數(shù)字鐘課程設(shè)計-- 直流穩(wěn)壓電源和多功能數(shù)字鐘_第1頁
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文檔簡介

1、<p>  電氣與電子信息工程學(xué)院</p><p>  電子技術(shù)課程設(shè)計報告</p><p>  設(shè)計題目: 直流穩(wěn)壓電源和多功能數(shù)字鐘 </p><p>  專業(yè)班級:2011級電子信息工程技術(shù)(1)班 </p><p>  學(xué)  號:     </p><p&g

2、t;  姓 名: </p><p>  指導(dǎo)教師: </p><p>  設(shè)計時間: 2012/11/05~2012/11/16 </p><p>  設(shè)計地點: </p><p&g

3、t;  電子技術(shù)課程設(shè)計成績評定表</p><p>  指導(dǎo)教師簽字: </p><p>  2012年 月 日</p><p><b>  目錄</b></p><p>  一、 課程設(shè)計題目: 直流穩(wěn)壓電源和多功能數(shù)字鐘4</p><p><b&

4、gt;  二、設(shè)計目的4</b></p><p>  三、方案選擇與論證4</p><p>  四、系統(tǒng)功能及原理4</p><p>  1、直流穩(wěn)壓電源4</p><p>  2、多功能數(shù)字鐘5</p><p>  五、各模塊功能、原理、器件選擇6</p><p>  

5、1、時鐘振蕩電路(555振蕩器)6</p><p>  2、校時校分電路(CD4011)6</p><p>  3、時鐘電路的設(shè)計 (CD4511/CD4518)7</p><p>  4、 數(shù)碼管顯示8</p><p><b>  六、 結(jié)果分析9</b></p><p><b

6、>  七、設(shè)計小結(jié)9</b></p><p><b>  八、附錄10</b></p><p>  1、系統(tǒng)設(shè)計原理圖10</p><p>  2、元器件清單11</p><p><b>  3、參考文獻11</b></p><p><b&g

7、t;  電子電路數(shù)字鐘設(shè)計</b></p><p>  課程設(shè)計題目: 直流穩(wěn)壓電源和多功能數(shù)字鐘</p><p><b>  二、設(shè)計目的</b></p><p>  1、熟悉集成電路的引腳安排,掌握各芯片的邏輯功能及使用方法。</p><p>  2、了解面包板結(jié)構(gòu)及其接線方法。</p>&

8、lt;p>  3、了解數(shù)字鐘的組成及工作原理。</p><p>  4、熟悉數(shù)字鐘的設(shè)計與制作。</p><p>  5、掌握組合邏輯電路、時序邏輯電路及數(shù)字邏輯電路系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、測試方法。</p><p>  6、進一步鞏固所學(xué)的理論知識,提高運用所學(xué)知識的分析和解決實際問題的能力。</p><p>  7、提高電路布局、布線及檢

9、查和排除故障能力。</p><p>  8、培養(yǎng)書寫綜合實驗報告的能力。</p><p><b>  三、方案選擇與論證</b></p><p>  方案一的設(shè)計主要是由555振蕩電路, 時間計數(shù)電路,校時電路和譯碼驅(qū)動電路組成。時間計數(shù)電路由CD4518和CD4511組成,分為一個24進制電路和兩個60進制電路。校時電路則由開關(guān)組成。<

10、/p><p>  方案二的設(shè)計主要由晶體振蕩電路,時間計數(shù)電路,校時電路,譯碼驅(qū)動電路。其中,時間計數(shù)電路用六個74LS90組成。校時電路主要由 HD74KS00P組成RS觸發(fā)器,而且加入消抖電路,達到了自動校時的效果。</p><p>  綜合比較,選擇方案一。</p><p><b>  四、系統(tǒng)功能及原理</b></p><

11、;p><b>  1、直流穩(wěn)壓電源</b></p><p>  直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置,它需要經(jīng)過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)才能完成。</p><p>  四個環(huán)節(jié)的工作原理如下: </p><p>  A、電源變壓器:是降壓變壓器,它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓,并送

12、給整流電路,變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。 </p><p>  B、整流濾波電路:整流電路將交流電壓Ui變換成脈動的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的紋波成分,輸出紋波較小的直流電壓U1。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。</p><p>  C、濾波電路:可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除,從而得到比較平滑的直流電壓各濾波電容C滿足RL-C=(3~

13、5)T/2,或中T為輸入交流信號周期,RL為整流濾波電路的等效負(fù)載電阻。 </p><p>  D、穩(wěn)壓電路:穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定,不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化。常用的集成穩(wěn)壓器有固定式三端穩(wěn)壓器與可調(diào)式三端穩(wěn)壓器。常用可調(diào)式正壓集成穩(wěn)壓器有CW317(LM317)系列,它們的輸出電壓從1.25V-37伏可調(diào),最簡的電路外接組件只需一個固定電阻和一只電位器。其芯片內(nèi)有過渡、過熱和安全工作區(qū)

