具有整點報時與校時功能的數(shù)字鐘系統(tǒng)設計說明

1、本科畢業(yè)設計論文題目：具有計時和計時功能的數(shù)字時鐘系統(tǒng)的設計摘 要現(xiàn)代社會快節(jié)奏的生活，使人們對時間的概念越來越重視，對時間的準確性要求也越來越高，催生了數(shù)字電子鐘的飛速發(fā)展。數(shù)字時鐘是利用數(shù)字電路實現(xiàn)“時”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計時裝置。數(shù)字鐘的準確性和穩(wěn)定性優(yōu)于舊的機械鐘。本設計使用中等規(guī)模的器件來實現(xiàn)數(shù)字時鐘系統(tǒng)。 555定時器構成多諧振蕩器電路產(chǎn)生振蕩脈沖，經(jīng)計數(shù)器計數(shù)后經(jīng)譯碼器譯碼產(chǎn)生信號驅動數(shù)顯，使數(shù)顯呈現(xiàn)“時間”對應的計時數(shù)“分”和“秒”；該電路還增加了一個校正電路和一個小時計時電路，用于校準時鐘的時間和分鐘，使其工作準確，并在整點發(fā)出警報。數(shù)字時鐘及其應用的擴展具有非?，F(xiàn)實

2、的意義。本設計采用Protel99se軟件繪制相關電氣原理圖并制作PCB ，采用74LS系列芯片實現(xiàn)數(shù)字時鐘定時和解碼功能。易于使用的數(shù)字電子時鐘系統(tǒng)。這次對數(shù)字鐘的研究讓我對數(shù)字電子技術有了更深入的理解和掌握，也促進了我對理論知識與實踐相結合的認識，為以后的專業(yè)發(fā)展奠定了基礎。關鍵詞：數(shù)字時鐘，數(shù)字電路，中型器件目錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc421618595 摘要 PAGEREF _Toc421618595 h 我 HYPERLINK l _Toc421618596 摘要 PAGEREF _Toc421618596 h 一 HYPERLINK l _

3、Toc421618597 1簡介 PAGEREF _Toc421618597 h 1 HYPERLINK l _Toc421618598 1.1學科背景 PAGEREF _Toc421618598 h 1 HYPERLINK l _Toc421618599 1.2選題的目的和意義 PAGEREF _Toc421618599 h 1 HYPERLINK l _Toc421618600 1.3主要工作 PAGEREF _Toc421618600 h 1 HYPERLINK l _Toc421618601 2數(shù)字時鐘系統(tǒng)的工作原理 PAGEREF _Toc421618601 h 1 HYPERLIN

4、K l _Toc421618602 2.1數(shù)字時鐘設計的基本要求 PAGEREF _Toc421618602 h 1 HYPERLINK l _Toc421618603 2.2數(shù)字時鐘的工作原理 PAGEREF _Toc421618603 h 1 HYPERLINK l _Toc421618604 3數(shù)字時鐘系統(tǒng)設計 PAGEREF _Toc421618604 h 1 HYPERLINK l _Toc421618605 3.1振蕩電路設計 PAGEREF _Toc421618605 h 1 HYPERLINK l _Toc421618606 3.2分頻電路設計 PAGEREF _Toc4216

5、18606 h 1 HYPERLINK l _Toc421618607 3.3時分秒計時電路的設計 PAGEREF _Toc421618607 h 1 HYPERLINK l _Toc421618608 3.4解碼顯示電路設計 PAGEREF _Toc421618608 h 1 HYPERLINK l _Toc421618609 3.5課時和劃分電路的設計 PAGEREF _Toc421618609 h 1 HYPERLINK l _Toc421618610 3.6走時電路的設計 PAGEREF _Toc421618610 h 1 HYPERLINK l _Toc421618611 4數(shù)字時鐘

6、系統(tǒng)的繪圖、制作和調試 PAGEREF _Toc421618611 h 1 HYPERLINK l _Toc421618612 4.1數(shù)字時鐘的繪制過程 PAGEREF _Toc421618612 h 1 HYPERLINK l _Toc421618613 4.2數(shù)字鐘的制作流程 PAGEREF _Toc421618613 h 1 HYPERLINK l _Toc421618614 4.3數(shù)字時鐘調試過程及問題總結 PAGEREF _Toc421618614 h 1 HYPERLINK l _Toc421618615 5總結與展望 PAGEREF _Toc421618615 h 1 HYPER

7、LINK l _Toc421618616 5.1設計結論和印象 PAGEREF _Toc421618616 h 1 HYPERLINK l _Toc421618617 5.2設計缺陷及前景 PAGEREF _Toc421618617 h 1 HYPERLINK l _Toc421618618 至 PAGEREF _Toc421618618 h 1 HYPERLINK l _Toc421618619 參考 PAGEREF _Toc421618619 h 1 HYPERLINK l _Toc421618620 外語翻譯 PAGEREF _Toc421618620 h 11簡介數(shù)字時鐘是由數(shù)字集成電

8、路或專用芯片制成的定時器，即利用數(shù)字電路技術實現(xiàn)時、分、秒計時和控制的電子設備。與傳統(tǒng)的機械鐘相比，數(shù)字鐘具有更高的準確性和直觀性，由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和相關芯片的廣泛使用，而且數(shù)字鐘沒有機械裝置，使用壽命也更長。這些優(yōu)點使數(shù)字時鐘的使用遙遙無期。它超越了老式時鐘，大大擴展了時鐘原有的計時功能，如定時自動報警功能、定時鈴、節(jié)目自動控制、定時廣播、定時開關電源設備，甚至對各種電氣設備.自動啟用計時等。鐘表的數(shù)字化是實現(xiàn)所有這些功能的基礎。鐘表的數(shù)字化給人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的便利。如今，數(shù)字時鐘廣泛應用于家庭、辦公室、碼頭、車站等許多公共場所，成為人們的日常生活。是生活中不可缺少的必需品。因

9、此，研究數(shù)字時鐘系統(tǒng)并擴大其應用具有非?，F(xiàn)實和深遠的意義。1.1學科背景如今，在科技飛速發(fā)展和市場需求擴大的引領下，數(shù)字電子技術得到了迅速的推廣和普及，數(shù)字電子技術的應用領域越來越廣泛。數(shù)字電子技術的成果逐漸成為全球領先的信息化進程。數(shù)字電子技術的研究對象主要是各種集成器件和邏輯門電路的功能和應用，邏輯門電路和時序電路的分析與設計，集成芯片各引腳的功能。電子技術又可細分為數(shù)字電子技術和模擬電子技術。就所用的邏輯器件而言，它已經(jīng)從1940年代的電子管、1950年代的晶體管和1960年代的小型器件發(fā)生了變化。大規(guī)模集成電路，從中型電路到大規(guī)模集成電路，一直發(fā)展到超大規(guī)模集成電路直到現(xiàn)在。近年來，可

