電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)報(bào)告數(shù)字鐘設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)1

1、設(shè)計(jì)專題： 電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：多功能數(shù)字鐘設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求：1. 主要內(nèi)容： 用 cc4518雙四位bcd同步加計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)60秒、60分、24小時(shí)歸0的計(jì)數(shù)電路 用cc4511 七段譯碼驅(qū)動(dòng)/鎖存器及l(fā)g5011ah共陰數(shù)碼管設(shè)計(jì)譯碼及顯示電路（數(shù)碼管需加限流電阻） 用555設(shè)計(jì)cp脈沖源 (f=1kh) 具有系統(tǒng)校準(zhǔn)功能2. 整體電路原理圖60秒、60分、24小時(shí)- 計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路（用8k白紙手工畫(huà)圖）3. ewb仿真圖60秒、60分、24小時(shí)- 計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路（計(jì)算機(jī)打?。?. 設(shè)計(jì)原理圖用protel99設(shè)計(jì)原理圖（計(jì)算機(jī)打印）5. 設(shè)計(jì)pcb版圖用protel99設(shè)計(jì)

2、pcb板圖（計(jì)算機(jī)打?。?. 功能擴(kuò)展要求設(shè)計(jì)：定點(diǎn)報(bào)時(shí)功能 12小時(shí)歸1計(jì)數(shù)電路指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日摘 要本次電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是對(duì)前期所學(xué)的“模擬電子技術(shù)”和“數(shù)字電子技術(shù)”知識(shí)的綜合應(yīng)用，充分結(jié)合了組合電路和時(shí)序電路設(shè)計(jì)多功能數(shù)字鐘。完成在能夠正常進(jìn)行時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)的基礎(chǔ)上加入定時(shí)和12歸1的功能。我們首先從系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)論證開(kāi)始，先后用ewb完成數(shù)字鐘的仿真設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了用ne555定時(shí)器組成的無(wú)穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)生頻率為1hz的脈沖，用cc4518計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了24、60進(jìn)制的計(jì)數(shù)功能電路，然后用 cc4511譯碼器與數(shù)碼管等實(shí)現(xiàn)了計(jì)數(shù)顯示；最終結(jié)合門(mén)電路完成了計(jì)數(shù)與校準(zhǔn)的主板功能。在擴(kuò)展

3、板部分，有鬧鐘時(shí)間設(shè)置、鬧鐘開(kāi)/關(guān)報(bào)時(shí)等功能。通過(guò)8d鎖存器74ls273將所要定時(shí)的脈沖信號(hào)鎖存，當(dāng)此脈沖到來(lái)時(shí)，通過(guò)同或門(mén)74ls266的比較，最終送入與門(mén)74ls21，若輸入為高電平，打開(kāi)鬧鈴功能，否則，鬧鈴功能為關(guān)。然后用altium designer 09根據(jù)ewb中已經(jīng)畫(huà)好的仿真圖進(jìn)行相應(yīng)的原理圖繪制，在完成封裝及檢查無(wú)誤后生成pcb板，完成整個(gè)電路硬件方面的設(shè)計(jì)工作。最后進(jìn)行硬件的焊接。先焊接具有顯示、計(jì)時(shí)、校時(shí)功能的主板，之后焊接具有定點(diǎn)報(bào)時(shí)的擴(kuò)展板，最終將主板與擴(kuò)展板進(jìn)行連接調(diào)試結(jié)束本次的電子綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。 關(guān)鍵詞：ne555脈沖 cc4518計(jì)數(shù)器 cc4511譯碼器 鎖存

4、器 目 錄1 數(shù)字鐘的基本組成及工作原理41.1數(shù)字鐘的構(gòu)成41.2 數(shù)字鐘的工作原理42 數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作52.1 系統(tǒng)方案選擇與論證52.2 設(shè)計(jì)步驟與方法52.2.1 ne555脈沖電路產(chǎn)生62.2.2 計(jì)數(shù)器電路82.2.3 譯碼顯示電路102.2.4 校時(shí)電路142.2.5 振蕩器142.2.6 整流部分電路172.3 數(shù)字鐘仿真圖182.3.1 數(shù)字鐘電路原理圖（見(jiàn)附錄7）182.3.2 系統(tǒng)整體仿真圖（見(jiàn)附錄2）182.3.3 pcb板圖183 數(shù)字鐘的擴(kuò)展功能193.1 定點(diǎn)報(bào)時(shí)193.2 12歸1204 數(shù)字鐘的焊接及注意事項(xiàng)214.1 焊接元件清單（見(jiàn)附錄1）224.2實(shí)

