多功能數(shù)字鐘課程設(shè)計 電子工藝實(shí)習(xí) 總結(jié)報告

PAGE12-多功能數(shù)字鐘電路設(shè)計電子工藝實(shí)習(xí)——數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計總結(jié)報告題目：多功能數(shù)字鐘設(shè)計姓名：學(xué)號：專業(yè)：班級：指導(dǎo)老師：完成時間：目錄TOC\o"1-3"\h\u222391設(shè)計任務(wù) -1-222701.1設(shè)計課題 -1-217101.2功能要求 -1-217051.3給定的主要器件 -1-196532設(shè)計框圖及整機(jī)概述 -2-42162.1設(shè)計框圖 -2-184612.2整機(jī)概述及設(shè)計要求 -3-184012.2.1整機(jī)概述 -3-19642.2.2設(shè)計要求 -3-126613各單元電路的設(shè)計方案及原理說明 -4-177373.1振蕩器電路設(shè)計 -4-123403.2分頻器電路設(shè)計 -5-118873.2.1分頻器的功能 -5-82523.2.274LS90的結(jié)構(gòu) -5-187013.2.3分頻器電路 -5-186543.3分秒計數(shù)器電路設(shè)計 -6-153043.3.1計數(shù)器要求和器件選擇 -6-103413.3.274LS90和74LS92介紹 -6-320453.3.3分秒計數(shù)器（六十進(jìn)制）電路圖 -6-120093.4譯碼顯示電路設(shè)計 -7-188623.4.174LS48簡介 -7-268523.4.2由數(shù)碼管和74LS48構(gòu)成的譯碼顯示電路 -8-323563.5校時電路的設(shè)計 -8-244303.5.1校時電路的功能要求 -8-99534總體電路設(shè)計 -9-254114.1系統(tǒng)原理圖設(shè)計 -9-160294.2系統(tǒng)PCB板圖設(shè)計 -10-160294.2多功能數(shù)字鐘實(shí)物圖 -10-248295調(diào)試過程及結(jié)果分析 -11-273316設(shè)計、安裝及調(diào)試中的體會 -11-41437總結(jié) -12-22374參考資料 -13-1設(shè)計任務(wù)設(shè)計課題多功能數(shù)字鐘電路設(shè)計功能要求準(zhǔn)確計時，以數(shù)字形式顯示分、秒的時間；分和秒的計時要求為60進(jìn)位；校正時間。給定的主要器件型號數(shù)量（片、只）型號數(shù)量（片、只）74LS00374LS90574LS48474LS92274LS04174LS93274LS74174LS19115551CD40601晶振（32768Hz）1數(shù)碼顯示器BS2024發(fā)光二極管4電容（20P*2,0.1*1,0.01*4）2,1,4可調(diào)電阻（10K）1電阻（2K,5.1K,3.3K）1,1,3按鍵22設(shè)計框圖及整機(jī)概述2.1設(shè)計框圖該系統(tǒng)的工作原理是：振蕩器產(chǎn)生高穩(wěn)定的高頻脈沖信號，作為數(shù)字鐘的時間基準(zhǔn)（系統(tǒng)時鐘），再經(jīng)分頻器輸出標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號。秒計數(shù)器計滿60后向分計數(shù)器進(jìn)位，分計數(shù)器計滿60后復(fù)位，數(shù)碼管顯示歸零。計時出現(xiàn)誤差時可以用校時電路進(jìn)行校分、校秒。