10、編程邏輯器件的衍生，為數(shù)字電路設計提供了更完整、更便捷的器件設計流程和方法，現(xiàn)在可編程邏輯器件還在不斷發(fā)展。半導體技術的蓬勃發(fā)展促進了PC等電子設備的廣泛使用。數(shù)字電子技術作為當今電子時代的支柱技術，在全球電子信息化進程中發(fā)揮著不可忽視的巨大作用。電子鐘是人們日常生活中最常用的計時工具。由于數(shù)字集成電路技術的發(fā)展和采用的先進技術，數(shù)字鐘具有走時準確、重量輕、結構簡單、性能穩(wěn)定、集成電路尺寸小、功耗低等優(yōu)點。 、多功能、攜帶方便等優(yōu)點，因此被廣泛應用于眾多電子設備和日常生活中。本設計是利用數(shù)字集成電路和一些簡單的邏輯門電路，設計一個簡單的數(shù)字時鐘系統(tǒng)，使其具有時間顯示、校對和走時計時功能。1.2

11、選題的目的和意義1.2.1實際應用意義原則上，數(shù)字時鐘是一種典型的數(shù)字電路，包括組合邏輯電路和時序電路。目前，數(shù)字時鐘的功能越來越強大，還開發(fā)了多種專用的中型集成電路和大型集成電路供用戶選擇。多功能數(shù)字時鐘采用數(shù)字電路實現(xiàn)“時”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計時裝置。具有時間顯示、校正和計時功能，具有走時準確、顯示直觀、精確穩(wěn)定等優(yōu)點。這種數(shù)字時鐘的設計主要基于數(shù)字電子學。它與計時電路分開設計，再結合完成時、分、秒的顯示，并具有校準和計時功能。電路主要采用74ls48、74ls90、NE555等集成芯片， LED數(shù)碼管及各種門電路和基本觸發(fā)器等。電路系統(tǒng)采用電池供電，非常適合日常使用。1.2.2學

12、習指導意義在對數(shù)字電路設計進行了系統(tǒng)的學習和理解之后，特別是通過組合邏輯電路和時序電路的學習，以這次設計為契機，將所學知識充分運用到實踐中，真正理解了數(shù)字時鐘。各種常用集成芯片的工作原理和設計方法；學習掌握各種常用集成芯片的邏輯功能、選擇和使用方法；學習計數(shù)器級聯(lián)設計、數(shù)字系統(tǒng)設計和測試方法，熟悉集成電路的管腳排列，了解更多面包板的結構和接線方法，學習使用Protel99se軟件制作電氣原理圖和繪制PCB板，掌握基礎知識的數(shù)字電子技術。1.2.3選題這個設計不僅是我對數(shù)字電子技術的初步探索和實踐，也是與高新技術對接的直接途徑。此外，由于結合了計時器部分，數(shù)字時鐘更加現(xiàn)代。對于我需要設計的數(shù)字時

13、鐘系統(tǒng)，查閱了很多相關的文獻，也學到了很多關于數(shù)字電路的專業(yè)知識。對技術有了更好的理解和理解。1.3主要工作本文的主要研究內容是一種具有報時和整點報時功能的數(shù)字時鐘的設計。主要工作包括以下兩個方面： (1 )數(shù)字時鐘電路的研究，熟悉數(shù)字時鐘的原理和設計過程，學習電子元器件的選型和使用。 （2 ）學習繪制數(shù)字時鐘的設計結構框圖、電氣原理圖、 PCB布局圖、元件布局圖等圖；從數(shù)字時鐘的工作原理出發(fā)，將邏輯芯片應用到數(shù)字時鐘的整體設計中，按照電路圖搭建電路并進行調試。通過實驗驗證了數(shù)字時鐘實現(xiàn)的功能。并將其性能與其他時鐘進行比較。2數(shù)字時鐘系統(tǒng)的工作原理2.1數(shù)字時鐘設計的基本要求( 1 )具有時、

14、分、秒顯示功能；( 2 )具有自動計時功能；( 3 )具有設定功能。( 4 ) 具有學時、計分功能。數(shù)字時鐘是一種顯示“小時”、“分鐘”和“秒”的計時裝置。它的計時周期是24小時，顯示滿刻度是23:59:59。此外，它還應具有時間校正功能和整點計時功能。因此，一個基本的數(shù)字時鐘電路主要由振蕩電路、“時”、“分”、“秒”計數(shù)器、譯碼顯示、時間校正電路、走時計時電路等組成。數(shù)字時鐘實際上是一個計數(shù)電路，對標準頻率（ 1HZ）進行計數(shù)。通電或時鐘運行時間出現(xiàn)誤差時，需要人為干預校準時間和分度，所以電路中需要增加時間校正電路，標準1HZ時間信號必須準確并且穩(wěn)定。另外，作為數(shù)字時鐘，還需要一些額外的人性

15、化功能，所以增加了整點報時功能，整點通過蜂鳴器發(fā)出警報。2.2數(shù)字時鐘的工作原理根據(jù)本次設計要求，繪制出數(shù)字時鐘結構框圖如圖2-1所示。圖2-1數(shù)字時鐘結構框圖2.2.1振蕩電路由555定時器和RC電路組成的多諧振蕩器向數(shù)字時鐘提供穩(wěn)定準確的1kHz頻率的方波信號，可以保證數(shù)字時鐘走時的準確性和穩(wěn)定性。無論是模擬電子鐘還是數(shù)顯電子鐘，多采用555多諧振蕩器。2.2.2分頻電路分頻電路采用三片74LS90芯片將1k Hz的高頻方波信號三分頻得到1Hz方波信號用于秒計數(shù)器的計數(shù)。除法器實際上也是一個計數(shù)器。 2.2.3計數(shù)器電路計時電路由秒個位計數(shù)器和秒十位計數(shù)器、分個位計數(shù)器和分十位計數(shù)器、小時

16、個位計數(shù)器和小時十位計數(shù)器電路組成。秒計數(shù)器和分計數(shù)器分別由一個74LS20和兩個74LS160芯片組成一個60位的計數(shù)器；小時計數(shù)器由一個74LS10和兩個74LS160芯片組成，是一個24位的計數(shù)器。 2.2.4譯碼顯示電路譯碼驅動電路采用6顆74LS48芯片將計數(shù)器輸出的8421BCD碼轉換成數(shù)碼管所需的邏輯狀態(tài)，并提供足夠的工作電流，保證數(shù)碼管的正常工作。數(shù)碼管通常包括發(fā)光二極管（ LED ）數(shù)碼管和液晶（ LCD）數(shù)碼管。本設計使用的七段共陰極LED數(shù)碼管與74LS48配合使用。2.2.5上課時間和劃分電路時間校正電路是在需要校正時間時，直接將秒脈沖送入分鐘計數(shù)器或小時計數(shù)器的輸入端

