分秒计数器电路设计 -6-153043.3.1计数器要求和器件选择 -6-103413.3.274LS90和74LS92介绍 -6-320453.3.3分秒计数器（六十进制）电路图 -6-120093.4译码显示电路设计 -7-188623.4.174LS48简介 -7-268523.4.2由数码管和74LS48构成的译码显示电路 -8-323563.5校时电路的设计 -8-244303.5.1校时电路的功能要求 -8-99534总体电路设计 -9-254114.1系统原理图设计 -9-160294.2系统PCB板图设计 -10-160294.2多功能数字钟实物图 -10-248295调试过程及结果分析 -11-273316设计、安装及调试中的体会 -11-41437总结 -12-22374参考资料 -13-1设计任务设计课题多功能数字钟电路设计功能要求准确计时，以数字形式显示分、秒的时间；分和秒的计时要求为60进位；校正时间。给定的主要器件型号数量（片、只）型号数量（片、只）74LS00374LS90574LS48474LS92274LS04174LS93274LS74174LS19115551CD40601晶振（32768Hz）1数码显示器BS2024发光二极管4电容（20P*2,0.1*1,0.01*4）2,1,4可调电阻（10K）1电阻（2K,5.1K,3.3K）1,1,3按键22设计框图及整机概述2.1设计框图该系统的工作原理是：振荡器产生高稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准（系统时钟），再经分频器输出标准秒脉冲信号。秒计数器计满60后向分计数器进位，分计数器计满60后复位，数码管显示归零。计时出现误差时可以用校时电路进行校分、校秒。图2.1为数字钟电路系统的设计框图：图2.1数字钟组成框图2.2整机概述及设计要求2.2.1整机概述该系统的工作原理是：振荡器产生高稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准（系统时钟），再经分频器输出标准秒脉冲信号。秒计数器计满60后向分计数器进位，计数器的输出经译码器送显示器。计时出现误差时可以用校时电路进行校分。 2.2.2设计要求主体电路是由功能部件或单元电路组成的。在设计这些电路或选择部件时，尽量选用同类型的器件，如所有功能部件都采用TTL集成电路或都采用CMOS集成电路。整个系统所用的器件种类应尽可能少。各单元电路的设计方案及原理说明3.1振荡器电路设计振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，一般来说，振荡器的频率越高，计时精度越高，本次设计采用由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器。这里选用555构成的多谐振荡器，设振荡频率f0＝103Hz。电路参数如图3.1。图3.1555多谐振荡器图3.2555多谐振荡器原理电路及工作波形3.2分频器电路设计3.2.1分频器的功能一是产生标准秒脉冲信号；二是提供校时电路所需要的信号，在显示出现问题时进行教师。3.2.274LS90的结构74LS90有两个清零端MR1、MR2和两个置9端MS1、MS2，其功能如表3.1所示，管脚排列如图3.1所示。图3.274LS90管脚图3.2.3分频器电路用74LS90构成十进制计数器非常方便，不需外加逻辑门电路，分频器电路需用3片中规模集成电路计数器74LS90级联。因每片为1／10分频，3片级联则可获得所需要的频率信号，即第1片的Q0端输出频率为500HZ，第2片的Q3端输出为10Hz，第3片的Q3端输出为1Hz。电路如图3.3。图3.3分频器电路3.3分秒计数器电路设计3.3.1计数器要求和器件选择分和秒计数器都是模M=60的计数器，其计数规律为：00-01-…-58-59-00…，选74LS92作十位计数器，74LS90作个位计数器。再将它们级联组成模数M=60的计数器。3.3.274LS90和74LS92介绍74LS90管脚图见图3.2,74LS92的管脚排列见图3.4。图3.474LS92管脚图3.3.3分秒计数器（六十进制）电路图用74LS90构成十进制计数器非常方便，不需外加逻辑门电路，并且74LS92是二—六—十二进制计算器，即CP0和Q0组成二进制计算器，CP1和Q3Q2Q1在74LS92中为六进制计算器。用一片74LS90与一片74LS92构成的六十进制计数器电路如图3.5所示。图3.5六十进制计数器电路图3.4译码显示电路设计3.4.174LS48简介74LS48为BCD—7段译码/驱动器，用来驱动共阴极的发光二极管显示器。并且74LS48的内部有升压电阻，无需外接电阻(可以直接与显示器连接)。74LS48的管脚排列如图3.6，74LS48的功能表如表3.2所示，其中，A3A2AlA0为8421BCD码输入端，a—g为7段译码输出端。/LT灯测试输入使能端。当LT＝0时，译码器各段输出均为高电平，显示器各段亮，因此，LT＝0可用来检查74LS48和显示器的好坏。