直流穩(wěn)壓電源和多功能數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)

1、 電氣與電子信息工程學(xué)院電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：直流穩(wěn)壓電源和多功能數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2014.12.1-201412.22 設(shè)計(jì)地點(diǎn)： K3204 電子技術(shù)課程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 20142015學(xué)年第 1 學(xué)期學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 12電信本二 指導(dǎo)教師： 工作部門：電氣與電子信息工程學(xué)院 一、課程設(shè)計(jì)題目：直流穩(wěn)壓電源和多功能數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)二、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容（含技術(shù)指標(biāo)）1穩(wěn)壓電源 在輸入電壓220V、50Hz、電壓變化范圍+15%20%條件下：a、 輸出電壓：+5V，-5V，+9V，-9V;b、 最大輸出電流：1.5A;c、 具有過流及

2、短路保護(hù)功能。2設(shè)計(jì)一個(gè)有時(shí)、分、秒（例如23小時(shí)59分59秒）顯示，且具有校時(shí)功能的電子鐘。a、用中規(guī)模、小規(guī)模集成芯片組成電子鐘，并在萬能板（面包板）上進(jìn)行組裝、調(diào)試。b、可用TTL或CMOS芯片設(shè)計(jì)電路。選做：（1）鬧鐘系統(tǒng)（2）整點(diǎn)報(bào)時(shí)。在59分51秒，53秒，57秒時(shí)輸出750Hz音頻信號(hào)；在59分59秒時(shí)輸出1000 Hz信號(hào)，音響持續(xù)1秒，在1000 Hz音響結(jié)束時(shí)刻為整點(diǎn)。（3）日歷系統(tǒng)。三、進(jìn)度安排1擬定多功能數(shù)字鐘的組成框圖，設(shè)計(jì)并安裝各單元電路，畫出多功能數(shù)字鐘的整機(jī)邏輯電路圖； 4天2安裝各單元電路，要求布線整齊、美觀，且進(jìn)行調(diào)試； 4天3寫出設(shè)計(jì)報(bào)告：。 2天四、基本

3、要求1作品要求：直流穩(wěn)壓電源能輸出電壓正負(fù)5V，最大電流1.5A,數(shù)字鐘以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間。小時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)時(shí)要求為“12翻1”或“24翻1”，要求手動(dòng)快校時(shí)、快校分或慢校時(shí)、慢校分。學(xué)生可自行擴(kuò)展功能，如定時(shí)控制，其時(shí)間自定；仿廣播電臺(tái)正點(diǎn)報(bào)時(shí)，自動(dòng)報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)或觸摸報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)（主要體現(xiàn)在理論知識(shí)上進(jìn)行電路設(shè)計(jì)）以及日歷系統(tǒng)。2報(bào)告要求：不少于3000字，統(tǒng)一復(fù)印封面并用4紙寫出報(bào)告。 封面、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 方案選擇，方案論證 系統(tǒng)功能及原理（系統(tǒng)組成框圖、電路原理圖） 各模塊的功能，原理，器件選擇 結(jié)果分析 設(shè)計(jì)小結(jié) 附錄-系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖、元器件清單 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)成績?cè)u(píng)定表姓

4、名彭 凱學(xué) 號(hào)201240210245專業(yè)班級(jí)12電信本二課程設(shè)計(jì)題目：直流穩(wěn)壓電源和多功能數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)答辯或質(zhì)疑記錄：1、簡述校時(shí)電路的工作原理： 校時(shí)控制電路有三級(jí)CMOS門電路和三只開關(guān)（K1K3）組成，分別用以實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)，分，秒的校準(zhǔn)。開關(guān)選擇有正常和校時(shí)兩檔。開關(guān)在正常位置是，設(shè)定電路為低電平0，時(shí)，分，秒計(jì)數(shù)器正常計(jì)時(shí)。當(dāng)進(jìn)行時(shí)校準(zhǔn)時(shí)，將開關(guān)K1斷開，秒信號(hào)送入時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)器進(jìn)行快速計(jì)數(shù)，同時(shí)將分計(jì)數(shù)器置0。在時(shí)調(diào)到需要的數(shù)字后合上開關(guān)K1，此時(shí)，由于非門1輸出的秒脈沖被切斷，計(jì)時(shí)器便繼續(xù)工作。分校準(zhǔn)與時(shí)校準(zhǔn)步驟相同，秒信號(hào)通過與非門2送入分的個(gè)位 計(jì)數(shù)器。在進(jìn)行分校準(zhǔn)時(shí)，秒