17、，使時間校正時按秒循環(huán)而不是60秒計數(shù)。 .或六十個循環(huán)計數(shù)。通過開關控制它們的使能，可以實現(xiàn)上課時間和分數(shù)。2.2.6整點報時電路時電路的工作方式是在59分51秒時開始響起持續(xù)一秒的1000HZ的聲音，然后每隔一秒就發(fā)出同樣的聲音。 ，所以最后一個聲音在整點結束。那是00分00秒。選擇使用不同的門電路，形成適合整點報時的邏輯設計，將1000HZ和500HZ脈沖信號送至報時信號放大電路放大，然后按設計好的報時方式推動蜂鳴器發(fā)聲，然后設計完成。目的。3數(shù)字時鐘系統(tǒng)設計如前所述，數(shù)字時鐘系統(tǒng)的結構可分為六個部分，分別由振蕩電路、分頻電路、計數(shù)電路（分為秒計數(shù)電路、分鐘計數(shù)電路、小時計數(shù)電路），譯碼

18、顯示電路，以及附加的功能電路（學時分度電路，計時電路）組成。在本章中，將對每個部分進行具體設計。3.1振蕩電路設計振蕩電路是定時器的核心，振蕩電路的穩(wěn)定性和頻率精度將直接影響定時器的精度和穩(wěn)定性。本設計采用通用的555定時器和RC元件組成多諧振蕩器，產(chǎn)生高頻信號作為整個電路的初始信號。振蕩器的頻率越高，計時的精度就越高。3.1.1 555定時器部分結構及功能555定時器是一種結合了模擬電路和數(shù)字電路的中型集成電路。 555定時器組成的多諧振蕩器是常用的矩形波發(fā)生器，又稱非穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。加一個啟動脈沖可以輸出一定頻率的矩形脈沖（即自激振蕩）。 555定時器的引腳排列如圖3-2所示，其結構如圖3-3

19、所示。圖3-2 555定時器引腳排列圖3-3 555定時器部分結構它由一個分壓器、一個比較器、一個基本的RS 觸發(fā)器和一個放電晶體管組成。分壓器由三個等值的5 K 電阻串聯(lián)組成。分壓器為比較器C1和C2提供參考電壓。比較器C1的參考電壓為2/3VCC，加到同相輸入，比較器C2的參考電壓為1/3VCC，加到反相輸入。比較器由兩個結構相同的集成運算放大器G1和G2組成。高電平觸發(fā)信號加到G1的反相輸入端，與同相輸入端的參考電壓進行比較，結果作為基本RS觸發(fā)器RD端的輸入信號；低電平觸發(fā)信號加到G2的同相輸入端，反相輸入端的參考電壓比較后，結果作為基本RS翻轉SD端的輸入信號。翻牌?；綬S觸發(fā)器的

20、輸出狀態(tài)由比較器G1和G2的輸出控制。 555時基電路的功能表如表3-1所示。表3-1 555時基電路功能表進入輸出高電平觸發(fā)端TH低電平觸發(fā)端TR重置（）輸出U0放電管VT狀態(tài)XX00打開VCCVCCVCC10打開VCC11最后期限3.1.2多諧振蕩器設計原理由555定時器組成的多諧振蕩器如圖所示，其中R1 、R2和電容C1 、 C2為外接元件。當電容充電時，定時器輸出UO=1 ，當電容放電時，UO=0，電容不斷充放電，輸出端獲得矩形波。多諧振蕩器沒有外部信號輸入，但可以輸出矩形波。其本質是將直流形式的電能轉換成矩形波形式的電能。圖3-4多諧振蕩器圖3-4是一個由555 定時器組成的多諧振蕩

21、器。 R1 、 R2 、 R3 、 C1和C2是其外部組件。端接高電平VCC，CON腳接 0.01uF C2 電容防止濾波，THR腳直接接TRI，電源通過 R1 、 R2 、 R3電阻給C1 電容充電，然后C1通過R3向DIS端放電，使電路一旦產(chǎn)生振蕩，就可以得到頻率為1kHz的方波，如圖3-5所示。在本設計中，需要一個多諧振蕩器產(chǎn)生一個振蕩頻率為1kHz的方波，輸出頻率可以通過微調R2來調節(jié)。圖3-5振蕩電路產(chǎn)生的波形3.2分頻電路設計分頻器可以將高頻脈沖轉換為低頻脈沖。它的主要功能是：一是產(chǎn)生標準的秒脈沖信號； 500Hz低頻信號等分頻可以通過計數(shù)器來完成。使用計數(shù)器作為分頻器，需要根據(jù)基

22、數(shù)進行分頻。在本設計中，由于振蕩器產(chǎn)生的信號頻率太高，為了得到標準的秒信號，需要對得到的信號進行多級分頻。這里使用的分頻電路是由3個十進制計數(shù)器74LS90組成的3級1/10分頻。3.2.1 74LS90芯片部分結構與功能74LS90是一個十進制計數(shù)器，由四個主從觸發(fā)器和一個額外的選通脈沖組成，用作二分頻計數(shù)器和一個計數(shù)周期長度為五分頻的三位二進制計數(shù)器，具有門控零復位并設置9 個輸入。為了使用該計數(shù)器的最大計數(shù)長度（十進制），可以將CLK1輸入連接到Q0輸出，輸入計數(shù)脈沖可以加到輸入CLK0上， HYPERLINK C:Documents and Settingsindex.html 輸出按

23、照對應功能表的要求。生成對稱的第十頻率方波。74LS90的引腳圖和邏輯電路圖分別如圖3-6和圖3-7所示，其引腳功能表如表3-2所示。它由四個主從JK觸發(fā)器和一些附加的門電路組成。整個電路可分為兩部分，其中FA觸發(fā)器構成一位二進制計數(shù)器； FD 、 FC 、 FB構成異步五進制計數(shù)器，在74LS90計數(shù)器電路中，有專用的置“ 0 ”端R1 、 R2和置（置“ 9 ”）端S1 、 S2 。圖3-6 74LS90引腳圖圖3-7 74LS90 邏輯電路圖表3-2 74LS90引腳功能表別針功能別針功能1清除9復位信號2計數(shù)脈沖10使能夠3設置輸入11計數(shù)輸出4設置輸入12計數(shù)輸出5設置輸入13計數(shù)輸