/RBI动态灭零输入使能端。在LT＝1的前提下，当/RBI＝0且输入A3A2AlA0＝000时，译码器各段输出全为低电平，显示器各段全灭，而当输人数据为非零数码时，译码器和显示器正常译码和显示。利用此功能可以实现对无意义位的零进行消隐。/BI静态灭零输入使能端，只要BI＝0，不论输入A3A2AlA0为何种电平，译码器4段输出全为低电平，显示器灭灯(此时/BI／RBO为输入使能)。/RBO动态灭零输出端。在不使用/BI功能时，BI／RBO为输出使能(其功能是只有在译码器实现动态灭零时RBO＝0，其它时候RBO＝1)。该端主要用于多个译码器级联时，实现对无意义的零进行消隐。实现整数位的零消隐是将高位的RBO接到相邻低位的RBI，实现小数位的零消隐是将低位的RBO接到相邻高位的RBI。3.4.2由数码管和74LS48构成的译码显示电路3.5校时电路的设计当数字钟接通电源或者计时出现误差时，需要校正时间(或称校时)校时是数字钟应具备的基本功能。一般电子手表都具有时、分、秒等校时功能。为使电路简单，这里只进行分的校时。3.5.1校时电路的功能要求在分校正时不影响秒的正常计数。校时方式有“快校时”和“慢校时”两种，“快校时”是，通过开关控制，使计数器对1Hz的校时脉冲计数。“慢校时”是用手动产生单脉冲作校时脉冲。图3.7为校“分”电路。校时脉冲采用分频器输出的1Hz脉冲，当S1为“0”时可进行“快校时”，S1为1时进行“慢校时”。图3.7校“分”电路需要注意的是，校时电路是由与非门构成的组合逻辑电路，开关Sl为“0”或“1”时，可能会产生抖动，接电容C1可以缓解抖动。必要时还应将其改为去抖动开关电路。总体电路设计系统原理图设计系统PCB板图设计5调试过程及结果分析本次课程设计焊出来时只有其中一个数码管的一段会有显示，其余均不亮。经过整整两天的调试后，逐渐调到了四个数码管都有四五段亮的程度。调试过程如下：调试之前先应该再次检查原理图的正误，查问题要从根源开始，确认无误后再进行调试。调试原则：先分级调试，再级联调试，最后进行整机调试与性能指标调试。分级调试又分为先静态后动态。静态调试时，先测电源线是否接好，将万用表两表笔对每一电源节点进行测试，看是否都能顺利供电。然后测地线，测地线时应断电，检查有无断路。动态调试是接通电源，用示波器观测555是否起振以及各74LS90的11脚是否有波形（即检查其是否分频）。6设计、安装及调试中的体会（1）设计原理图时，注意将其中的一片74LS48去掉，因为给的器件中只有三只数码管，另一只用4个LED代替。（2）自动编号，创建网络标号，导入，布线。（3）制板。a、选一块完整的电板量好所需的尺寸用锯子锯下；b、将其整个板面用砂纸打磨光滑直至显现较好的金属光泽且板面无灰尘等异物；c、将打印好的电路贴在打磨好的电板那一面，用熨斗熨烫三到四分钟；d、熨好后，检查线路是否都连接完好，如果出现有断线的情况，可用碳笔将断处连上；e、腐蚀；f、腐蚀完之后用清水将电板冲洗干净，再次用砂纸打磨，将残留的铜点打磨干净，冲洗后用纸巾擦干。（4）钻孔。a为防止铜屑等进入眼睛，钻孔前应戴上塑胶眼镜;b、钻孔时就当使针孔对准焊点的中心位置，切不可将焊点四周全部钻空，这会导致元器件焊不上去；c、钻孔时板子要固定好，防止钻针断裂而伤人；d、钻好以后，用水清洗板面，擦干后在板面涂一层松香，防止铜线被氧化。打扫卫生，将设备整理好，用消毒液洗手。（5）电位器的引脚顺序一定要与选择的封装形式相一致，。（6）在电源和地之间加连接器和电容，方便接信号和抗干扰。（7）焊接时要控制焊接的时间，时间过短易产生虚焊，时间过长会导致板子上的渡铜脱落。7总结在这次多功能数字钟设计制作与调试过程中，让我更加清楚了设计电路的程序，懂得了数字钟的原理与设计理念，这次实习使我对所学知识进一步巩固，提高了自己的动手能力，增加了对电路设计的兴趣。在整过过程中让我学到了很多，特别是将打印好的电路贴在打磨好的电板那一面时失败了三次，让我明白了这是一个细致的工程，要相当好的耐心和信心，而且做事要仔细谨慎。这次实习的主要任务是印制电路板、元件安装、电路焊接以及结果调试。刚开始是绘制PCB图纸，由于对电路绘图软件的不熟悉，就采用了老师绘制的PCB图纸。在直接将PCB图纸印制到电路板上的时候出了很多问题.PCB图纸很容易就损坏，但没用注意这些，浪费了好几张PCB图纸。还有在用加热器将PCB图纸印制到电路板时，对加热时间和加热温度拿捏不准，而且对操作流程不熟悉，因此也损坏了很多张图纸。腐蚀时考虑到腐蚀液是三氯化铁溶液具有强烈的腐蚀性，所以在腐蚀前要在电板上钻个小孔，用导线把电板系住，方便电板的取出。腐蚀时一定要小心，并将装溶液容器的盖子盖上,同时要时刻检查腐蚀的进程，在检查的过程中不要让溶液从容器中沾出来。如果电板面上红色的铜完全退却，表明已经腐蚀完，可以拿出来了。在钻孔时也遇到了不少问题，由于孔很多又比较小，钻孔时要特别的仔细和耐心。期间钻偏了好几个孔，但没有损坏电路。在电路焊接以及结果调试过程中，由于电路焊接有过几次实习，懂得基本的操作方法，操作起来比较轻松，但最后整个电路板的焊得还是不够好。还有在调试过程中遇到了不少问题，主要是校时按钮装反了，在测试时按下去没