圖2.1為數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的設(shè)計框圖：圖2.1數(shù)字鐘組成框圖2.2整機(jī)概述及設(shè)計要求2.2.1整機(jī)概述該系統(tǒng)的工作原理是：振蕩器產(chǎn)生高穩(wěn)定的高頻脈沖信號，作為數(shù)字鐘的時間基準(zhǔn)（系統(tǒng)時鐘），再經(jīng)分頻器輸出標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號。秒計數(shù)器計滿60后向分計數(shù)器進(jìn)位，計數(shù)器的輸出經(jīng)譯碼器送顯示器。計時出現(xiàn)誤差時可以用校時電路進(jìn)行校分。 2.2.2設(shè)計要求主體電路是由功能部件或單元電路組成的。在設(shè)計這些電路或選擇部件時，盡量選用同類型的器件，如所有功能部件都采用TTL集成電路或都采用CMOS集成電路。整個系統(tǒng)所用的器件種類應(yīng)盡可能少。各單元電路的設(shè)計方案及原理說明3.1振蕩器電路設(shè)計振蕩器是數(shù)字鐘的核心。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精確度決定了數(shù)字鐘計時的準(zhǔn)確程度，一般來說，振蕩器的頻率越高，計時精度越高，本次設(shè)計采用由集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器。這里選用555構(gòu)成的多諧振蕩器，設(shè)振蕩頻率f0＝103Hz。電路參數(shù)如圖3.1。圖3.1555多諧振蕩器圖3.2555多諧振蕩器原理電路及工作波形3.2分頻器電路設(shè)計3.2.1分頻器的功能一是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號；二是提供校時電路所需要的信號，在顯示出現(xiàn)問題時進(jìn)行教師。3.2.274LS90的結(jié)構(gòu)74LS90有兩個清零端MR1、MR2和兩個置9端MS1、MS2，其功能如表3.1所示，管腳排列如圖3.1所示。圖3.274LS90管腳圖3.2.3分頻器電路用74LS90構(gòu)成十進(jìn)制計數(shù)器非常方便，不需外加邏輯門電路，分頻器電路需用3片中規(guī)模集成電路計數(shù)器74LS90級聯(lián)。因每片為1／10分頻，3片級聯(lián)則可獲得所需要的頻率信號，即第1片的Q0端輸出頻率為500HZ，第2片的Q3端輸出為10Hz，第3片的Q3端輸出為1Hz。電路如圖3.3。圖3.3分頻器電路3.3分秒計數(shù)器電路設(shè)計3.3.1計數(shù)器要求和器件選擇分和秒計數(shù)器都是模M=60的計數(shù)器，其計數(shù)規(guī)律為：00-01-…-58-59-00…，選74LS92作十位計數(shù)器，74LS90作個位計數(shù)器。再將它們級聯(lián)組成模數(shù)M=60的計數(shù)器。3.3.274LS90和74LS92介紹74LS90管腳圖見圖3.2,74LS92的管腳排列見圖3.4。圖3.474LS92管腳圖3.3.3分秒計數(shù)器（六十進(jìn)制）電路圖用74LS90構(gòu)成十進(jìn)制計數(shù)器非常方便，不需外加邏輯門電路，并且74LS92是二—六—十二進(jìn)制計算器，即CP0和Q0組成二進(jìn)制計算器，CP1和Q3Q2Q1在74LS92中為六進(jìn)制計算器。用一片74LS90與一片74LS92構(gòu)成的六十進(jìn)制計數(shù)器電路如圖3.5所示。