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1、 电子技术(下)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：学 号：学生姓名：指导教师： 年 月电子技术(下)课程设计任务书姓名学号学院电子信息学院班级题 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
2、；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 设计一台可以准确计时，以十进制数显示“时”、“分”、“秒”的多功能电子时钟,小时为24进制，分和秒均为60进制。多功能电子时钟实际是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路，是采用数字电路实现“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。通过本课程设计，巩固加强“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，
3、并了解电子产品研制开发的过程；基本掌握电子电路安装和调试的方法；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。关键词：电子时钟；计数器；AbstractDesign a can accurate timing, in decimal number shows hour, minute and seconds multifunctional electronic clock, for 24 hours into the system, minutes and seconds are 60 into the system. Multifunctional electronic clock
4、 is actually a for standard frequency (1 HZ) to count count circuit, is the digital circuit implementation digital display timer device. Through this course design, make we strengthen hour,minute and seconds digital electronic technology the curriculum theory knowledge; Grasp the electronic circuit
5、of the general design method, and understand the electronic product development development process; Basic grasp the electronic circuit installation and debugging methods; To foster independent analysis and problem-solving ability and creative ability and creative thinking.Key words：Electronic clock
6、; counter;目 录中文摘要Abstract第一章 绪论1第二章 总体方案设计12.1 设计内容1 2.1.1基本部分1 2.1.2发挥部分12.2 原理说明1第三章 单元模块设计33.1 振荡器33.2 分频器63.3 计数器73.4 译码显示电路103.5 校时电路113.6 整点报时电路12第四章 系统的调试与功能134.1 系统的调试134.2 系统的功能14第五章 心得体会15参考文献15附录一：工具清单15附录二：元器件清单16附录三：主要元器件的引脚图和功能表17第一章 绪论随科技的发展，电子产品越来越多的走进人们的生活，工艺也是越来越精湛。科技的力量对科学技术的发展起着不
7、可估量的作用，从爱迪生发明了电灯，让人迎来了电的时代到现在的TTL电路，CMOS等新技术的应用，确实为人你们带来了便捷。本次课程设计的内容是设计一台多功能电子时钟。电子时钟是日常生活中非常常见的，它简单实用，方便快捷，是人们必不可少的一种现代电子器件。本次课程设计我们会论述电子时钟的工作原理，所用到的各种器件引脚及其功能，同时，要掌握如何对电子时钟进行调试，巩固加强“数字电子技术”课程的理论知识。第二章 总体方案设计2.1设计内容：2.1.1基本部分：1、设计一台能准确计时，以十进制数形式显示“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。2.1.2发挥部分：1
8、、有校时功能，可以分别对“时”、“分”信号进行单独校对；2、能整点报时，整点之前进行“四低一高”报时；3、有日期电路，周为7进制。2.2原理说明：多功能电子时钟实际是一个对标准频率（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”数字显示的计时装置。具体实现为：用石英晶体振荡器或555振荡器产生一秒的标准“秒”信号；设计60进制计数器，即60秒累计为1分，同样设计，60分为1小时，并以24小时为一计数周期；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，最后一响为整点；由于计时的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故
9、需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间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，并了解电子产品研制开发的过程；基本掌握电子电路安装和调试的方法；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器电路或555定时器构成多功能电子时钟。图2-1所示为多功能电子时钟基本部分的设计框图。图2-1图2-2所示为多功能电子时钟基本部分和发挥部分的设计框图。图2-2第三章 单元模块设计3.1振荡器：555定时器可接成多谐振荡器，多谐振荡器也称为无稳态触发器，它没
10、有稳定状态，同时无需外加触发脉冲，就能输出一定频率的矩形脉冲(自激振荡）。用555实现多谐振荡，需要外接电阻R1，R2和电容C，并外接+5V的直流电源。选用合适的参数，使555定时器给数字钟提供一个频率稳定准确的1KHZ的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。555定时器的外部结构电路图如图3-1所示。图3-1 555外部接线图以下是555内部结构电路，如图3-2所示。图3-2 555内部结构电路图Uc及Uo波形图如3-3所示。图3-3 Uc及Uo波形图 以下是本次试验振荡电路所需要的逻辑器件引脚图、功能表及连接图。图3-3 CC4060的引脚图与功能表图3-4 74HC74的引脚图与功能表