24、出6設置輸入14計數(shù)輸出7使能夠15執(zhí)行8地面16電源工作模式選擇表如表3-3所示。 BCD計數(shù)順序如表3-4所示。表3-3 74LS90工作模式選擇表復位輸入輸出R0 ( 1 )R0 ( 2 )R9(1)R9(2)量子點質量控制QB質量保證HH大號X大號大號大號大號HHX大號大號大號大號大號XXHHH大號大號HX大號X大號柜臺大號X大號X大號XX大號X大號大號XH=高電平， L=低電平， X=不確定表3-4 74LS90 的 BCD 計數(shù)序列表輸出數(shù)數(shù)量子點質量控制QB質量保證大號大號大號大號0大號大號大號H1大號大號H大號2大號大號HH3大號H大號大號4大號H大號H5大號HH大號6大號HH

25、H7H大號大號大號8H大號大號H9H=高電平， L=低電平3.2.2分頻器設計原理本次設計的分頻器的作用是將振蕩電路產(chǎn)生的頻率為1kHz的方波分成三級分頻，使其成為頻率為1Hz的方波作為計數(shù)器的輸入.分頻器電路圖如圖3-8所示。振蕩器的1000Hz高頻信號從U2的14端輸入。三個74LS90三級1/10分頻后，可以從U4的11端輸出標準秒。脈沖信號。分頻后的波形如圖3-9所示。實現(xiàn)分頻的關鍵是計數(shù)后產(chǎn)生的上升沿觸發(fā)信號觸發(fā)下一個芯片，R0 ( 1 )和R0 ( 2 )為復位端，由計數(shù)端R9 ( 1 )和R9 ( 2 )控制始終接地，致信號復位時，信號應同時到達兩個復位端。在復位信號傳輸中，AN

26、D、NOT等門電路會延遲信號，所以在這個過程中門電路是一致的。當計數(shù)較大時，級聯(lián)多個74LS90即可實現(xiàn)。圖3-8分頻器電路圖3-9分頻后的波形3.3時分秒計時電路設計通過分頻器輸出時基脈沖秒信號，可將60位和24位計數(shù)器分別設置為“秒”、“分”和“小時”的計數(shù)器，輸出“秒” ，“分鐘”和“小時”信號分別。 .“秒”和“分”計時電路均為60-系統(tǒng)計數(shù)器，可以級聯(lián)一級十進制計數(shù)器和十六進制系統(tǒng)。在本設計中，兩個集成十進制計數(shù)器74LS160和一個74LS20相連，采用反饋清零方式實現(xiàn)60進制計數(shù)。 “小時”計時電路為24制計數(shù)器，設計方法與60制計數(shù)器電路相同；兩個集成十進制計數(shù)器74LS160

27、和一個74LS10相連。3.3.1 74LS160芯片、 74LS10芯片和74LS20芯片的部分結構和功能3.3.1 （ 1 ） 74LS160同步十進制計數(shù)器（直接清零）74LS160同步可預置十進制計數(shù)器由四個D型觸發(fā)器和多個門電路組成。它有一個進位位，具有計數(shù)、置位、禁止、直接（異步）清零等功能。其引腳圖如圖3-10所示。圖3-10 74LS160 引腳圖ENP 、 ENT或清除）在時鐘出現(xiàn)之前無效。計數(shù)器的功能（無論是啟用、禁用、設置還是計數(shù)）完全取決于穩(wěn)態(tài)建立和保持時間所需的條件。其工作方法如下表3-5所示。表3-5 74LS160工作模式選擇表進入操作模式清除集數(shù)使能夠鐘耳鼻喉科

28、ENP時鐘大號XXXX清除H大號XX集數(shù)HHHH數(shù)數(shù)HH大號XX保持HHX大號X保持H=高電平， L=低電平， X=不確定3.3.1 （ 2 ） 74LS10與非門電路74LS10是三輸入三與非門集成電路，邏輯表達式為Y= 。引腳圖如圖3-11所示，功能表如表3-6所示。圖3-11 74LS10引腳圖表 3-6 74LS10功能表進入輸出一個乙C是XX大號HX大號XH大號XXHHHH大號H=高電平， L=低電平， X=不確定3.3.1 （ 3 ） 74LS20與非門電路74LS20是雙四輸入與非門集成電路，其邏輯表達式為Y= 。其引腳圖如圖3-12所示，功能表如表3-7所示。圖3-12 74L

29、S20引腳圖表3-7 74LS20功能表進入輸出一個乙CD是XXX大號HXX大號XHX大號XXH大號XXXHHHHH大號H=高電平， L=低電平， X=不確定3.3.2定時器設計原理60秒為1分鐘、 60分鐘為1小時、 24小時為1天的制式分別選擇“秒”、“分”、“小時”計數(shù)器。在“秒”計數(shù)器中，由于是十六進制，即有60個“秒”信號，只能輸出一個“分”進位信號。如果用十進制數(shù)來表示需要兩位十進制數(shù)字（個位和十位）的數(shù)字，這樣“秒”應該是十進制，“秒”應該是十六進制，這樣才符合人們的習慣計數(shù)習慣。今后也方便應用8421碼譯碼顯示電路。在本設計中，“秒”計數(shù)器由兩個十進制計數(shù)器的集成芯片組成，然后

30、采用歸零的方法將“秒”十位變成十六進制。為了使個位和十位合起來實現(xiàn)十六進制。個位和十位計數(shù)器之間采用同步級聯(lián)，個位計數(shù)器的進位輸出控制端TC與十位計數(shù)器的內容端CEP和CET相連，完成個位的進位控制。位到十位計數(shù)器。選擇十位計數(shù)器Q2 、 Q0和個位計數(shù)器Q3 、 Q0作為反饋端，通過與非門的輸出控制LDN設置端，連接成十六進制計數(shù)形式。當計數(shù)器狀態(tài)為59時，將計數(shù)復位為00并輸出一個進位。微小部分的電路與第二部分類似。當計數(shù)器的狀態(tài)為59時，它會將計數(shù)重置為00并輸出一位。分鐘計數(shù)器的連接方法與秒計數(shù)器的連接方法相同。分鐘計數(shù)器向小時計數(shù)器致一個進位脈沖。秒和分的十六進制計數(shù)器的組成如圖3-