5、際焊接的印刷電路板元件分布圖（見(jiàn)附錄6）224.3 焊接注意事項(xiàng)225 系統(tǒng)軟、硬件調(diào)試235.1 系統(tǒng)軟件和硬件調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題235.2系統(tǒng)軟件和硬件調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題的分析235.3系統(tǒng)軟件和硬件調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題的解決236 總結(jié)及體會(huì)247 參考文獻(xiàn)258 附錄261 數(shù)字鐘的基本組成及工作原理為將所學(xué)數(shù)字電子技術(shù)的相關(guān)理論與動(dòng)手實(shí)踐相結(jié)合，本次綜合設(shè)計(jì)獨(dú)立完成了數(shù)字鐘一系列設(shè)計(jì)與焊接工作。與機(jī)械式時(shí)鐘相比，數(shù)字鐘具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性,且無(wú)機(jī)械裝置,具有更更長(zhǎng)的使用壽命,因此得到了廣泛的使用。1.1數(shù)字鐘的構(gòu)成數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率(1hz)進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。為了

6、更加貼近于生活，方便使用。一方面，我們?cè)O(shè)計(jì)了校準(zhǔn)電路，解決了當(dāng)時(shí)鐘出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行調(diào)整完成正常的計(jì)數(shù)；另一方面，加入了一定的擴(kuò)展功能，實(shí)現(xiàn)了定點(diǎn)報(bào)時(shí)。數(shù)字鐘的一般構(gòu)成框圖如下（圖1）。 圖1 數(shù)字鐘構(gòu)成圖1.2 數(shù)字鐘的工作原理1) 秒脈沖信號(hào)發(fā)生器利用ne555多諧振蕩器通過(guò)調(diào)整參數(shù)，完成了f=1hz的秒脈沖信號(hào)的產(chǎn)生。2) 時(shí)間計(jì)數(shù)器電路時(shí)間計(jì)數(shù)電路由秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器,分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器及時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成。其中秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器,分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器,時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器為24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。結(jié)合cc4518芯片實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)清零的功能。3) 譯碼、顯示電

7、路計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間的累計(jì)以8421bcd碼形式輸出,為了將計(jì)數(shù)器輸出8421bcd碼顯示出來(lái),需用顯示譯碼電路將計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流,一般這種譯碼器通常稱為7段譯碼顯示驅(qū)動(dòng)器。常用的7段譯碼顯示驅(qū)動(dòng)器有cc4511。4) 校時(shí)電源電路當(dāng)重新接通電源或時(shí)鐘出現(xiàn)誤差時(shí)都需要對(duì)時(shí)間進(jìn)行校正。通常,校正時(shí)間的方法是:首先截?cái)嗾５挠?jì)數(shù)通路,然后再進(jìn)行人工出觸發(fā)計(jì)數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號(hào)加到需要校正的計(jì)數(shù)單元的輸入端,校正好后,再轉(zhuǎn)入正常計(jì)時(shí)狀態(tài)即可。5) 定點(diǎn)報(bào)時(shí)電路一般時(shí)鐘都具備著定點(diǎn)報(bào)時(shí)的電路功能,即當(dāng)時(shí)鐘走到所設(shè)定的時(shí)間時(shí)，會(huì)自動(dòng)報(bào)時(shí)。2 數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)

8、與制作2.1 系統(tǒng)方案選擇與論證 1、脈沖電路選擇與論證 方案一：采用rc振蕩電路，在通過(guò)整形電路產(chǎn)生所需的秒脈沖信號(hào)； 方案二：使用計(jì)時(shí)ic芯片ne555，搭建多諧振蕩器產(chǎn)生所需的秒脈沖信號(hào)。 由于rc震蕩電路不穩(wěn)定，且不能精確產(chǎn)生所需秒脈沖，而ne555只需簡(jiǎn)單的電阻器、電容器就可以搭建出所需電路，而且它的計(jì)時(shí)精確度高，溫度穩(wěn)定度佳，且價(jià)格便宜，所以我們采用方案二。 2、計(jì)數(shù)器電路選擇與論證 方案一：采用74ls290十進(jìn)制異步清零、異步置位芯片； 方案二：采用cc4518十進(jìn)制異步清零芯片。 由于cc4518是雙集成bcd計(jì)數(shù)，使用它既節(jié)約成本又使線路簡(jiǎn)單，所以我采用cc4518設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)