5、計(jì)時(shí)電路置0，當(dāng)分調(diào)到需要的數(shù)字后合上開關(guān)K2，時(shí)針便按校時(shí)后的時(shí)間計(jì)數(shù)。2、如何利用4518芯片實(shí)現(xiàn)12進(jìn)制計(jì)數(shù)器 4518為集成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，內(nèi)部含有兩個(gè)獨(dú)立的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，兩個(gè)計(jì)數(shù)器可以單獨(dú)使用，也可級(jí)聯(lián)起來擴(kuò)大其計(jì)數(shù)范圍成績?cè)u(píng)定依據(jù)：實(shí)物制作（40）：課程設(shè)計(jì)考勤情況（20）：課程設(shè)計(jì)答辯情況（20）：完成設(shè)計(jì)任務(wù)及報(bào)告規(guī)范性（20）：最終評(píng)定成績（以優(yōu)、良、中、及格、不及格評(píng)定） 指導(dǎo)教師簽字： 2014年 月 日直流穩(wěn)壓電源和多功能數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì) 摘要：多功能數(shù)字鐘師一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率（1HZ）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。它由振蕩器、分配器、計(jì)數(shù)器、譯碼器和顯示電路組成。振蕩器與分配器組成秒脈

6、沖輸出裝置，秒脈沖信號(hào)輸入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，并把累計(jì)結(jié)果以“時(shí)”、“分”、“秒”的數(shù)字顯示出來。秒計(jì)數(shù)器電路計(jì)滿60后觸發(fā)分計(jì)數(shù)器電路，分計(jì)數(shù)器計(jì)滿60后觸發(fā)時(shí)計(jì)數(shù)器點(diǎn)路，當(dāng)計(jì)滿24小時(shí)候又開始下一輪的循環(huán)計(jì)時(shí)。通過校時(shí)電路可以對(duì)分和時(shí)進(jìn)行校時(shí)。關(guān)鍵詞: 標(biāo)準(zhǔn)頻率、振蕩器、分配器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示電路Abstract: Multi function digital clock Shiyi a standard frequency (1HZ) to count the counting circuit. It consists of an oscillator, divider, counte

7、r, decoder and display circuit. Oscillator and distributor second pulse output device, second pulse signal input counter for counting, and the cumulative effect of when, sub, seconds digital display. Seconds counter circuit after full 60 plan trigger points counter circuit, Counter Point Road branch

8、 counter for 60 after the trigger, when the full 24 hour later to start the next round of cycle time. Through the timing circuit can be points and in school time.Key words：Standard frequency, oscillator, divider, counter, decoder, display circuit目 錄 1.緒論1.1 設(shè)計(jì)目的1.2 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容2.設(shè)計(jì)功能要求3.方案設(shè)計(jì)與論證4.各電路工作原理4.

9、1 電源電路4.2 顯示電路4.3 12/60進(jìn)制計(jì)數(shù)電路4.4 校準(zhǔn)電路4.5 秒脈沖電路5. 設(shè)計(jì)結(jié)果與分析6. 總結(jié)7. 附錄1.緒論20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪校罕夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個(gè)人家庭以及車站、碼頭、劇場、辦公室等公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進(jìn)的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時(shí)準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、集成電路有體積小、功耗小

10、、功能多、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，因此在許多電子設(shè)備中被廣泛使用。電子鐘是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫挠?jì)時(shí)工具，而數(shù)字式電子鐘又有其體積小、重量輕、走時(shí)準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡單、耗電量少等優(yōu)點(diǎn)而在生活中被廣泛應(yīng)用，因此本次設(shè)計(jì)就用數(shù)字集成電路和一些簡單的邏輯門電路來設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字式電子鐘，使其完成時(shí)間及星期的顯示功能。多功能數(shù)字鐘采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)“時(shí)”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置。具有時(shí)間顯示、走時(shí)準(zhǔn)確、顯示直觀、精度、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。電路裝置十分小巧,安裝使用也方便。同時(shí)在日期中，它以其小巧，價(jià)格低廉，走時(shí)精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受廣大消費(fèi)的喜愛。1.1 設(shè)計(jì)目的通過設(shè)計(jì)與實(shí)踐，制作出具有準(zhǔn)確顯示小時(shí)