31、13所示。圖3-13秒和分的六十進制計數(shù)器的組成兩個74160也可以實現(xiàn)24位轉換的同步遞增計數(shù)器。一位和十位計數(shù)器均為十進制計數(shù)形式，采用同步級聯(lián)方式。選擇十位計數(shù)器的輸出端QB和個位計數(shù)器的輸出端QC作為反饋，可實現(xiàn)24位遞增計數(shù)。十六進制計數(shù)器也是由兩個74LS161 集成塊實現(xiàn)的，所以方法與十六進制計數(shù)器略有不同，只是它要求一位為十進制，狀態(tài)變?yōu)樵?000和1001之間循環(huán)，十進制digit 為二進制，狀態(tài)在0000到0010 之間循環(huán)變化，顯示為 0 到 23小時。其原理是當分計數(shù)器發(fā)出的進位脈沖送入一位計數(shù)器時，電路在分進位脈沖的作用下按自然二進制順序加1 。 ），小時十位輸出00

32、10 （即2 ），小時十位計數(shù)器只有Q3端有輸出，小時一位計數(shù)器只有QB端有輸出，把Q3和Q2接兩輸入與非門，與非門輸出 一種方式先送到十位計數(shù)器的清零端，再取反后送到或非門的另一輸入端，輸出接在清零端小時一位數(shù)計數(shù)器，每10小時清零一次，送至小時十位計數(shù)器。位脈沖，當十位輸出為二，小時的一位輸出為四時，整個電路清零，完成24小時顯示功能。十六進制計數(shù)器的組成如圖3-14所示。3-14十六進制計數(shù)器組成圖3.4解碼顯示電路設計8421BCD碼，轉換成數(shù)碼管所需的邏輯狀態(tài)，驅動LED-7段數(shù)碼管顯示，保證數(shù)碼管的正常工作。提供足夠的工作電流。若將秒、分、時計數(shù)器的各輸出端接至相應的七段譯碼器的輸

33、出端，可在脈沖的作用下進行不同的數(shù)字顯示。由于所用解碼器74LS48的輸出端為高電平有效，故選用共陰數(shù)碼管與之匹配。解碼是編碼的逆過程，解碼器是將輸入的二進制代碼翻譯成相應的輸出信號以表示編碼時賦予的原始含義的電路。常用的集成解碼器有二進制解碼器、20-十進制解碼器和BCD-7段解碼器，顯示模塊用于顯示定時模塊的輸出結果。3.4.1 74LS48芯片與七段共陰極數(shù)碼管的結構與功能3.4.1 （ 1 ） 74LS48芯片74LS48譯碼器是一個多輸入、多輸出的組合邏輯電路。它的工作是將給定的代碼“翻譯”成相應的狀態(tài)，使相應的輸出通道有一個信號輸出。解碼器在數(shù)字系統(tǒng)中有廣泛的用途，不僅用于代碼轉換

34、、終端的數(shù)字顯示，還用于數(shù)字分配、存儲器尋址和組合控制信號。解碼器可以分為兩類：通用解碼器和顯示解碼器。電路中使用的譯碼器為共陰極譯碼器74LS48 ，它利用74LS48將輸入的8421BCD碼ABCD翻譯成七段輸出ag ，再由七段數(shù)碼管顯示相應的數(shù)字。 74LS48功能表如表3-8所示，其引腳如圖3-15所示。表3-8 74LS48 功能表節(jié)目進入/輸出/LT/打點DC乙一個一個bCdeFG10123456789101112131415HX大號大號大號大號大號大號大號大號HHHHHHHH大號大號大號大號HHHH大號大號大號大號HHHH大號大號HH大號大號HH大號大號HH大號大號HH大號H大號

35、H大號H大號H大號H大號H大號H大號HHH大號HH大號H大號HHH大號大號大號H大號大號HHHHH大號大號HHH大號大號H大號大號大號HH大號HHHHHHH大號H大號大號大號大號H大號HH大號HH大號H大號HH大號HH大號H大號H大號大號大號H大號H大號H大號大號大號H大號H大號大號大號HHH大號HH大號大號HHH大號大號大號HHHHH大號HHHHHHH大號HXHHXHHXHHXHHXHHXHHXHHXHHXHHXHHXHHXHHXHHXHHXH雙XXXXXX大號大號大號大號大號大號大號大號2打點H大號大號大號大號大號大號大號大號大號大號大號大號大號3LT大號XXXXXHHHHHHHH4H=高

36、電平， L=低電平， X=不確定圖3-15 74LS48引腳圖3.4.1 （ 2 ）共陰極七段數(shù)碼管共陰極七段發(fā)光數(shù)碼管由七個發(fā)光二極管組成阿拉伯數(shù)字“ 8 ”的七個筆劃，每個發(fā)光管的陽極單獨引出成為七個引腳a , b , c , d , e , f , g ，所有發(fā)光管的陰極連接在一起形成一個共陰極k 。其引腳圖如圖3-16所示。圖3-16共陰極七段數(shù)碼管管腳圖8個顯示筆畫“ abcdefgdp” ，并為每個數(shù)碼管的公共極COM添加一個位選通控制電路。位門控由其獨立的 I/O線控制。當輸出字碼時，所有的數(shù)碼管接收到相同的字碼，但是哪個數(shù)碼管顯示字碼取決于位選通COM電路上解碼器的控制，所以我

37、們只需要在選通時顯示數(shù)字即可控制管打開，位會顯示字形，沒有頻閃的數(shù)碼管不亮。3.4.2解碼顯示電路設計“時”、“分”、“秒”的顯示電路完全相同。均采用七段顯示譯碼器74LS248直接驅動七段共陰極LED數(shù)碼管。數(shù)顯電路如下圖3-17所示。將“小時”、“分鐘”和“秒”計數(shù)器的每個輸出連接到七段解碼器的輸入，以顯示不同的數(shù)字。圖3-17 74LS48與LED七段數(shù)碼管組成的數(shù)顯電路3.5課時及劃分電路設計當數(shù)字時鐘的指示與實際時間不同時，需要進行校準。時間校準的基本原理是將“秒”信號直接引入“分”計數(shù)器，同時將“小時”計數(shù)器置0 ，使“分”計數(shù)器快速。計數(shù)時，將“分”指示調到需要的數(shù)字后，切斷“秒

38、”信號，“小時”電路也采用這種方法將“秒”信號輸入“小時”計數(shù)器，在同時將“分鐘”計數(shù)器設置為0 ?？焖俑摹靶r”顯示，直到它等于所需的數(shù)字。對于時間校正電路，在校正小時時不影響分秒的正常計數(shù)；修正分鐘時，不影響秒和小時的正常計數(shù)。本設計采用“快速計時”的形式。定時電路和分頻電路采用1個74LS51芯片和2個74LS00芯片連接電阻和開關實現(xiàn)其功能。74LS51芯片和74LS00芯片的結構和功能3.5.1 （ 1 ） 74LS51芯片74LS51芯片有兩組與非門（正邏輯），一組為3-3個輸入端，另一組為2-2個輸入端。它的邏輯表達式是Y= 。其引腳圖如圖3-18所示。圖3-18 74LS51