11、图3-5 74HC74与CC4060连接图3.2分频器：因为555定时器产生的标准时间频率很高（1KHZ），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。通常是用计数器来实现分频的，可采用多级十进制计数器来实现。例如：1KHZ的分频倍数为1000即实现该分频功能需要3级十进制计数器，只需将低位的Q3和高位的CP相连即可，如图4-1。实验室常用的十进制计数器有74LS90，CD4518等。本次试验采用的是CD4518做计数器，在仿真时，可采用其上升沿计数脉冲，否则易出问题。实际接线时为减少接线可采用下降沿脉冲。若采用74LS90，需先将74 LS90接成十进制计数器。图3-6 分频
12、电路框图图3-7 CC45183.3计数器：时间计数单位由“时”计数、“分”计数和“秒”计数三部分组成。“分”计数和“秒”计数单位为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”或者“分”向“秒”计数一样，都是按自然态序计数，所以组成“时”计数器的两个十进制计数器必须先级联为100进制，再找出归零信号实现24进制。 以下是“秒”计时电路，“分”计时电路，“时”计时电路的连接图。两个4518级联后显示为8421BCD码，且异步清零，所以要显示六十进制则高位为0110，低位为0000，秒电路和分电路一样，时电路为高位0
13、010，低电位为0100.。图3-8 秒计数电路（60进制）-4518连接图3-9图3-10 分计数电路（60进制）-4518连接图3-11图3-12 小时计数电路（24进制）-4518连接图3-133.4译码显示电路：“时”“分”“秒”计数器的输出信号，需要经过译码显示电路，实验室可选用的译码有73LS247,74LS248，CD4511-BCD七段译码器，其功能如表4-1所示。实验室常选用的示器件为半导体数码器，或称LED数码管。（1） 共阳数码管的两个com端都接Vcc;（2） 共阴极数码管的两个com端都接地。74LS248、CD4511的输出为高电平有效，因此需要采用共阴极数码管，为
14、防止电流过大可加几百欧的限流电阻。注意：在仿真时要将显示译码译码器RBI或EL（第五引脚）接为高电平，在实际接线时应接为低电平。图3-14 74HC4511引脚与功能表图3-15 译码电路-74HC4518的连接3.5校时电路：当重新接通电源或走时出现误差使得电子时钟的指示数值同实际时间不相符时，应予以校准。通常，校正时间的方法是：首先截断正常的计数通路，然后再进行人工触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端，校正好后，再转入正常的计数状态即可。校“时”电路的基本原理就是将“秒”信号直接引入“时”计数器，切断“分”向“时”的进位信息，让“时”计数器快速计数，在“时”计数器达
15、到正确的数字后，再切断“秒”信号，让“时”计数器恢复正常工作。在校“时”时，“分”和“秒”计数器可以设置为停止计数也可以选择直接直接清零。校“分”电路也是按此方法让“秒”信号直接进入“分”计数器的计数脉冲。这样，可使分计数其快速计数。要求：1. “秒”计数停止计数或清零2. “分”计数器不能向“时”计数器送进位信息。校“时”、校“分”简单参考电路如图3-12所示：图3-16 校时与校分参考电路3.6整点报时：多功能电子时钟显示整点时能及时报时，每当分和秒计数器计数到59分51秒时，驱动音箱电路，在十秒内自动发出5次鸣叫声，要求每一秒鸣叫一次，每次叫声持续一秒，而且前四声低最后一声高，以最后一次
16、高音结束的时刻为整点时刻。以下是整点报时的两个参考电路，如图3-13,3-14所示。图3-17 整点报时参考电路之一图3-18 整点报时参考电路之二第四章 系统的调试与功能4.1系统的调试在连线和调试时，应分模块连线和调试，一步一步进行；例1：用一个指示灯可以测试振荡电路和分频电路；用四根高低电平线输入4511端（DCBA码）；可以测试显示和译码电路；用四个并排的指示灯可以测试计数电路；例2：先连接好个位的十进制计数器，电路工作正确后再接十位的计数器。两者都正常后再将60进制计数器连接起来；采用这种步步为营的接线和调试方法（称为自上而下），能够较容易的发现问题并排除故障；4.2系统的功能经过调
17、试后，电子时钟实现了基本的计时功能，秒针从1跳到60后向分针进一位，分针从1跳动60后向时针进一位，时针从0跳到24后归零。如果加上校时，整点报时，电路就复杂一点。以下是本次课程设计的总体原理图，如图4-1所示。图4-1 总体原理图第五章 心得体会通过这次课程设计发现了自己很多的不足，知识有很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。从确定设计课题到具体设计，从理论到实践，在几天的时间里，可以说是苦多于甜，但是可以学到很多东西，同时不仅可以巩固以前所学的知识。通过这次课程设计使我懂得了实际动手操作的重要性。刚开始时，是一片茫然，经过老师的讲解之后觉得很简单，但当自
18、己真正动手时还是不知如何下手，后来经过自己的努力学习、实际操作和老师、同学的帮助，我可以基本完成本次课设的内容。理论与实践的相结合的重要性：只有理论知识远远不够，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，才能学以致用，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。团结互助的重要性：每个人的能力和精力都是有限的，在设计的过程中难免会遇到很多问题，比如我自己就对数电的一些基本理论掌握不好，在同学的帮助下我才解决了种种问题。总之，通过本次课程设计我受益匪浅。一方面巩固、提高了自己的专业知识培养了基本的实际应用能力。另一方面也懂得了团结互助等基本的做人道理。参考文献【1】康华光，电子技术
19、基础（第五版），高等教育出版社，2005【2】陈振官，数字电路制作实例，国防工业出版社，2005名称镊子钳子导线面包板数量11若干1附录一 工具清单序号功能器件类型、型号及参数数量1振荡器部分CC406012晶振(32768Hz)13电阻：22MW14电容：20pF15可变电容：320pF16分频电路74HC7417计数电路74HC451838译码电路74HC451169显示电路数码管(共阴极)(包括限流电阻)6以上为电子时钟显示电路基本部分10日期显示电路74HC451811174HC4511112数码管(共阴极)113校时和校分电路74HC0031474HC04115电阻：3.3kW216电容：0.01mF217整点报时电路74HC2021874HC00(或CC4011)119电阻：3.3kW120电阻：1kW121电阻：22W122三极管：3DG130123蜂鸣器(8W)1以上部分为电子时钟显示电路发挥部分附录二元器件清单附录三 主要元器件的引脚图和功能表CC406074HC7474HC744511CC4518