圖3.5六十進(jìn)制計數(shù)器電路圖3.4譯碼顯示電路設(shè)計3.4.174LS48簡介74LS48為BCD—7段譯碼/驅(qū)動器，用來驅(qū)動共陰極的發(fā)光二極管顯示器。并且74LS48的內(nèi)部有升壓電阻，無需外接電阻(可以直接與顯示器連接)。74LS48的管腳排列如圖3.6，74LS48的功能表如表3.2所示，其中，A3A2AlA0為8421BCD碼輸入端，a—g為7段譯碼輸出端。/LT燈測試輸入使能端。當(dāng)LT＝0時，譯碼器各段輸出均為高電平，顯示器各段亮，因此，LT＝0可用來檢查74LS48和顯示器的好壞。/RBI動態(tài)滅零輸入使能端。在LT＝1的前提下，當(dāng)/RBI＝0且輸入A3A2AlA0＝000時，譯碼器各段輸出全為低電平，顯示器各段全滅，而當(dāng)輸人數(shù)據(jù)為非零數(shù)碼時，譯碼器和顯示器正常譯碼和顯示。利用此功能可以實(shí)現(xiàn)對無意義位的零進(jìn)行消隱。/BI靜態(tài)滅零輸入使能端，只要BI＝0，不論輸入A3A2AlA0為何種電平，譯碼器4段輸出全為低電平，顯示器滅燈(此時/BI／RBO為輸入使能)。/RBO動態(tài)滅零輸出端。在不使用/BI功能時，BI／RBO為輸出使能(其功能是只有在譯碼器實(shí)現(xiàn)動態(tài)滅零時RBO＝0，其它時候RBO＝1)。該端主要用于多個譯碼器級聯(lián)時，實(shí)現(xiàn)對無意義的零進(jìn)行消隱。實(shí)現(xiàn)整數(shù)位的零消隱是將高位的RBO接到相鄰低位的RBI，實(shí)現(xiàn)小數(shù)位的零消隱是將低位的RBO接到相鄰高位的RBI。3.4.2由數(shù)碼管和74LS48構(gòu)成的譯碼顯示電路3.5校時電路的設(shè)計當(dāng)數(shù)字鐘接通電源或者計時出現(xiàn)誤差時，需要校正時間(或稱校時)校時是數(shù)字鐘應(yīng)具備的基本功能。一般電子手表都具有時、分、秒等校時功能。為使電路簡單，這里只進(jìn)行分的校時。3.5.1校時電路的功能要求在分校正時不影響秒的正常計數(shù)。校時方式有“快校時”和“慢校時”兩種，“快校時”是，通過開關(guān)控制，使計數(shù)器對1Hz的校時脈沖計數(shù)。“慢校時”是用手動產(chǎn)生單脈沖作校時脈沖。圖3.7為校“分”電路。校時脈沖采用分頻器輸出的1Hz脈沖，當(dāng)S1為“0”時可進(jìn)行“快校時”，S1為1時進(jìn)行“慢校時”。圖3.7校“分”電路需要注意的是，校時電路是由與非門構(gòu)成的組合邏輯電路，開關(guān)Sl為“0”或“1”時，可能會產(chǎn)生抖動，接電容C1可以緩解抖動。必要時還應(yīng)將其改為去抖動開關(guān)電路。總體電路設(shè)計系統(tǒng)原理圖設(shè)計系統(tǒng)PCB板圖設(shè)計5調(diào)試過程及結(jié)果分析本次課程設(shè)計焊出來時只有其中一個數(shù)碼管的一段會有顯示，其余均不亮。經(jīng)過整整兩天的調(diào)試后，逐漸調(diào)到了四個數(shù)碼管都有四五段亮的程度。調(diào)試過程如下：調(diào)試之前先應(yīng)該再次檢查原理圖的正誤，查問題要從根源開始，確認(rèn)無誤后再進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試原則：先分級調(diào)試，再級聯(lián)調(diào)試，最后進(jìn)行整機(jī)調(diào)試與性能指標(biāo)調(diào)試。分級調(diào)試又分為先靜態(tài)后動態(tài)。