39、 引腳圖3.5.1 （ 2 ） 74LS00芯片74LS00芯片為四組2輸入與非門（正邏輯），邏輯表達式為Y= 。其引腳圖如圖3-19所示，功能表如表3-9所示。圖3-19 74LS00 引腳圖表3-9 74LS00 功能表進入輸出一個乙是大號大號H大號HHH大號HHH大號H=高電平， L=低電平3.5.2學時分電路設計圖3-20顯示了校正“小時”和“分鐘”的電路。其中， S1為校正“分”的控制開關，S2為校正“小時”的控制開關。定時脈沖采用555多諧振蕩器輸出的1HZ脈沖。當S1或S2分別為“ 0 ”時，可以調整時序。由于定時電路是由兩個與非門組成的組合邏輯電路，當開關S1或S2為“ 0 ”

40、或“ 1 ”時，可能會產(chǎn)生抖動，連接電阻R1和R2可以緩解抖動。圖3-20學?！靶r”學校“分鐘”電路3.6走時電路設計整點報時電路可以設計成在整點前十秒每隔1秒開始鳴叫一次，鳴叫時間為1秒，即59分51秒、 53秒、 55秒、 57秒、 59秒。在整點，它會產(chǎn)生5次共鳴，推文結束，正好是整點。在5條推文中，前4次是低音（500Hz） ，第五次是高音（1kHz） 。因為計時電路不涉及“小時”，只與“分”和“秒”計數(shù)器有關。 “分”十位計數(shù)器的輸出端子為D4 、 C4 、 B4 、 A4 ，“分”一位數(shù)計數(shù)器的輸出端子為D3 、 C3 、 B3 、 A3 ，“秒”十位計數(shù)器的輸出端子分別為D2

41、、 C2 、 B2 、 A2 ，“第二個”一位數(shù)計數(shù)器的輸出端為D1 、 C1 、 B1和A1 。報時期間，“分”十位、一位計數(shù)器和“秒”十位計數(shù)器的狀態(tài)不變，即D4C4B4A4 = 0101 , D3C3B3A3 = 1001 , D2C2B2A2 = 0101保持不變，所以C4 = A4 = D3 =A3 = C2 = A2 = 1 。只有“秒”一位計數(shù)器正常計數(shù)，在51秒、 53秒、 55秒、 57秒， A1=1 ， D1=0 ，輸出500Hz信號；在59秒時， A1 = 1 ， D1 = 1 ，輸出1kHz信號。綜上所述，整點報時電路如圖3-21所示，報時電路采用蜂鳴器來報時。的100

42、0hz高頻脈沖由獨立的555多諧振蕩器產(chǎn)生， 500hz脈沖由分頻器引出。整個電路由若干個與門電路芯片組成，簡單易實現(xiàn)。這樣的結構也使得走時計時部分獨立于時鐘的主電路，不會相互影響。該電路采用蜂鳴器報時，簡單易操作。圖3-21整點時間信號電路4數(shù)字時鐘系統(tǒng)的繪圖、制作和調試4.1數(shù)字時鐘的繪制過程4.1.1繪圖軟件Protel99se介紹本數(shù)字時鐘系統(tǒng)的設計采用了電氣行業(yè)常用的Protel99se軟件。 Protel99se軟件主要由原理圖設計系統(tǒng)和PCB設計系統(tǒng)兩部分組成： （1 ）原理圖設計系統(tǒng)，包括電路圖編輯器（簡稱SCH編輯器）、原理圖元件編輯器、各種文本編輯器.本系統(tǒng)主要功能是電路原

43、理圖的繪制、修改和編輯，電路圖元件庫的更新和修改，以及與電路圖和元件庫相關的各種報表的查看和編輯。正確設計原理圖后，生成網(wǎng)表，為PCB設計打下堅實的基礎。 ( 2 ) PCB設計系統(tǒng)，包括印刷電路板編輯器（簡稱PCB編輯器）、元件封裝編輯器和電路板元件管理器。本系統(tǒng)的主要功能是印刷電路板的繪制、修改和編輯，元件封裝的更新和修改，以及電路板組件的管理。最終確定用于電路板生產(chǎn)的PCB設計文件。4.1.2基于Protel99se軟件的數(shù)字時鐘系統(tǒng)設計4.1.2 ( 1 )示意圖的繪制原理圖繪制步驟： 1.創(chuàng)建一個新的設計數(shù)據(jù)庫。 2.創(chuàng)建一個新的原理圖。 3.創(chuàng)建一個新組件。 4.放置元件： ( 1

44、 ) 添加元件庫。 ( 2 )放置元件。 5.調整組件布局。 6.組件標簽。 7.示意圖連接。完成上述所有步驟后，開始連接原理圖中的組件。 8.放置電源和接地。然后在原理圖中添加電源和接地符號。 9.放置網(wǎng)絡標簽。 10 、檢查電氣規(guī)則，最后繪制生成的原理圖如圖4-1所示。電氣規(guī)則校驗圖如圖4-2所示。圖4-1 Protel99se中繪制的示意圖圖4-2電氣規(guī)則檢查圖4.1.2 （ 2 ） PCB圖紙PCB畫圖步驟： 1 、創(chuàng)建PCB文件，確定電路板尺寸。 2.畫出PCB封裝。 3.生成網(wǎng)表并導入PCB 。 4.組件布局。元件成功導入PCB后，開始元件布局。手動調整后，重新排列組件。 5 、設

45、置接線規(guī)則。組件布局完成后，需要在手動布線前設置好布線規(guī)則。 6.手動接線。 7.設置規(guī)則檢查。使用設計規(guī)則檢查新設計的電路板。 8.補淚珠和覆銅。覆銅的基本規(guī)則是覆銅網(wǎng)絡必須連接到地網(wǎng)絡。 9.生成組件列表。繪制的PCB如圖4-3所示。圖4-3 Protel99se中繪制的 PCB 圖4.2數(shù)字鐘的制作過程4.2.1面包板簡介面包板（Integrated Circuit Experiment Board）是電路實驗中常見的帶有多孔插座的插件板，專為電子電路的無焊實驗而設計制造。面包板分為上下兩部分，上部一般是一排或兩排插孔組成的窄條，各排之間沒有電氣連接。每個5列插孔為一組，插入面包板的孔針