9、電路。 3、譯碼顯示電路選擇與論證 方案一：采用74ls48四線七段譯碼器/驅(qū)動(dòng)器； 方案二：采用cc4511 四線七段鎖存譯碼器/驅(qū)動(dòng)器。 由于cc4511是coms 芯片具有低功耗，電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，所以我采用方案二。2.2 設(shè)計(jì)步驟與方法2.2.1 ne555脈沖電路產(chǎn)生用ne555多諧振蕩器產(chǎn)生所需的秒脈沖信號(hào)，f=1hz。1、 芯片介紹管腳圖（圖2）以及引腳功能表（表1）。 表1引出端功能符號(hào)說(shuō)明符號(hào)功能符號(hào)功能低觸發(fā)端閥值端輸出放電端復(fù)位控制電壓圖2 管腳圖 1 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. vcc2、ne555構(gòu)成多諧振蕩器多諧振蕩器工作原理：Ø vcc通過(guò)

10、r1、r2向c充電,在電容充電vc ：0vvcc 1/3 之間,vo 輸出1。Ø vcc通過(guò)r1、r2繼續(xù)向c充電,在電容充電vc :vcc/3-2vcc/3之 間,vo 保持 1 不變。Ø 當(dāng)vc2vcc /3時(shí)，vo由1翻轉(zhuǎn)為0 。t 導(dǎo)通，電容c 經(jīng)r2、t放電。Ø 電容通過(guò)r2和三極管t繼續(xù)放電,在電容放電vc :vcc2/3-vcc/3之 間,vo 保持 0 不變。Ø 當(dāng)vc降至vcc /3時(shí)，使得vo回到 1 ，截止電容，c 再充電。Ø 進(jìn)入循環(huán) .原理圖見(jiàn)圖3vccvord+-84562713rrrrbqqc1c2tr1cr2圖3

11、 多諧振蕩電路原理圖ne555構(gòu)成多諧振蕩器電路圖見(jiàn)圖4圖4 ne555多諧振蕩器電路圖相關(guān)參數(shù)計(jì)算：f=1hz r1=285k r2=500k c1=0.01f c2=1f tw1=0.5495s tw2= 0.35s t=1s多諧振蕩器中各參數(shù)的計(jì)算：電容充電時(shí)間tw1=0.7*(r1+r2)*c電容放電時(shí)間tw1=0.7*r2*c脈沖周期t=tw1+tw2=0.7*(r1+2r2)*c頻率f=1/t=1.43/(r1+2r2)*c占空比q=tw1/t=(r1+r2)/(r1+2r2)3、 波形的記錄（見(jiàn)圖5）圖5 波形圖從波形圖中可知，多諧振蕩器的特點(diǎn)是：（1）不需外觸發(fā)的自激振蕩器；

12、（2）無(wú)穩(wěn)定狀態(tài)，均為暫穩(wěn)態(tài)； （3）矩形波中含有豐富的高次諧波，習(xí)慣稱多諧振蕩器。2.2.2 計(jì)數(shù)器電路用cc4518構(gòu)成60進(jìn)制和24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，然后進(jìn)行級(jí)聯(lián)組成秒、分、小時(shí)計(jì)數(shù)。1、 認(rèn)識(shí)芯片管腳圖（圖6）以及引腳功能表（表2）。 表2 cc4518功能表cl (cp0)en (cp1)r功 能10加計(jì)數(shù)00加計(jì)數(shù)×0不 變×0不 變00不 變10不 變××1q3q0=0圖6 cc4518管腳圖2、芯片功能介紹cc4518為雙bcd加計(jì)數(shù)器，該器件由兩個(gè)相同的同步4級(jí)計(jì)數(shù)器組成。計(jì)數(shù)器為d觸發(fā)器。具有內(nèi)部可交換cp和en線，用于在始終上升沿或下降沿

13、加計(jì)數(shù)。在單個(gè)單元運(yùn)算中，en輸入保持高電平，且在cp上升沿進(jìn)位。cr為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)清零。計(jì)數(shù)器在脈動(dòng)模式可級(jí)聯(lián)，通過(guò)將q3鏈接至下一計(jì)數(shù)器的en輸入端實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)。同時(shí)后者的cp輸入保持低電平。3、用cc4518構(gòu)成60進(jìn)制、24進(jìn)制計(jì)數(shù)單元電路1）60進(jìn)制計(jì)數(shù)電路（圖7）圖7 60進(jìn)制計(jì)數(shù)電路2）60進(jìn)制計(jì)數(shù)電路工作原理根據(jù)cc4518的芯片功能，當(dāng)clk端接低電平時(shí)en端為下降沿加計(jì)數(shù)。個(gè)位向十位的進(jìn)位脈沖，利用q3的下降沿，接en端。每當(dāng)個(gè)位計(jì)滿9后就使高片計(jì)1從而完成計(jì)數(shù)。要完成60進(jìn)制，只需十位計(jì)數(shù)到0110，即q1、q2接與門(mén)再對(duì)十位進(jìn)行清零即可。3）24進(jìn)制計(jì)數(shù)電路（圖8）圖8