靜態(tài)調(diào)試時，先測電源線是否接好，將萬用表兩表筆對每一電源節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測試，看是否都能順利供電。然后測地線，測地線時應(yīng)斷電，檢查有無斷路。動態(tài)調(diào)試是接通電源，用示波器觀測555是否起振以及各74LS90的11腳是否有波形（即檢查其是否分頻）。6設(shè)計、安裝及調(diào)試中的體會（1）設(shè)計原理圖時，注意將其中的一片74LS48去掉，因?yàn)榻o的器件中只有三只數(shù)碼管，另一只用4個LED代替。（2）自動編號，創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號，導(dǎo)入，布線。（3）制板。a、選一塊完整的電板量好所需的尺寸用鋸子鋸下；b、將其整個板面用砂紙打磨光滑直至顯現(xiàn)較好的金屬光澤且板面無灰塵等異物；c、將打印好的電路貼在打磨好的電板那一面，用熨斗熨燙三到四分鐘；d、熨好后，檢查線路是否都連接完好，如果出現(xiàn)有斷線的情況，可用碳筆將斷處連上；e、腐蝕；f、腐蝕完之后用清水將電板沖洗干凈，再次用砂紙打磨，將殘留的銅點(diǎn)打磨干凈，沖洗后用紙巾擦干。（4）鉆孔。a為防止銅屑等進(jìn)入眼睛，鉆孔前應(yīng)戴上塑膠眼鏡;b、鉆孔時就當(dāng)使針孔對準(zhǔn)焊點(diǎn)的中心位置，切不可將焊點(diǎn)四周全部鉆空，這會導(dǎo)致元器件焊不上去；c、鉆孔時板子要固定好，防止鉆針斷裂而傷人；d、鉆好以后，用水清洗板面，擦干后在板面涂一層松香，防止銅線被氧化。打掃衛(wèi)生，將設(shè)備整理好，用消毒液洗手。（5）電位器的引腳順序一定要與選擇的封裝形式相一致，。（6）在電源和地之間加連接器和電容，方便接信號和抗干擾。（7）焊接時要控制焊接的時間，時間過短易產(chǎn)生虛焊，時間過長會導(dǎo)致板子上的渡銅脫落。7總結(jié)在這次多功能數(shù)字鐘設(shè)計制作與調(diào)試過程中，讓我更加清楚了設(shè)計電路的程序，懂得了數(shù)字鐘的原理與設(shè)計理念，這次實(shí)習(xí)使我對所學(xué)知識進(jìn)一步鞏固，提高了自己的動手能力，增加了對電路設(shè)計的興趣。在整過過程中讓我學(xué)到了很多，特別是將打印好的電路貼在打磨好的電板那一面時失敗了三次，讓我明白了這是一個細(xì)致的工程，要相當(dāng)好的耐心和信心，而且做事要仔細(xì)謹(jǐn)慎。這次實(shí)習(xí)的主要任務(wù)是印制電路板、元件安裝、電路焊接以及結(jié)果調(diào)試。剛開始是繪制PCB圖紙，由于對電路繪圖軟件的不熟悉，就采用了老師繪制的PCB圖紙。在直接將PCB圖紙印制到電路板上的時候出了很多問題.PCB圖紙很容易就損壞，但沒用注意這些，浪費(fèi)了好幾張PCB圖紙。還有在用加熱器將PCB圖紙印制到電路板時，對加熱時間和加熱溫度拿捏不準(zhǔn)，而且對操作流程不熟悉，因此也損壞了很多張圖紙。腐蝕時考慮到腐蝕液是三氯化鐵溶液具有強(qiáng)烈的腐蝕性，所以在腐蝕前要在電板上鉆個小孔，用導(dǎo)線把電板系住，方便電板的取出。腐蝕時一定要小心，并將裝溶液容器的蓋子蓋上,同時要時刻檢查腐蝕的進(jìn)程，在檢查的過程中不要讓溶液從容器中沾出來。如果電板面上紅色的銅完全退卻，表明已經(jīng)腐蝕完，可以拿出來了。在鉆孔時也遇到了不少問題，由于孔很多又比較小，鉆孔時要特別的仔細(xì)和耐心。期間鉆偏了好幾個孔，但沒有損壞電路。在電路焊接以及結(jié)果調(diào)試過程中，由于電路焊接有過幾次實(shí)習(xí)，懂得基本的操作方法，操作起來比較輕松，但最后整個電路板的焊得還是不夠好。還有在調(diào)試過程中遇到了不少問題，主要是校時按鈕裝反了，在測試時按下去沒