46、或電線的銅芯直徑為0.4-0.6mm 。進行電路實驗時，可根據(jù)實驗電路的連接要求，將電子元器件的引腳插入相應的孔中與連接線等連接，使其與電路的彈性接觸簧片接觸?？?。摩擦阻力，當面包板倒置時，元件可以被簧片夾住而不脫落，從而接入所需的實驗電路。各種電子元件可隨意插入或拔出，省去焊接，節(jié)省電路組裝時間，元件可重復使用，非常適合電子電路組裝、調試和培訓。4.2.2數(shù)字時鐘的實物制作本設計采用面包板搭建電路，方便快捷，后期更容易調試和改進。使用面包板搭建的電路如圖4-4所示。圖4-4使用面包板構建的數(shù)字時鐘電路4.3數(shù)字時鐘調試過程及問題總結4.3.1數(shù)字時鐘調試過程在本次設計中，為了設計的順利進行，

47、我在面包板上進行了調試。因為電路太復雜，在一步步調試之后，我又對電路整體進行了進一步的調試，以保證最后能好。來完成它的各種功能。調試完成后，開始繪制PCB圖，用于制作印制板。因為先畫PCB圖，再經(jīng)過反復考慮，對部分電路和整體布局做了一些修改，比較適合實際應用和調試后的改進。調試步驟為： 1 、按照原理圖和安裝圖如圖3-8-11所示，用常規(guī)技術安裝電路。 2 .確認安裝無誤后，打開電源，逐步調試：用示波器測量振蕩器的輸出頻率，調整微調電阻R2 ，使振蕩頻率達到1000Hz 。然后逐步檢測分頻器輸出的波形頻率。 3. 將秒脈沖送入秒計數(shù)器，檢查10秒和60秒是否有單位和十秒。分鐘和小時計數(shù)器的檢查

48、方式相同。 調試好時、分、秒計數(shù)器后，通過時間校準開關依次校準秒、分、小時。數(shù)字時鐘正常運行。 利用校時開關加快數(shù)字時鐘的運行時間，調試走時計時電路。在當前電路的調試中，振蕩器的輸出頻率為1kHz ，用3個74LS90組成一個三級十頻電路。在調試過程中，我依次測試了振蕩器輸出的波形和各級的分頻支路。第一級分頻后出現(xiàn)的脈沖信號為100Hz，第二級分頻后得到10Hz的標準脈沖。這樣，經(jīng)過第三級分頻后，就得到了標準的1Hz脈沖信號。計數(shù)電路部分在調試過程中遇到了一些問題： ( 1 )第二計數(shù)電路部分調試成功，第二計數(shù)器的一位數(shù)能以十進制形式準確計數(shù)；第二個計數(shù)器的十位也可以準確計數(shù)，因為它是以十六進

49、制的形式計數(shù)的；當?shù)诙€計數(shù)器的一位數(shù)達到9時，它會自動計數(shù)到第二個計數(shù)器的十位。 ( 2 )分鐘定時器電路調試結果為：這部分的結果與秒計數(shù)器電路部分的結果相同。 ( 3 )計時部分，這部分電路比較復雜，在第一次焊接完成后的調試顯示中，發(fā)現(xiàn)小時的十位數(shù)字沒有變化。經(jīng)過分析檢查，發(fā)現(xiàn)74LS160的接地處理不當，將5、6腳全部接地后問題解決。在調試時序電路部分時，因為在整個電路的設計中，需要用到兩個時序電路。兩個定時電路的功能是一樣的。它們之間的區(qū)別在于連接到電路設計的輸入和輸出。不同的是，這部分長線經(jīng)過加固處理，避免電路接觸不良造成不必要的失誤。調試結果為：切換到1檔時，分計電路和時計電路正常

50、計數(shù)；當切換到2檔時，時間校正電路將校正時間。只是有時松開按鈕時，時間會發(fā)生一些錯誤的變化。經(jīng)過仔細分析，確定是按鍵按下時抖動造成的，于是接了兩個10k電阻消除抖動。4.3.2調試數(shù)字時鐘時遇到的問題總結由于對本設計的電路結構不熟悉，經(jīng)常會出現(xiàn)一些誤操作，導致無法獲得想要的結果。以下是一些常見問題及其解決方案。 ( 1 )調試時鐘校正電路時，顯示數(shù)據(jù)不變化，分鐘位置直到60秒才變化。解決方法：此時顯示屏上顯示的時間為鬧鐘時間，應切換顯示開關，然后調整校正按鈕。 ( 2 )顯示開關已切換到時鐘顯示，顯示數(shù)據(jù)仍然沒有變化，分鐘和小時電路不能攜帶。解決方法：檢查攜帶部分的連接線，尤其是接地和供電部分

51、。 ( 3 )計時電路可以正常計時，時鐘電路也可以正常計時，但是當時鐘到達計時時間時，沒有報警信號，喇叭沒有聲音，報時不工作。解決方法：此時報警控制開關處于打開狀態(tài)，關閉開關的問題就解決了。5總結與展望5.1設計結論和印象這次的數(shù)字時鐘設計側重于理論設計，熟悉各種集成芯片的應用和電路本身的原理，以及電路的仿真和實際的連接，讓我收獲頗豐。也讓我明白了，實際操作和純課本知識是有很大區(qū)別的。這次在設計數(shù)字時鐘的過程中，進一步熟悉了芯片的結構，掌握了各個芯片的工作原理及其具體使用方法。在連接十六進制及其進位輸出和使用555定時器組成多諧振蕩器的連接方法中，熟悉邏輯電路及其芯片的功能，在電路出錯時能準確

52、找出錯誤并糾正。它進一步增強了實驗的大腦和動手能力。它讓我意識到在學習知識時理論聯(lián)系實際的重要性，也讓我知道一個項目的設計涉及到很多方面的知識。上網(wǎng)查查相關書籍資料，不僅讓我對數(shù)字時鐘的設計有了很多了解，還讓我進一步掌握了時序邏輯電路的功能，學會了理解課程設計的一般步驟和問題在設計中應該注意。 .另外，我也逐漸熟悉了Protel99se軟件的各種功能。在電腦制作文檔的過程中，我也對辦公軟件有了進一步的了解和掌握。這個設計讓我明白，無論是在設計中，還是在未來的學習中，都應該有一個堅定的信念，目標不會停止，只有這樣，我才能達到自己的最終目標。成功是通過不斷的探索取得的。遇到問題時，不要氣餒、煩躁、

53、放棄。我們要靜下心來仔細思考，查清分歧，找出最終原因，進行整改。只有這樣，我們才能進步，邁出一步。離你的目標更近一步，你就會獲得你想要追求的成功。5.2設計的弱點和前景在課程設計過程中，由于對理論的掌握不夠熟練或操作過程中出現(xiàn)失誤，最終的結果都會失敗。在這個過程中，我不斷地發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷地改正，不斷地領悟，不斷地獲得。最終的檢驗調試過程本身就是實踐“及格、提高、偉大”的知行理念。通過課程設計，我也更明白了一個道理。如今，課程設計已經(jīng)基本完成，只有當我們意識到“實踐是檢驗真理的唯一標準”時，我們才意識到實踐帶來真知。因為在課本中，數(shù)字時鐘只由計數(shù)器和解碼顯示器組成，所以沒有必要搭建電路圖。導致電

