數(shù)字鐘課程設(shè)計(jì)---led數(shù)碼顯示鐘的設(shè)計(jì)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告</p><p>　　開(kāi)課時(shí)間: 2010 至 2011 學(xué)年第 2 學(xué)期</p><p><b>　　設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　LED數(shù)碼顯示鐘的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　二、主要內(nèi)容</b></p><p>

2、<b>　　1、工作原理</b></p><p>　　電子鐘是一個(gè)將“ 時(shí)”，“分”，“秒”顯示于人的視覺(jué)器官的計(jì)時(shí)裝置。它的計(jì)時(shí)周期為24小時(shí)，顯示滿刻度為23時(shí)59分59秒，另外應(yīng)有校時(shí)功能和報(bào)時(shí)功能。因此，一個(gè)基本的數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示器、“時(shí)”，“分”，“秒”計(jì)數(shù)器、校時(shí)電路、報(bào)時(shí)電路和振蕩器組成。主電路系統(tǒng)由秒信號(hào)發(fā)生器、“時(shí)、分、秒”計(jì)數(shù)器、譯碼器及顯示器、校時(shí)電路、整點(diǎn)報(bào)時(shí)

3、電路組成。秒信號(hào)產(chǎn)生器是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號(hào)，它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，一般用石英晶體振蕩器加分頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)送入“秒計(jì)數(shù)器”，“秒計(jì)數(shù)器”采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60秒發(fā)出一個(gè)“分脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將作為“分計(jì)數(shù)器”的時(shí)鐘脈沖。“分計(jì)數(shù)器”也采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60分鐘，發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將被送到“時(shí)計(jì)數(shù)器”?！皶r(shí)計(jì)數(shù)器”采用24進(jìn)制計(jì)時(shí)器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)一天24小時(shí)的累計(jì)。譯碼顯示電路將“時(shí)”、“分”、“秒”計(jì)

4、數(shù)器的輸出狀態(tài)用七段顯示譯碼器譯碼，通過(guò)七段顯示器顯示出來(lái)。整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路時(shí)根據(jù)計(jì)時(shí)系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一脈沖信號(hào)，然后去觸發(fā)一音頻發(fā)生器實(shí)現(xiàn)報(bào)時(shí)。校時(shí)電路時(shí)用來(lái)對(duì)“時(shí)”、“分”、“秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對(duì)調(diào)整。</p><p>　　根據(jù)電路原理圖，LM8560（IC1）是50/60Hz的時(shí)基24小時(shí)專用數(shù)字鐘集成電路，有28只管腳，1-14腳是顯示筆劃輸出，15腳為正電源端，20腳為負(fù)電源端，27腳是內(nèi)部振蕩器RC輸入

5、端，16腳為報(bào)警輸出。</p><p>　　T1為降壓變壓器，經(jīng)橋式整流（VD6-VD9）及濾波（C3、C4）后得到直流電，供主電路和顯示屏工作。當(dāng)交流電源停電時(shí)，備用電池通過(guò)VD5向電路供電。</p><p>　　CD4060(IC2)、JT、R2、C2構(gòu)成50HZ的時(shí)基電路，CD4060內(nèi)部包含14位二分頻和一個(gè)振蕩器，電路簡(jiǎn)潔，30720HZ的信號(hào)經(jīng)分頻后，得到50HZ的信號(hào)送到LM

6、8560的25腳，并做秒信號(hào)經(jīng)VT2、VT3驅(qū)動(dòng)顯示屏內(nèi)的冒號(hào)閃動(dòng)。</p><p>　　當(dāng)調(diào)好定時(shí)時(shí)間后，并按下開(kāi)關(guān)K1（白按鈕），顯示屏右下方有綠點(diǎn)指示，到定時(shí)時(shí)間有驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)R3使VT1工作，即可定時(shí)報(bào)警輸出。</p><p>　　在面板上從左到右，存在五個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，分別是S4、S3、K1、S2、S1，S1調(diào)小時(shí)，S2調(diào)分鐘，S3調(diào)時(shí)鐘，S4調(diào)定時(shí)，K1定時(shí)報(bào)警開(kāi)關(guān)。調(diào)時(shí)鐘時(shí)，需按下

7、S3的同時(shí)按動(dòng)S1，即可調(diào)小時(shí)數(shù)；按下S3的同時(shí)按動(dòng)S2可調(diào)分鐘數(shù)。調(diào)定時(shí)報(bào)警時(shí)，需按下S4的同時(shí)按動(dòng)S1即可調(diào)小時(shí)數(shù)，按下S4的同時(shí)按動(dòng)S2可調(diào)分鐘數(shù)，事實(shí)上是鬧鈴數(shù)</p><p><b>　　2、電路原理圖 </b></p><p>　　芯片LM8560和CD4060的工作原理</p><p>　?。?） LM8560集成電路采用28