14、保護,最大輸出電流為1.5A。其典型電路如下圖,其中電阻R1與電位器R2組成輸出電壓調(diào)節(jié)器,輸出電壓Uo的表達式為:Uo=1.25(1+R2/R1)式中R1一般取120-240歐姆,輸出端與調(diào)整端的壓差為穩(wěn)壓器的基準(zhǔn)電壓(典型值為1.25V)</p><p>  直流穩(wěn)壓電源原理圖如下圖所示</p><p><b>  2、多功能數(shù)字鐘</b></p>

15、<p>  數(shù)字鐘由信號發(fā)生器、“時、分、秒”計數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時電路、整點報時電路等組成。秒信號產(chǎn)生器是整個系統(tǒng)的時基信號,它直接決定計時系統(tǒng)的精度,一般用555構(gòu)成的振蕩器加分頻器來實現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號送入“秒計數(shù)器”,該計數(shù)器采用60進制計數(shù)器,每累計60秒發(fā)出一個“分脈沖”信號,該信號將作為“分計數(shù)器”的時鐘脈沖?!胺钟嫈?shù)器”也采用60進制計數(shù)器,每累計60分,發(fā)出一個“時脈沖”信號,該信號將被送到“時計數(shù)器

16、”?!皶r計數(shù)器”采用24進制計數(shù)器,可以實現(xiàn)一天24h的累計。譯碼顯示電路將“時、分、秒”計數(shù)器的輸出狀態(tài)經(jīng)七段顯示譯碼器譯碼,通過六位LED顯示器顯示出來。整點報時電路是根據(jù)計時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一個脈沖信號,然后去觸發(fā)音頻發(fā)生器實現(xiàn)報時。校時電路是來對“時、分、秒”顯示數(shù)字進行校對調(diào)整。其數(shù)字鐘系統(tǒng)框圖如下:</p><p>  ↑ ↑ ↑ ↑

17、↑ ↑</p><p>  ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑</p><p>  ↑ ↓ ↑ ↓</p><p>  五、各模塊功能、原理、器件選擇</p><p>  1、時鐘振蕩電路(555振蕩器)</p

18、><p>  555芯片與RC組成的多諧振蕩器可以產(chǎn)生1Hz的方波信號,可以作為時間標(biāo)準(zhǔn)信號源。 </p><p>  555振蕩器的原理圖如下圖所示</p><p>  2、校時校分電路(CD4011)</p><p>  分時校準(zhǔn)電路的原理是一樣的。均是采用瓷片電容104和與門電路用開關(guān)來實現(xiàn)的具體電路圖如下。 </p>

19、<p>  平常計時狀態(tài)下開關(guān)處于斷開狀態(tài),當(dāng)需要校時時,按下開關(guān)瓷片電容則放電CD4011的引腳1、2是低電平3引腳輸出高電平,此時8引腳送入時鐘脈沖,則10輸出低電平,那么4輸出一定是高電平,而且這個高電平被送入CD4518的1號時鐘引腳,此時“分”必定加1,同理,若連續(xù)按下開關(guān)則“分”就會連續(xù)加1,即完成分校時。時校時電路的原理和分校時是一樣的。</p><p>  3、時鐘電路的設(shè)計 (CD

20、4511/CD4518)</p><p> ?。?)、時計數(shù)、譯碼/驅(qū)動及顯示部分的設(shè)計 </p><p>  眾所周知,秒、分、時分別為六十、六十、二十四進制(十二進制亦可)計數(shù)器那么“秒”和“分”計數(shù)器用兩塊十進制計數(shù)器級連來實現(xiàn),它們的個位為十進制,十位為六進制,這樣,符合人們通常計秒數(shù)的習(xí)慣。“時”計數(shù)也用兩個十進制集成塊,只是做成二十四進制,上述計數(shù)器均可用反饋清零法來實現(xiàn)。

21、 </p><p>  時計數(shù)是采用兩個數(shù)碼管、兩個CD4511和一個CD4518來實現(xiàn)將“分”計數(shù)器的進位脈沖送入“時”計數(shù)器,但是是計數(shù)器采用的是24進制、且不需要進位脈沖,同樣是采用CD4511來驅(qū)動七位LED數(shù)碼管顯示出來,以下即為時計數(shù)器的設(shè)計原理圖。</p><p> ?。?)、秒計數(shù)、譯碼/驅(qū)動及顯示部分的設(shè)計</p><p>  秒計數(shù)采用