54、路出現(xiàn)短路、斷路等問題，引腳浮空不工作。無為導致無知，實踐導致真知。在這個設計中遇到了很多問題，最后在老師的辛勤指導和自己的努力下，終于解決了。同時，作為電氣工程專業(yè)的學生，我也學到了很多實用知識。這不僅是一個畢業(yè)設計，更是一次課本知識與實踐相結合的探索。通過這樣的設計，我找到了自己的情況和實際需要的差距，以后會補充相關知識，為求職和正式工作準備充足的知識和能力，從而縮短從校園到社會的心理過渡預計。至首先感謝本次課程設計導師金泉教授給予的指導和幫助；剛拿到設計任務的時候還不能開始，但是經(jīng)過老師的講解和指導，我找到了設計思路，明白了要找什么材料；當我遇到不明白的問題時，老師的指導讓我找到了解決辦

55、法；在搭建電路的過程中，老師細心指導，不厭其煩；然后老師也給了我很多關于論文格式的更正，并指出它教會了我很多寫論文要注意的問題，教我如何寫和修改論文。也很感謝老師提供的資料，省了我很多找資料的時間。在此，我要向老師表示深深的敬意和感謝。其次，我也很感謝同學們的提醒和建議，讓我少走彎路。最后，我要感謝我用于課程設計的材料的作者。我從這些材料中學到了很多專業(yè)知識，對以前學過的東西有了更深入的了解，同時也學會了如何學以致用。參考1何一鳴.電子技術基礎課M .：電子工業(yè)， 2006，6.138-227 .2晉.電子設計工程師之路M . : 電子工業(yè)， 2014。3王宇.通用電路模塊分析與設計指南第2版

56、M ：清華大學，2007。4黃繼昌.數(shù)字集成電路應用300例M : 人民郵電， 2004。5康華光.電子技術基礎（數(shù)字部分） M : 高等教育， 1999 年。6臧春華.電子電路設計與應用M : 高等教育， 2004 年。7王永華.數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)M .：電子工業(yè)， 2006，7 .8胡向軍.電路基礎簡明教程 M 高等教育， 2004 年。9胡彥儒.模擬電子技術第二版M .：高等教育， 2004。10小文.電子電路課程設計M .：電子工業(yè)， 2004。11志忠.數(shù)字電子技術第二版M .：高等教育， 2003。12廖賢云.電子技術實踐與培訓M .：高等教育， 2004。13閆友云電子技術實踐課

57、M.：中國礦業(yè)大學， 2007 。14 哈里斯，DM 數(shù)字設計與計算機體系結構M。 2009 年，5。15 Scherz, P. 發(fā)明家實用電子學 M。 2014, 4附錄1電氣原理圖附錄2 PCB布局英文翻譯原來的：從 SCADA 數(shù)據(jù)測量傳輸線參數(shù)GL Kusic 和 DL 加里森摘要輸電線路等效電路參數(shù)與 SCADA 系統(tǒng)測量的值相比，誤差通常為 25% 到 30%。這些錯誤導致經(jīng)濟調度錯誤，并導致成本增加或計費錯誤。參數(shù)誤差還會影響應急分析、短路分析、距離中繼、機器穩(wěn)定性計算、傳輸規(guī)劃和狀態(tài)估計分析。一個經(jīng)濟的例子被用來說明傳輸線錯誤的影響。來自多個公用事業(yè)的 SCADA 測量值用于計

58、算傳輸線參數(shù)的“真實世界”值。使用估計參數(shù)的狀態(tài)估計與使用理論值的計算進行比較。索引詞SCADA 測量、狀態(tài)估計、傳輸線參數(shù)估計一、引言在大多數(shù)情況下，公用事業(yè)公司使用根據(jù)理想線路幾何形狀計算的線路參數(shù)理論值，例如導體在平坦、恒定電阻接地之上的高度。接地電阻率隨地形而變化。在丘陵地帶無法估計導體下垂效應。通常屏蔽線在每個塔上接地，而不是在整個線路長度上浮動。線路電阻隨電流、環(huán)境溫度和風的影響而變化。需要斷電測量線路充電等效電容，前提是單側勵磁不會導致開路端電壓升高過大。構建具有相互耦合的新平行線會影響舊數(shù)據(jù)庫值。傳輸線的串聯(lián)電抗很少被測量，因此使用的值是用于理想的換位線。由于每 1/3 距離以

59、機械方式改變導體相對于支撐桿的位置，因此不會調換線路，因為增加了建筑成本。由于理想條件下的所有這些變化以及很少的實際測量結果，與“現(xiàn)實世界”值相比，公用事業(yè)公司的數(shù)據(jù)庫參數(shù)中的誤差通常高達 25% 到 30%。公用事業(yè)公司使用 MW 和 MVAR 計量來獲取收入。輸電線路損耗通常不到總發(fā)電量的 3%。但是，理論數(shù)據(jù)庫中的線路參數(shù)用于計算損耗系數(shù)或確定增量損耗因子，以便設置發(fā)電機的調度點（輸出功率）。如果線路參數(shù)的準確值重新分配發(fā)電機功率，并將傳輸損耗降低 0.1%，這將轉化為電力系統(tǒng)多年運行的巨大能源節(jié)約。例如，在節(jié)省 0.1% 的情況下，一家大型公用事業(yè)公司每年傳輸 10000 GWh、負載

60、系數(shù)為 0.6、燃料價格為 20 美元/MBTU 和 1050 萬美元，每年可為美國東部的大容量電力節(jié)省 1100 萬美元監(jiān)控電力系統(tǒng)的狀態(tài)是公用事業(yè)中央控制中心（調度中心）使用的計算機系統(tǒng)的主要安全功能。電力系統(tǒng)控制區(qū)內的線路和母線的電壓和潮流每 2 秒監(jiān)測一次。如果測量數(shù)據(jù)超出安全運行容限，則調度員必須通過切換線路補償器（如電容器組和并聯(lián)電抗器）、調整可變抽頭變壓器或傳輸發(fā)電機輸出等來“清除”產(chǎn)生的警報。因此，調度員的行動可以基于可靠和完整的信息，電壓和功率流的測量由狀態(tài)估計器處理，該估計器檢測有故障的測量傳感器（壞數(shù)據(jù)）并在遠程終端單元 (RTU) 中斷時“填充”丟失的測量值信號。狀態(tài)估