11、、分、秒的由穩(wěn)壓直流電源供電的數(shù)字鐘。1.2 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容數(shù)字鐘的功能要求：準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間，小時(shí)計(jì)時(shí)要求為“24翻1”，分和秒的計(jì)時(shí)要求為60進(jìn)制。直流穩(wěn)壓電源要求：能夠提供穩(wěn)定的+5V直流電。2.設(shè)計(jì)功能要求直流穩(wěn)壓電源能輸出電壓正負(fù)5V，最大電流1.5A。數(shù)字鐘以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間。小時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)時(shí)要求為“12翻1”或“24翻1”，要求手動(dòng)快校時(shí)、快校分或慢校時(shí)、慢校分。學(xué)生可自行擴(kuò)展功能，如定時(shí)控制，其時(shí)間自定；仿廣播電臺(tái)正點(diǎn)報(bào)時(shí)，自動(dòng)報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)或觸摸報(bào)整點(diǎn)時(shí)數(shù)（主要體現(xiàn)在理論知識(shí)上進(jìn)行電路設(shè)計(jì)）以及日歷系統(tǒng)。3.方案設(shè)計(jì)與論證方案一：采用NE555多

12、諧振蕩器。由集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源，即可完成特定的振蕩延時(shí)作用。且其計(jì)時(shí)精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且成本較低。 方案二：首先構(gòu)成一個(gè)由32768Hz的石英晶體振蕩器和由CD4518構(gòu)成的分頻器構(gòu)成的產(chǎn)生震蕩周期為一秒的標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖，由CD4518采用清零法分別組成六十進(jìn)制的秒計(jì)數(shù)器、六十進(jìn)制分計(jì)數(shù)器、二十四進(jìn)制時(shí)計(jì)數(shù)器。使用由32768Hz的石英晶體振蕩器和由CD4518構(gòu)成的分頻器構(gòu)成的產(chǎn)生震蕩周期為一秒的標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖，把秒計(jì)數(shù)器地進(jìn)位輸出作為分計(jì)數(shù)器的CP脈沖，分計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出作為時(shí)計(jì)數(shù)器的CP脈沖。使用CD4511為驅(qū)動(dòng)器，共陰極數(shù)碼管作為顯示器。方案一

13、、方案二都很正確，但是方案一由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的震蕩頻率沒有方案二中由石英晶體振蕩器的震蕩頻率穩(wěn)定，所以選用方案二。4.各電路工作原理4.1 電源電路直流穩(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，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個(gè)環(huán)節(jié)才能完成，見圖1。圖1直流穩(wěn)壓電源方框圖 其中：（1）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，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。（2）整流電路：利用單向?qū)щ娫?，?0Hz的正弦交流電變換成脈動(dòng)的直流電。（3）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

14、比較平滑的直流電壓。（4）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。4.2 顯示電路譯碼和數(shù)碼顯示電路是將數(shù)字鐘和計(jì)時(shí)狀態(tài)直觀清晰地放映出來，被人們的視覺器官所接受，它的任務(wù)就是將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼譯成數(shù)碼器顯示所需要的高低電平。這里所選用的譯碼器就是常用的BCD譯碼/CD4511。其中A、B、C、D與計(jì)數(shù)器的四個(gè)輸出端按設(shè)計(jì)要求相連或接地，a、b、c、d、e、f、g則與七段數(shù)碼顯示器對(duì)應(yīng)端相連。4.3 12/60進(jìn)制計(jì)數(shù)電路數(shù)字鐘的“秒”、“分”信號(hào)產(chǎn)生電路都是由六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成，“時(shí)”信號(hào)產(chǎn)生電路為二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。他們都可以用兩個(gè)“二

15、-十六進(jìn)制”計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器均可由BCD加法計(jì)數(shù)器CC4518組成。因?yàn)橐黄珻C4518內(nèi)含有兩個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，因此用一片CC4518就可以構(gòu)成六十進(jìn)制或二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器了選取CC4518和與非門CC4511、采用反饋復(fù)位法構(gòu)成的六十進(jìn)制和二十四進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器4.4 校準(zhǔn)電路時(shí)、分校準(zhǔn)電路與非門電路74LS00用開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的，平常計(jì)時(shí)狀態(tài)下，開關(guān)處于斷開狀態(tài)，當(dāng)校時(shí)時(shí)，每次按下按鍵S2，電容則短暫放電一次，74LS00的引腳1、2是低電平，3引腳輸出高電平，此時(shí)8引腳送入時(shí)鐘脈沖，則10輸出低電平，4引腳輸出高電平，送入CD4518的1號(hào)引腳，此時(shí)“分”加1，連續(xù)