14、24進(jìn)制計(jì)數(shù)電路4）24進(jìn)制計(jì)數(shù)電路工作原理24進(jìn)制計(jì)數(shù)電路工作原理與60進(jìn)制計(jì)數(shù)電路工作原理基本思想相同都是利用clk端接低電平時(shí)en端為下降沿加計(jì)數(shù)。個(gè)位向十位的進(jìn)位脈沖，利用q3的下降沿，接en端。每當(dāng)個(gè)位計(jì)滿1001b后就使高片計(jì)1完成計(jì)數(shù)。不同之處在于此電路是計(jì)數(shù)到24。此時(shí)的清零工作分別要牽扯到十位和個(gè)位（0010 0100）利用個(gè)位的q2和十位的q1經(jīng)過(guò)一個(gè)與門(mén)同時(shí)對(duì)兩片cc4518芯片同時(shí)清零。完成24進(jìn)制的計(jì)數(shù)。2.2.3 譯碼顯示電路用cc4511實(shí)現(xiàn)譯碼；用lg5011ah共陰數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)顯示電路。1、 認(rèn)識(shí)芯片cc4511管腳圖（圖9）以及引腳功能表（表3）。lg5011

15、ah共陰數(shù)碼管管腳圖（圖10）以及引腳功能（圖11）。表9 cc4511管腳圖功能說(shuō)明：（1）燈測(cè)試功能：lt可檢查七段顯示器各字段是否能正常發(fā)光。當(dāng)lt = 0時(shí)，不論q0q3狀態(tài)如何，七段全部顯示，以檢查各字段的好壞。（2）消隱功能： 當(dāng)bi=0時(shí)，輸出ab都為低電平，各字段熄滅。（3）數(shù)碼顯示： 當(dāng)bi=1 lt=1 le=0，譯碼器工作，當(dāng)3210端輸入8421bcd碼時(shí)，譯碼器對(duì)應(yīng)的輸出端輸出高電平1，數(shù)碼顯示相應(yīng)的數(shù)字。（4）鎖存：在le從“0”轉(zhuǎn)換到“1”時(shí)，輸出顯示由輸入的bcd碼決定。cc4511功能表表3顯示輸 入輸 出lebiltdcbaabcdefg0011000011

16、11110101100010110000201100101101101301100111111011401101000110011501101011011011601101100011111701101111110000801110001111111901110011110011消隱011101000000001111消隱´01´´´´0000000鎖存111´´´´鎖存燈測(cè)試´´0´´´´1111111功能說(shuō)明：lg5011是共陰極數(shù)碼管，所有

17、的數(shù)碼管的陰極作為公共端，并一起接地。當(dāng)給相應(yīng)管腳高電平是該段管被點(diǎn)亮，從而顯示不同的數(shù)值。圖10 lg5011ah管腳圖 圖11 lg5011ah管腳功能2、芯片功能簡(jiǎn)介cc4511 是bcd-7段所存譯碼驅(qū)動(dòng)器，在統(tǒng)一單片結(jié)構(gòu)上由comos邏輯器件npn雙極型晶體管構(gòu)成。這些器件的組合，使cc4511具有底靜態(tài)耗散和高抗干擾及原電源電流高達(dá)25ma的性能。由此可直接驅(qū)動(dòng)led及其它器件。lt,bi,le端分別檢測(cè)顯示。亮度調(diào)節(jié)，存儲(chǔ)或選通bcd碼等功能。當(dāng)使用外部多路轉(zhuǎn)換電路時(shí)，可多路轉(zhuǎn)換和顯示幾種不同的信號(hào)。2、 譯碼、顯示電路框圖（圖12） 圖12 譯碼、顯示電路4、譯碼、顯示單元電路