8、腳雙列直插式封裝，內(nèi)含顯示譯碼驅(qū)動(dòng)電路、12/24小時(shí)選擇電路以及其他各種設(shè)置報(bào)警等電路。它具有較寬的工作電壓范圍（7.5-14V）和工作溫度范圍（20C--+70C）。它自身功能消耗很小，輸出的能直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管顯示屏。</p><p><b>　　如下圖：</b></p><p>　　CD4060由一振蕩器和14極二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器位組成，振蕩器的結(jié)構(gòu)可以是RC或

9、晶振電路。CR為高電平時(shí)，計(jì)時(shí)器清零且振蕩器使用無(wú)效，所有的計(jì)數(shù)器位均為主從觸發(fā)器。在CP1(和CP0)的下降沿計(jì)數(shù)器以二進(jìn)制進(jìn)行計(jì)數(shù)，在時(shí)鐘脈沖線上使用施密特觸發(fā)器對(duì)時(shí)鐘上升和下降時(shí)間無(wú)限制。CD4060提供了16引線多層陶瓷雙列直插（D）、熔封陶瓷雙列直插（J）、塑料雙列直插（P）和陶瓷片狀載體（C）4種封裝形式。</p><p><b>　　如下圖：</b></p>&l

10、t;p>　　4、整流電路部分的工作原理</p><p>　　橋式整流器是利用二極管的單向?qū)ㄐ赃M(jìn)行整流的最常用的電路，常用來(lái)將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姟?如圖所示：</p><p><b>　　工作原理</b></p><p>　　橋式整流電路是使用最多的一種整流電路。這種電路,只要增加兩只二極管口連接成"橋"式結(jié)構(gòu),便具有

11、全波整流電路的優(yōu)點(diǎn),而同時(shí)在一定程度上克服了它的缺點(diǎn)。</p><p>　　橋式整流電路的工作原理如下: </p><p>　　e2為正半周時(shí),對(duì)D1、D3和方向電壓,Dl,D3導(dǎo)通;對(duì)D2、D4加反向電壓,D2、D4截止。電路中構(gòu)成e2、Dl、Rfz 、D3通電回路,在Rfz ,上形成上正下負(fù)的半波整洗電壓,e2為負(fù)半周時(shí),對(duì)D2、D4加正向電壓,D2、D4導(dǎo)通;對(duì)D1、D3加反向電壓,

12、D1、D3截止。電路中構(gòu)成e2、D2Rfz  、D4通電回路,同樣在Rfz 上形成上正下負(fù)的另外半波的整流電壓。</p><p>　　橋式整流器是由多只整流二極管作橋式連接，外用絕緣塑料封裝而成，大功率橋式整流器在絕緣層外添加金屬殼包封，增強(qiáng)散熱。橋式整流器品種多，性能優(yōu)良，整流效率高，穩(wěn)定性好，最大整流電流從0.5A到50A，最高反向峰值電壓從50V到1000V。</p><p&g

13、t;<b>　　電路形式： </b></p><p>　　電源變壓器Tr的作用是將220V交流電u1變換成整流所需的較低的交流電u2。</p><p>　　若變壓器初級(jí)繞組的匝數(shù)為N1，次級(jí)繞組的匝數(shù)為N2，則U1/U2=N1/N2=k（變壓比）；</p><p>　　變壓器起到隔離市電電源的作用。二極管VD1~VD4起整流作用，稱為整流元件，

14、它們組成橋式電路結(jié)構(gòu)。</p><p>　　整流過(guò)程（假設(shè)輸入為正弦交流電）</p><p>　　當(dāng)為u2正半周時(shí)，A點(diǎn)電位最高，B點(diǎn)的電位最低。二極管VD1和VD2導(dǎo)通（相當(dāng)于閉合的開(kāi)關(guān)）；二極管VD1和VD3截止（相當(dāng)于斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)）。在u2正半周作用下，電路中有電流流動(dòng)，其通路為：A VD1 RL VD3 B 負(fù)載電阻RL上電流的方向由上至下，產(chǎn)生上正下負(fù)的電壓u0 。<

