数电课程设计

目录第一部分设计任务1

第二部分设计方案4

第三部分元器件介绍5

第四部分设计原理及其框图简介8

第五部分安装调试及性能指标10

第六部分元器件清单11

第七部分调试心得体会12

第八部分参考文献13

第九部分附录14

一、第一部分设计任务

一、数电课程设计的目的：

数字电子技术课程设计是在学习完数字电子电路课程之后，按照课程教学的要求，对学生进行综合性训练的一个实践性教学环节。主要目的是培养学生综合运用理论知识能力，分析问题和解决问题的能力，以及根据实际要求进行独立设计的能力；了解数字电子电路的一般设计方法，初步掌握数字电子线路安装、布线、焊接、调试等基本技能；熟练掌握电子电路基本元器件的使用方法，训练、提高读图能力；掌握组装、调试方法。

二、设计要求

1、设计题目：数字电子时钟。

2、内容和要求：

1）时间以24小时为一个周期；

（2）显示时、分、秒；

3）有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间；

（4）根据要求阅读数字时钟电路原理图，阅读教材及查找相关资料，叙述工作原理；

（5）画出包含+5伏的稳压电源在内的原理电路图，根据原理图画出对应的印刷电路图，并在图中标出元器件的符号及**；

6）安装、焊接、连线、调试电路（只提供秒计时的两位电路元件，其他元件可自备。）；

7）最后提交调试好的设计作品，撰写并提交实验、调试报告，解答思考题。

功能及简单工作原理。

本电路由cdhc74产生秒时钟信号；由cdhc00n组成60进制计数器；cd4511为显示译码及驱动电路；与非门组成校时电路。

第二部分设计方案

设计方案组成及分析论证

数字电子时钟结构框图如下图所示：

设计一款计时精确的数字时钟电路，首先必须具备能。

自动产生稳定的标准时间脉冲信号的信号源，另加多级分频器电路，即可得到频率为1hz的“秒脉冲”信号，然后利用cd4518进行计数，再通过“与非门”电路对cd4518输出端加以反馈后触发清零端r，从而实现“24进制”和“60进制”的计数功能。如图1所示。

图1中，在实现时、分、秒计数模块功能时，由于利。

用七段译码器输出端信号作为反馈信号，相比于以往的数字钟电路中分和秒的最大数字显示为23，因此，当第24个计数脉冲到来时，就必须向高位提供进位信号并对本位进行清零，进入下一个计时周期。在“00—23“整个计数过程中，“2”是第一次出现，其中“4”是多次出现，因此，必须将两位数字的输出信号同时参与反馈。从表1中得知，其中，数字“2”反馈的信号可以由单一位的“c”和“g”完成；数字“4”反馈的信号必须是两位组合“a”和“f”、“e”和“f”或“f”和“g”。

对以上输出端的信号通过。

与非门”电路组合反馈后即可实现数字钟计数功能。

第三部分：器件介绍（秒位）

1）数码管：显示秒，此电路采用共阴极。引脚如下图：

2）cd4511:bcd码7段译码驱动器，其引脚图如下：

各引脚功能：

a、b、c、d：bcd码输入端。

a、b、c、d、e、f、g：译码输出端。

bi：消隐输入端，/bi=0时，译码输出全为零。

lt: 测试输入端，/lt=0时，译码输出全为“1”。

le: 锁定端，le=“1”时，译码器处于锁定状态，le=0时为正常译码。

cd4511的功能：cd4511是一个用于驱动共阴极数码管显示器的 bcd 码—七段码译码器，具有bcd转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的cmos电路能提供较大的拉电流。

3）cd4518：cd4518是一个双bcd同步加计数器，由两个相同的同步4级计数器组成。其引脚图如下：

cd4518引脚功能(管脚功能)如下：

1cp、2cp：时钟输入端。

1cr、2cr：清除端。

1en、2en：计数允许控制端。

1q0～1q3：计数器输出端。

2q0～2q3：计数器输出端。

vdd：正电源。

vss：地。

cd4518控制功能：cd4518有两个时钟输入端cp和en,若用时钟上升沿触发，信号由cp输入，此时en端为高电平（1）,若用时钟下降沿触发，信号由en输入，此时cp端为低吨平（0）,同时复位端cr也保持低电平（0）。