18、工作原理（圖13）圖13 譯碼、顯示單元電路工作原理1）數(shù)碼管內(nèi)部已將3端、8端連接在一起，所以使用時(shí)，3端接地，8端懸空。2）限流電阻計(jì)算：數(shù)碼管的工作電壓為u（手冊(cè)數(shù)據(jù)），工作電流為i（手冊(cè)數(shù)據(jù)），譯碼器輸出的高電平uag，則限流電阻上的電壓應(yīng)該為uu，限流電阻阻值： r（uagu）i 3）兩片cc4511用于進(jìn)行譯碼，分別代表所記錄數(shù)據(jù)的個(gè)位和十位。當(dāng)從4511的a、b、c、d四個(gè)輸入端口輸入一個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)后會(huì)從輸出口輸出相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)據(jù)。在對(duì)十進(jìn)制數(shù)進(jìn)行顯示時(shí)只需把輸出端與相應(yīng)數(shù)碼管的輸入端連接好，即可進(jìn)行顯示。4）24進(jìn)制的數(shù)碼顯示與60進(jìn)制的數(shù)碼顯示在譯碼與顯示電路方面所用的電路是

19、同一電路，而具體實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)制計(jì)數(shù)是通過(guò)cc4518在不同時(shí)刻對(duì)芯片清零來(lái)實(shí)現(xiàn)的。5）其中數(shù)碼管的顯示，加入了限流電阻。防止因電路中的電流過(guò)大而燒壞數(shù)碼管，對(duì)其起到保護(hù)作用。2.2.4 校時(shí)電路1、 校時(shí)電路原理圖功能如圖14所示。圖14 校時(shí)電路原理圖2、工作原理簡(jiǎn)要介紹：當(dāng)正常計(jì)時(shí)時(shí)，分十位和秒十位進(jìn)位脈沖分別通過(guò)與非門(mén)進(jìn)入電路進(jìn)行正常的計(jì)時(shí)，校時(shí)脈沖被封鎖。而當(dāng)要校時(shí)時(shí)，s1或s2開(kāi)關(guān)閉合，這是相應(yīng)的分十位或秒十位脈沖被封鎖，校時(shí)脈沖通過(guò)與非門(mén)進(jìn)入電路完成校時(shí)功能。2.2.5 振蕩器振蕩器是計(jì)時(shí)器的核心，主要用來(lái)生產(chǎn)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，也稱為時(shí)基信號(hào)。數(shù)字鐘的精度，主要取決于時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的頻率及

20、穩(wěn)定度。振蕩器的頻率越高，計(jì)時(shí)的精度就越高，但耗電量將增大。一般采用石英晶體振蕩器經(jīng)過(guò)分頻后得到這一信號(hào)，也采用由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。1)石英晶體振蕩電路由石英晶體、微調(diào)電容、反相器等構(gòu)成。晶振頻率為 10 khz，輸出反饋電阻r 為非門(mén)提供偏置，使電路工作于 放大區(qū)，非門(mén)u2是振蕩器整形緩沖級(jí) 與石英晶體串聯(lián) 的微調(diào)電容，可以對(duì)振蕩器頻率做微量調(diào)節(jié)，從而在輸出 端得到較穩(wěn)定的1o khz脈沖信號(hào)石英晶體振蕩器原理圖如下圖15： 圖15 石英晶體振蕩器原理解釋：圖中，門(mén)1、門(mén)2時(shí)反相器，門(mén)1用于振蕩，門(mén)2用于緩沖整形。rf為反饋電阻（10-100m），反饋電阻的作用是

21、為cmos反向器提供偏置，使其工作在放大狀態(tài)。c1可對(duì)振蕩器頻率作微量調(diào)整，c1一般采用5-35pf半可調(diào)電容。g2是溫度特性校正用的電容，一般取20-405平方，電容c1、c2與晶體共同構(gòu)成 型網(wǎng)絡(luò)，完成對(duì)振蕩頻率的控制，并提供必要的180度相移。2) 晶振構(gòu)成秒信號(hào)發(fā)生器振蕩器產(chǎn)生的時(shí)基信號(hào)通常頻率都很高，要使它成為能用過(guò)來(lái)計(jì)時(shí)的“秒”信號(hào)，需由分頻器來(lái)完成。分頻器的級(jí)數(shù)和每級(jí)的分頻次數(shù)要根據(jù)時(shí)基頻率來(lái)決定。例如，目前石英電子鐘多采用32768hzde時(shí)標(biāo)信號(hào)，將此信號(hào)經(jīng)過(guò)15級(jí)即可得到周期為1s的“秒”信號(hào)。也可選用其他頻率的時(shí)基信號(hào)，確定好分頻次數(shù)后再選選擇合適的集成電路。石英晶體振蕩