22、兩個數(shù)碼管、兩個CD4511和一個CD4518來實現(xiàn)。將“秒”信號送入“秒”計數(shù)器,秒計數(shù)器采用60進制計數(shù)器,每累計60秒發(fā)出一個“分”脈沖信號,該信號將作為“分”計數(shù)器的時鐘脈沖,進位脈沖最終用CD4081的一個與門來實現(xiàn)。而CD4511芯片具有鎖存\譯碼\驅(qū)動的功能,可以外接電阻驅(qū)動七段口LED數(shù)碼管顯示出來。以下即為秒計數(shù)器的設(shè)計原理圖。</p><p>  、秒計數(shù)、譯碼/驅(qū)動及顯示部分的設(shè)計</

23、p><p>  分計數(shù)和秒計數(shù)的原理差不多,也是采用兩個數(shù)碼管、兩個CD4511和一個CD4518來實現(xiàn)。將“秒”計數(shù)器的進位脈沖送入“分”計數(shù)器,每累計60分發(fā)出一個“時”脈沖信號,該信號將作為“時”計數(shù)器的時鐘脈沖,進位脈沖最終用CD4081的又一個與門來實現(xiàn),同樣是采用CD4511來驅(qū)動七位LED數(shù)碼管顯示出來,分計數(shù)器的設(shè)計原理圖與秒計數(shù)器的設(shè)計原理圖相同。</p><p><b

24、>  數(shù)碼管顯示</b></p><p>  用CD4511和CD4518配合數(shù)碼管組成一個一位計數(shù)顯示,如下圖所示:</p><p>  每級輸出接一只 CD4511和LED數(shù)碼管即可。所謂共陰LED數(shù)碼管是指7段LED的陰極是連在一起的,在應(yīng)用中應(yīng)接地。限流電阻要根據(jù)電源電壓來選取電源電壓5V時可使用1KΩ的限流電阻。</p><p><

25、b>  結(jié)果分析</b></p><p>  裝配焊接:本次整機裝配采用模塊化結(jié)構(gòu),不僅解決了模數(shù)整體調(diào)試帶來的困難,而且便于實現(xiàn)電路的分層管理,使得整個電路裝配更加有層次和明確的主從關(guān)系,解決了焊接的盲目性。雖然裝配、焊接比較麻煩,但通過和同學(xué)的合作,許多困難都得以克服。</p><p>  安裝芯片引腳時,我們先上網(wǎng)查,在弄懂芯片管腳的具體情況直接偶才進行安裝。<

26、;/p><p>  第一步:在焊接的時候,不要一次把所有的元件都焊接上去,先焊接一部分元件上去,讓系統(tǒng)先跑起來,即最小化系統(tǒng)調(diào)試。</p><p>  第二步:在完成元件的焊接之后,首先要用萬用表測試一下,有沒有短路。先排除人為的焊接短路。</p><p>  第三步:上電前的電壓、電流測試。在電壓、電流正常的情況下,再可以進行別的調(diào)試,這時就可以一部分、一部分的往上焊

27、接別的元件了。最后完成焊接任務(wù)。 </p><p><b>  系統(tǒng)功能測試: </b></p><p>  1、系統(tǒng)擁有良好的人機交互界面及操作說明 </p><p>  2、符合設(shè)計提出的基本功能并有所發(fā)揮 測試結(jié)果:</p><p> ?。?)計時:數(shù)字鐘可以準(zhǔn)確的計時,滿足多功能數(shù)字中的基本功能——計時。 <

28、;/p><p> ?。?)校對:通過對單刀雙擲開關(guān)的調(diào)節(jié),確實對數(shù)字鐘起來了校對的作用。 </p><p> ?。?)報時:在數(shù)字鐘計時到01:00:00時,電燈泡亮了,一分鐘后,即計時到01: 01:00時,燈泡熄。整點報時功能成功。</p><p><b>  七、設(shè)計小結(jié)</b></p><p>  

29、通過這次對多功能數(shù)字鐘的設(shè)計制作,讓我了解了電路設(shè)計的基本步驟,也讓我了解了關(guān)于數(shù)字鐘的原理與設(shè)計理念,要設(shè)計一個電路先進行軟件模擬仿真再進行實際的電路制作。但是最后的成品卻不一定與仿真時完全一樣,因為,再實際接線中有著各種各樣的條件制約著。而且,在仿真中無法成功的電路接法,在實際中因為芯片本身的特性而能夠成功。所以,在設(shè)計時應(yīng)考慮兩者的差異,從中找出最適合的設(shè)計方法。通過這次學(xué)習(xí),讓我對各種電路都有了大概的了解,所以說,坐而言不如立而

30、行,對于這些電路還是應(yīng)該自己動手實際操作才會有深刻理解。</p><p><b>  八、附錄</b></p><p><b>  1、系統(tǒng)設(shè)計原理圖</b></p><p><b>  2、元器件清單</b></p><p><b>  3、參考文獻</b&g

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