16、按下按鍵則“分”就會(huì)連續(xù)加1。同理按下按鍵S1,則實(shí)現(xiàn)“時(shí)”的校正。其原理圖分別如圖4和圖5所示。4.5 秒脈沖電路振蕩器是數(shù)字鐘的心臟，它是產(chǎn)生時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)“秒”信號(hào)的電路。為了制作簡便，在精度要求不高的條件下，本系統(tǒng)中的振蕩電路選用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，見圖。多諧振蕩器的振蕩頻率由下式估算f=1/T1/0.69（R1+2R2）C若選用R1=68Kohm，R1=168Kohm，要在輸出端得到的頻率1Hz的時(shí)鐘信號(hào)，則C應(yīng)選4。7F。調(diào)節(jié)電位器，即可調(diào)整秒信號(hào)。5.設(shè)計(jì)結(jié)果與分析本設(shè)計(jì)完美實(shí)現(xiàn)了所有要求，能夠進(jìn)行時(shí)分的調(diào)整且校準(zhǔn)穩(wěn)定快速，時(shí)鐘顯示完整，能夠按要求進(jìn)行60分鐘，24小時(shí)的進(jìn)位

17、清零。6.總結(jié)終于，這快兩周說長不長說短也不短的課程設(shè)計(jì)還是落下了帷幕，這次課程設(shè)計(jì)或多或少給我們每個(gè)人都帶來了收獲?，F(xiàn)在回想起來還歷歷在目，可以說這課程設(shè)計(jì)是一種對(duì)自己的所學(xué)知識(shí)的一種綜合性測試。要在平時(shí)我可能就平平凡凡的度過了，但這十幾天的實(shí)習(xí)卻給了我許多很不一樣的感受、體會(huì)，覺的很充實(shí)，雖然有時(shí)會(huì)有點(diǎn)困惑，遇一些難免會(huì)遇到的困難，但更多的是收獲成功的那種無法抑制的喜悅與成就感。 我們這組做的課題是多功能數(shù)字鐘電路。要求利用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)制作一個(gè)數(shù)字鐘系統(tǒng)，具有計(jì)數(shù)，報(bào)時(shí)，調(diào)整。開始設(shè)計(jì)時(shí)我感覺很多問題都弄不太懂，也無從下手，怎么實(shí)現(xiàn)這些功能？接下來的兩天我復(fù)習(xí)以前所學(xué)的相關(guān)內(nèi)容，跟同組的同

18、學(xué)認(rèn)真的思考跟討論。最終確定了方案，我們將設(shè)計(jì)分成了兩個(gè)模塊，先從設(shè)計(jì)秒分時(shí)電路起。后來我們?cè)侔褕?bào)時(shí)在秒分時(shí)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了出來。其中也遇到了不少的麻煩，比如說怎么讓報(bào)時(shí)電路在準(zhǔn)確的時(shí)間進(jìn)行啟動(dòng)報(bào)時(shí)，我們想了好久，怎么設(shè)計(jì)都達(dá)不到理想的效果。后來查閱了相關(guān)的資料，并通過許多人的幫助，最終達(dá)到了目的。在這個(gè)過程中我學(xué)了不少的知識(shí)，掃除了以前的許多知識(shí)盲點(diǎn)，現(xiàn)在弄懂了好多。心里成就感油然而生！ 接下來的一周主要是電路的安裝與調(diào)試。原本以為會(huì)比設(shè)計(jì)電路簡單很多，沒想到會(huì)這么麻煩。我們把所有的線路仔細(xì)焊接好后，原本以為沒什么大問題了，結(jié)果通電一試電路不能正常工作。弄得我們十分氣餒。因?yàn)楹妇€實(shí)在是太多了，根本不好檢查。后來我們耐心檢查電路，慢慢的我們找到了訣竅，先從計(jì)數(shù)電路檢查接線，然后再檢查其他的附屬功能。我們檢查了很久，線路都沒問題，后來換了個(gè)插線，線路就能正常的工作了。通過這次課程設(shè)計(jì)我學(xué)到了很多知識(shí)，也鍛煉了自己在遇到事情的處理能力及耐心，更從中取得了自信。同時(shí)也明白了自己知識(shí)的欠缺，以及理論跟實(shí)踐的不同，在今后的學(xué)習(xí)中要注重對(duì)重點(diǎn)知識(shí)的掌握