22、器產(chǎn)生的32768hz時(shí)標(biāo)信號(hào)進(jìn)行15分頻。選用14為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器分頻器cmos集成電路cc4060，由它可以得到14分頻的信號(hào)，分頻分出2hz，再經(jīng)過(guò)cd4040的2分頻分出秒脈沖。 cd4040的管腳圖及分頻原理： 圖16 cc4060管腳圖 分頻原理如下表：表16 cd4060的分頻原理q42416q52532q62664q727128q828256q929512q102101024q112112048q122124096q132138192二極管與門(mén)工作原理焊接板上的二極管與門(mén)電路可以大致表示成以下電路 圖17 二極管與門(mén)工作電路這張電路圖中，如果a或者b其中

23、一個(gè)電壓低于0.7v，此時(shí)任意一個(gè)二極管導(dǎo)通，電壓鉗位在0.7v，看表就知道，此時(shí)f點(diǎn)的輸出電壓為0.7v，也就是低電平，用0表示，如果當(dāng)a、b兩點(diǎn)的電壓都等于3v的時(shí)候，此時(shí)兩個(gè)二極和不導(dǎo)通，f點(diǎn)就輸出高電平 用1表示，f點(diǎn)接到計(jì)數(shù)器或者其它的元件上12v是r與d1 d2的電源，也為f點(diǎn)提供3.7v的電壓如果你需要f點(diǎn)輸出高電平 ab兩點(diǎn)可接5v正極，如果你需要f點(diǎn)輸出低電平，那么就5v負(fù)極，f點(diǎn)接你后面的驅(qū)動(dòng)電路。2.2.6 整流部分電路圖18 單相橋式整流電路如圖2-15所示，圖中tr為電源變壓器，它的作用是將交流電網(wǎng)電壓vi變成整流電路要求的交流電壓 ，rl是要求直流供電的負(fù)載電阻，四

24、只整流二極管d1d4接成電橋的形式，故有橋式整流電路之稱。 單相橋式整流電路的工作原理可分析如下。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，二極管用理想模型來(lái)處理，即正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無(wú)窮大。在v2的正半周，電流從變壓器副邊線圈的上端流出，只能經(jīng)過(guò)二極管d1流向rl，再由二極管d3流回變壓器，所以d1、d3正向?qū)?，d2、d4反偏截止。在負(fù)載上產(chǎn)生一個(gè)極性為上正下負(fù)的輸出電壓。其電流通路可用圖中實(shí)線箭頭表示。在v2的負(fù)半周，其極性與圖示相反，電流從變壓器副邊線圈的下端流出，只能經(jīng)過(guò)二極管d2流向rl，再由二極管d4流回變壓器，所以d1、d3反偏截止，d2、d4正向?qū)?。電流流過(guò)rl時(shí)產(chǎn)生的電壓極性仍是上正下負(fù)，與

25、正半周時(shí)相同。其電流通路如圖中虛線箭頭所示。綜上所述，橋式整流電路巧妙地利用了二極管的單向?qū)щ娦?，將四個(gè)二極管分為兩組，根據(jù)變壓器副邊電壓的極性分別導(dǎo)通，將變壓器副邊電壓的正極性端與負(fù)載電阻的上端相連，負(fù)極性端與負(fù)載電阻的下端相連，使負(fù)載上始終可以得到一個(gè)單方向的脈動(dòng)電壓。其波形圖如下圖：圖19 單相橋式整流電路波形圖2.3 數(shù)字鐘仿真圖2.3.1 數(shù)字鐘電路原理圖（見(jiàn)附錄7）2.3.2 系統(tǒng)整體仿真圖（見(jiàn)附錄2）2.3.3 pcb板圖1、數(shù)字鐘電路protel設(shè)計(jì)圖（見(jiàn)附錄3）2、pcb板反面圖（見(jiàn)附錄4）3、pcb板走線圖（見(jiàn)附錄5）4、簡(jiǎn)述繪圖主要技術(shù)、技巧1）繪制電路圖這是電路板設(shè)計(jì)的

26、先期工作，主要是完成電路原理圖的繪制，包括生成網(wǎng)絡(luò)表。當(dāng)所設(shè)計(jì)的電路圖非常簡(jiǎn)單時(shí)，也可以不進(jìn)行原理圖的繪制，而直接進(jìn)入pcb設(shè)計(jì)系統(tǒng)。2）規(guī)劃電路板在繪制印制電路板之前，要對(duì)電路板有一個(gè)初步的規(guī)劃，例如電路板的物理尺寸，采用幾層電路板，元件采用何種封裝形式及其安裝位置等。3）設(shè)置參數(shù)設(shè)置元件的布置參數(shù)、層參數(shù)、布線參數(shù)等。裝入網(wǎng)絡(luò)表及元件封裝將以生成的網(wǎng)絡(luò)表裝入，若前面沒(méi)有生成網(wǎng)絡(luò)表，則可以用手工的方法放置元件。4）元件的布局布局有自動(dòng)布局和手工布局兩種方式。規(guī)劃好電路板并裝入網(wǎng)絡(luò)表后，可以讓程序自動(dòng)裝入元件，并自動(dòng)將元件布置在電路板邊框內(nèi)。也可以手工布局，將元件封裝放置在電路板的合適位置。5