4）cd4060：由一振荡器和14级二进制串行计数器位组成。振荡器的结构可以是rc或晶振电路，cr为高电平时，计数器清零且振荡器使用无效。

所有的计数器位均为主从触发器。在cp1(和cp0)的下降沿计数器以二进制进行计数。在时钟脉冲线上使用斯密特触发器对时钟上升和下降时间无限制。

其引脚功能：

q4~q14：计数器输出端。

引脚：构成振荡器。

9引脚：时钟输入端。

vdd: 电源。

vss：地。

5）74ls74：双上升沿d触发器。其引脚图如下：

cp1、cp2：时钟输入端。

1d、2d：数据输入端。

1q、2q、1/q、2/q:输出端。

1/rd、2/rd：直接复位端。

1/sd、2/sd：直接置位端。

晶体振荡器：与cd4060及74hc74一起构成秒脉冲发生器。如下图：

脉冲发生器是数字钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量，通常用晶体振荡器发出的脉冲经过整形、分频获得1hz的秒脉冲。如晶振为32768 hz，通过15次二分频后可获得1hz的脉冲输出。

第四部分、设计原理极其框图简介。

1、清零与进位信号的设计（以秒位为例说明）：

cr=((q1·q2)’·s’)’q1q2+s

cr为高电平时，计数器清零。

由逻辑关系得，当q1q2=1时，即当秒的十位q3q2q1q0=0110时对个位十位异步清零，实现由59到00跳变，实现六十进制。当s=1时清零，即当开关打到高电平时清零。电路连接知开关按下时接高电平，秒位清零。

2、秒信号振荡器的设计：

数字钟的精度主要取决于时间标准信号的频率及其稳定度，因此要产生稳定的时标信号，一般采用石英晶体振荡器。虽然晶振频率愈高，钟表的计时准确度就愈高但从能耗、分频电路并结合实际教学要求出发，选用了石英晶体频率f =32768khz。通过cd4060内部振荡电路外加电阻、电容、石英晶体及内部14级串行计数器分频后再由cd4518二分频得到1秒信号，如图2所示。

图23、计时显示电路设计。

秒计时电路是由cd4518对进位脉冲进行计数，当。

计数达到“60”时进行清零。计数器实现了对时间的累计以8421bcd码形式输出，选用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流，选用cd4511作为显示译码电路，选用led数码管作为显示单元电路。下面以时计时电路设计为例进行说明，如图3所示。

cd4518输出端与七段数码管电路进行连接进行时间显示，反馈电路由74hc00组成，其输入信号也由cd4518输出端提供。图3中的反馈信号分别为高位的“c”和低位“e”和“f”，然后根据进位脉冲和清零信号的要求合理运用“与非门”电路即可完成时计时电路的设计。

4、校时电路：

当数字钟的指示同实际时间不相符时，必须予以校。

准，校时时切断“秒”信号和进位信号，对时、分、秒电路进行清零，然后将“秒”信号直接引进“时”计数器，让“时”计数器快速计数，在“时”的指示调到需要的数字后，再切断“秒”信号。校“分”、“秒”方法同上，全部调整后打开“秒”信号和进位信号以供正常计时。

第五部分安装调试及性能指标

1、组装调试步骤。

1、检查印刷电路板有无断路、短路，若有，首先处理好。

2、焊接顺序：电阻、二极管、ic插座、三极管、电容器，逐一焊接。先焊平面的，后焊立体的，原则是有利于焊接。

要求卧装水平、竖装垂直、相同元件等高。要特别注意元器件的安装方向！元件的安装高度是否适中。

3、焊接要点：将元件整形后插入对应位置，电路板平放在台面上，一手握烙铁对焊盘和引脚同时接触预热，另一手持焊锡丝与焊盘处烙铁接触，使锡丝熔化，当锡丝熔化一定量时（多了不好少了不行），立即将锡丝离去，烙铁继续保持少许时间，让焊锡围绕焊盘自由流动，形成一个完全覆盖焊盘的钟形（忌讳球形）焊点。切勿将焊锡先溶化在烙铁上再去焊接，这样锡丝里的助焊剂在未焊接前先挥发了，不利于焊接，而且焊点没有光泽。

4、按照接线要求位置，将连接线焊接到对应的插孔。注意导线颜色！

5、剪脚：元件焊好后，将多余引脚剪掉，剪脚后的焊点应露出引脚0.5-1mm。

6、检查元件及ic插座有无错焊、漏焊，方向是否正确无误，将集成电路插入（注意芯片方向）插座。

7、通电测试：将连接线分别与对应电源接线柱一一连接。连接线时一定要关掉电源！

8、首先清零，然后观察led数码管变化状态。

第六部分元器件清单（秒位）

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