15、;/p><p>　　當(dāng)為u2負(fù)半周時(shí)，A端電位最低，B點(diǎn)的電位最高。二極管VD2和VD4導(dǎo)通（相當(dāng)于閉合的開(kāi)關(guān)）；二極管VD1和VD3截止（相當(dāng)于斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)）。在u2負(fù)半周作用下，電路中有電流流動(dòng)，其通路為：B VD2 RL VD4 A 負(fù)載電阻RL上電流的方向由上至下，產(chǎn)生上正下負(fù)的電壓u0 。</p><p>　　結(jié)論：無(wú)論輸入電壓是正半周還是負(fù)半周，負(fù)載RL的電流方向始終是從上

16、向下，所以產(chǎn)生的電壓降也是同一方向（電壓都為上正下負(fù)）。</p><p>　　正半周VD1、VD3導(dǎo)通，有電流流過(guò)，VD2、VD4截止，無(wú)電流流過(guò)。負(fù)半周VD2、VD4導(dǎo)通，有電流流過(guò)，VD1、VD3截止，無(wú)電流流過(guò)。</p><p><b>　　5、元件清單</b></p><p><b>　　三、具體要求</b><

17、;/p><p>　　（1）在動(dòng)手焊接之前請(qǐng)先用萬(wàn)用表檢測(cè)各元件。</p><p>　?。?）安裝時(shí)請(qǐng)先裝低矮和耐熱的元件(如電阻)，然后再裝大一點(diǎn)的元件，最后裝怕熱的元件(如三極管、集成電路等)電阻的安裝：請(qǐng)將電阻的阻值選擇好后，根據(jù)兩孔的距離可采用立式緊貼電路板安裝。電解電容器、二極管、三極管安裝時(shí)注意極性，電解電容器C4緊貼電路板臥式安裝，C3緊貼電路板立式安裝；二極管緊貼電路板立式安裝；

18、三極管安裝時(shí)注意型號(hào)。輕觸開(kāi)關(guān)和自鎖開(kāi)關(guān)緊貼電路板安裝。</p><p>　?。?）捧線兩端去塑料皮上錫后，一端按電路原理圖的序號(hào)接LCD的顯示屏，另一端接電路板。蜂鳴器安裝時(shí)注意接線，在蜂鳴器的兩端分別焊接紅、黑導(dǎo)線，導(dǎo)線的另一端分別接電路板的BL+BL-。另外，電路板上還有4根跳線(J1CJ4)，用其它元件多余的引腳線充當(dāng)。</p><p>　　（4）將熱縮管套在電源變壓器初級(jí)線圈的導(dǎo)

19、線上，然后把插頭電源線與初級(jí)線圈的導(dǎo)線焊在一起，移動(dòng)熱縮管至焊接處，確保使用時(shí)的安全。</p><p>　?。?）變壓器安裝在前蓋兩個(gè)高的座上，用螺釘固定，接入電路時(shí)注意分清初、次級(jí)。蜂鳴器裝在前蓋的共振腔座孔中，用膠、電烙鐵點(diǎn)一下固定。顯示屏和電路板分別用四顆自攻螺釘固定，電路板與顯示屏之間的排線折成S形，防止排線在焊接處折斷。電源線卡好后引出殼外，電池彈簧依順序安好。前蓋和后蓋對(duì)好后扣好，再用自攻螺釘固定即可

20、。</p><p><b>　　四、進(jìn)度安排</b></p><p><b>　　五、心得體會(huì)</b></p><p>　　這一次的實(shí)習(xí)，讓我更多的接觸了專業(yè)知識(shí)，LED數(shù)碼顯示鐘的設(shè)計(jì)是在我們學(xué)習(xí)了數(shù)字電子技術(shù)和電路原理的基礎(chǔ)上的一個(gè)綜合性的實(shí)驗(yàn)！在為期一周的動(dòng)手實(shí)踐中，我們了解了數(shù)字電子鐘的工作原理，芯片LM8560和

21、CD4060的工作原理。同時(shí)也復(fù)習(xí)了如何利用色環(huán)來(lái)辨別電阻的大小，又重新認(rèn)識(shí)了二極管，三極管，電容等電子元器件！</p><p>　　在最后的調(diào)試過(guò)程中，我一開(kāi)始出現(xiàn)的是亂碼，在老師和同學(xué)的指導(dǎo)和幫助下，我找到了問(wèn)題的根源是在焊接芯片時(shí)把引腳焊在了一起，LED顯示屏的導(dǎo)線接點(diǎn)也連在一起。在以后的焊接中知道了要細(xì)心，耐心，做事情不能大而化之，草草了事！在經(jīng)過(guò)重新焊接后，我的數(shù)子顯示鐘終于可以運(yùn)行了！再接通電源的時(shí)候

22、要注意導(dǎo)線和插頭的接線處不能碰到一起，要用膠帶把它粘好，一定要注意用電的安全！</p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力。使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在