27、）布線布線時(shí)完成元件之間的電路連接，有自動(dòng)布線和手工布線兩種方式。若在之前裝入了網(wǎng)絡(luò)表，則在該步中就可以采用自動(dòng)布線方式。在布線前，要設(shè)定好設(shè)計(jì)規(guī)則。3 數(shù)字鐘的擴(kuò)展功能3.1 定點(diǎn)報(bào)時(shí)1、數(shù)字鐘定點(diǎn)報(bào)時(shí)介紹 電路實(shí)現(xiàn)原理如下（圖15）圖20 定點(diǎn)報(bào)時(shí)原理注：m=1(為上午的信號(hào)輸出） 2、定點(diǎn)報(bào)時(shí)實(shí)物焊接電路圖如下（圖21）圖16 實(shí)物焊接圖3.2 12歸11、完成12歸1電路圖如下（圖17）方案一方案二圖22 cc4518實(shí)現(xiàn)12歸12、 原理簡(jiǎn)述方案一原理：由dff1的q 和cc4518的低三位做個(gè)位， d觸發(fā)器2的q做十位，時(shí)鐘脈沖經(jīng)dff1分頻后給cc4518的時(shí)鐘輸入端cp1b。上

28、電后全為0。當(dāng)個(gè)位1010 時(shí), 經(jīng)與門(mén)產(chǎn)生高電平給cc4518清零端mrb，同時(shí)dff1的q翻轉(zhuǎn)為零，個(gè)位清零。當(dāng)十位和個(gè)位為10011 時(shí),經(jīng)與門(mén)產(chǎn)生高電平對(duì)cc4518的輸出端清零，dff1的q翻轉(zhuǎn)為高電平，個(gè)位為1，同時(shí)高電平信號(hào)經(jīng)反向后對(duì)dff2清零，十位清零。實(shí)現(xiàn)12歸1的計(jì)數(shù)。方案二原理：因?yàn)閏c4518為雙計(jì)數(shù)器，可用cc4518另一個(gè)計(jì)數(shù)器代替方案一中的dff2，原理同方案一。4 數(shù)字鐘的焊接及注意事項(xiàng)4.1 焊接元件清單（見(jiàn)附錄1）4.2實(shí)際焊接的印刷電路板元件分布圖（見(jiàn)附錄6）4.3 焊接注意事項(xiàng)1） 檢查印刷線路板，是否有斷線、短路等。2） 第一步焊in4148二極管（

29、黑圈為負(fù)極）， in4007（in4002）二極管（白圈為負(fù)極），兩個(gè)二極管要平行在一條線上。3） 第二步焊限流電阻，電阻黃色為有效環(huán)需放在上方，同時(shí)擺放要整齊。（為了保護(hù)發(fā)光數(shù)碼管防止電流過(guò)大而損壞數(shù)碼管需加，電源電壓低可以取值小些，電源電壓高可以取值大些）。4） 第三步焊集成電路座，座的缺口為標(biāo)志，方向應(yīng)該在左邊。5） 電解電容須分清正負(fù)極，長(zhǎng)腳為正短腳為負(fù)，獨(dú)石電容不分正負(fù)極。6） 發(fā)光二極管有正負(fù)極之分，長(zhǎng)腳為正短腳為負(fù),不要接反。7） 安插集成芯片時(shí)要看清候型號(hào)，注意芯片缺口方向應(yīng)該在左邊，缺口對(duì)應(yīng)的左下方為1管腳。8） 開(kāi)關(guān)（k1）調(diào)整秒，開(kāi)關(guān)（k2）調(diào)整分，開(kāi)關(guān)(k3)調(diào)整小時(shí)，

30、開(kāi)關(guān)k4為暫停，通過(guò)調(diào)整使時(shí)鐘的秒、分、時(shí)走時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間同步。9） 芯片功能簡(jiǎn)介： cc4518為雙四位bcd同步加計(jì)數(shù)器； cc4511為七段譯碼驅(qū)動(dòng)/鎖存器；lg5011ah為共陰數(shù)碼管。 10） 數(shù)字鐘焊好通電檢查，如果數(shù)碼管不亮，需檢查整個(gè)地線是否通、3號(hào)管腳是否接地（紅表筆放在被檢測(cè)的管腳、黑表筆放在3管腳）11） 顯示不正常，首先需要用萬(wàn)用表檢查每個(gè)芯片的工作電源，（紅表筆放在14管腳、黑表筆放在7管腳），如果正常，接著查數(shù)碼管及連接的電阻是否接通。 12）如果數(shù)碼管顯示的計(jì)數(shù)特別快，應(yīng)該檢測(cè)晶振是否工作正常，如果正常，檢測(cè)與其連接的那一個(gè)電阻是否導(dǎo)通。5 系統(tǒng)軟、硬件調(diào)試5.1

31、系統(tǒng)軟件和硬件調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題1、在ewb模擬仿真中，出現(xiàn)數(shù)碼管初始不顯示0狀態(tài)，而是從1開(kāi)始。 2、在生成pcb板的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生封裝錯(cuò)誤。3、 數(shù)碼管0-9顯示不完整（對(duì)應(yīng)的電阻可能有虛焊)。4 、分的計(jì)數(shù)特別快，就和秒的計(jì)數(shù)一樣。5 、4511譯碼器在實(shí)際硬件電路中與模擬仿真中連接不同（3個(gè)使能端）5.2系統(tǒng)軟件和硬件調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題的分析1 在ewb中的數(shù)碼管顯示問(wèn)題是由于在上電時(shí)，脈沖源會(huì)提前一個(gè)周期到達(dá)，致使數(shù)碼管初始顯示為1而不正常顯示為0狀態(tài)，這是4518軟件自身的缺陷造成的，可以用d觸發(fā)器的延遲作用進(jìn)行校正。2 生成pcb板時(shí)產(chǎn)生的封裝錯(cuò)誤一方面是自己做的封裝沒(méi)有導(dǎo)入li

32、brary庫(kù)里再者是軟件自身問(wèn)題dip-x中間的連字符的取舍問(wèn)題。3 數(shù)碼管本身沒(méi)有問(wèn)題，與數(shù)碼管相接的電阻的另一端形成虛焊了，導(dǎo)致沒(méi)有形成通路4 在檢測(cè)晶振之后，發(fā)現(xiàn)晶振是好的，在檢測(cè)與晶振相連接的電阻，發(fā)現(xiàn)也出現(xiàn)了虛焊問(wèn)題5 可能是系統(tǒng)軟件的問(wèn)題在焊接過(guò)程中，要一定要注意由低到高焊元器件，這樣焊起來(lái)容易；另外芯片座一定要看清缺口，正確擺放位置，不能著急，應(yīng)當(dāng)認(rèn)真細(xì)心。5.3系統(tǒng)軟件和硬件調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題的解決 1 圖23 在電路中，我使用了晶閘管和與門(mén)進(jìn)行消一。在上電瞬間，計(jì)數(shù)器輸出一個(gè)下降沿，mrb上就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)由10的過(guò)程。1使十位計(jì)數(shù)器瞬間清零，而0使計(jì)數(shù)器回到計(jì)數(shù)狀態(tài)。在上電瞬

33、間，晶閘管是不導(dǎo)通的。當(dāng)計(jì)到78時(shí)（0111-1000），03a=1，晶閘管的控制端接到高電平，因此晶閘管開(kāi)始導(dǎo)通。當(dāng)計(jì)到910（1001-0000）使，利用03a的下降沿，接en端。每當(dāng)個(gè)位計(jì)滿9后就使高片計(jì)1從而完成計(jì)數(shù)。2 當(dāng)完成pcb原理圖并經(jīng)過(guò)erc檢查無(wú)誤進(jìn)行update pcb時(shí)，檢查出現(xiàn)封裝問(wèn)題，則先檢查自己畫(huà)的封裝是否已經(jīng)導(dǎo)入library庫(kù)文件中，在生成pcb之前，在browse下拉字菜單中選中l(wèi)ibraries，然后點(diǎn)擊add，在安裝目錄下的library文件夾中找到pcb/generic footprint /general ic.ddb的這個(gè)文件將此文件導(dǎo)入后重新update pcb即可。 3 重新焊接，在調(diào)試，直到功能實(shí)現(xiàn)6 總結(jié)及體會(huì)1、理論方面這次電子技術(shù)的綜合實(shí)驗(yàn)，將我們之前所學(xué)習(xí)過(guò)的模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)綜合的應(yīng)用了起來(lái)，使我的知識(shí)得到了融會(huì)貫通，