電氣與電子信息工程學院電子技術課程設計設計題目：直流穩(wěn)壓電源和多功能數(shù)字鐘電路設計專業(yè)班級：學號：姓名：指導教師：設計時間：2014.12.1-201412.22設計地點：K3—204《電子技術課程》課程設計任務書2014～2015學年第1學期學生姓名：專業(yè)班級：12電信本二指導教師：工作部門：電氣與電子信息工程學院一、課程設計題目：直流穩(wěn)壓電源和多功能數(shù)字鐘電路設計二、課程設計內容（含技術指標）1．穩(wěn)壓電源在輸入電壓220V、50Hz、電壓變化范圍+15%~——20%條件下：輸出電壓：+5V，-5V，+9V，-9V;最大輸出電流：1.5A;具有過流及短路保護功能。2．設計一個有時、分、秒（例如23小時59分59秒）顯示，且具有校時功能的電子鐘。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）上進行組裝、調試。b、可用TTL或CMOS芯片設計電路。選做：（1）鬧鐘系統(tǒng)（2）整點報時。在59分51秒，53秒，57秒時輸出750Hz音頻信號；在59分59秒時輸出1000Hz信號，音響持續(xù)1秒，在1000Hz音響結束時刻為整點。（3）日歷系統(tǒng)。三、進度安排1．擬定多功能數(shù)字鐘的組成框圖，設計并安裝各單元電路，畫出多功能數(shù)字鐘的整機邏輯電路圖；4天2．安裝各單元電路，要求布線整齊、美觀，且進行調試；4天3．寫出設計報告：。2天四、基本要求1．作品要求：直流穩(wěn)壓電源能輸出電壓正負5V，最大電流1.5A,數(shù)字鐘以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間。小時計數(shù)器的計時要求為“12翻1”或“24翻1”，要求手動快校時、快校分或慢校時、慢校分。學生可自行擴展功能，如定時控制，其時間自定；仿廣播電臺正點報時，自動報整點時數(shù)或觸摸報整點時數(shù)（主要體現(xiàn)在理論知識上進行電路設計）以及日歷系統(tǒng)。2．報告要求：不少于3000字，統(tǒng)一復印封面并用Ａ4紙寫出報告。封面、課程設計任務書方案選擇，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，器件選擇結果分析設計小結附錄---系統(tǒng)設計原理圖、元器件清單 電子技術課程設計成績評定表姓名彭凱學號201240210245專業(yè)班級12電信本二課程設計題目：直流穩(wěn)壓電源和多功能數(shù)字鐘電路設計課程設計答辯或質疑記錄：1、簡述校時電路的工作原理：校時控制電路有三級CMOS門電路和三只開關（K1~K3）組成，分別用以實現(xiàn)對時，分，秒的校準。開關選擇有正常和校時兩檔。開關在正常位置是，設定電路為低電平0，時，分，秒計數(shù)器正常計時。當進行時校準時，將開關K1斷開，秒信號送入時個位計數(shù)器進行快速計數(shù)，同時將分計數(shù)器置0。在時調到需要的數(shù)字后合上開關K1，此時，由于非門1輸出的秒脈沖被切斷，計時器便繼續(xù)工作。分校準與時校準步驟相同，秒信號通過與非門2送入分的個位計數(shù)器。在進行分校準時，秒計時電路置0，當分調到需要的數(shù)字后合上開關K2，時針便按校時后的時間計數(shù)。2、如何利用4518芯片實現(xiàn)12進制計數(shù)器4518為集成十進制計數(shù)器，內部含有兩個獨立的十進制計數(shù)器，兩個計數(shù)器可以單獨使用，也可級聯(lián)起來擴大其計數(shù)范圍成績評定依據(jù)：實物制作（40％）：課程設計考勤情況（20％）：課程設計答辯情況（20％）：完成設計任務及報告規(guī)范性（20％）：最終評定成績（以優(yōu)、良、中、及格、不及格評定）指導教師簽字：2014年月日直流穩(wěn)壓電源和多功能數(shù)字鐘電路設計摘要：多功能數(shù)字鐘師一個對標準頻率（1HZ）進行計數(shù)的計數(shù)電路。它由振蕩器、分配器、計數(shù)器、譯碼器和顯示電路組成。振蕩器與分配器組成秒脈沖輸出裝置，秒脈沖信號輸入計數(shù)器進行計數(shù)，并把累計結果以“時”、“分”、“秒”的數(shù)字顯示出來。秒計數(shù)器電路計滿60后觸發(fā)分計數(shù)器電路，分計數(shù)器計滿60后觸發(fā)時計數(shù)器點路，當計滿24小時候又開始下一輪的循環(huán)計時。通過校時電路可以對分和時進行校時。關鍵詞:標準頻率、振蕩器、分配器、計數(shù)器、譯碼器、顯示電路Abstract:MultifunctiondigitalclockShiyiastandardfrequency(1HZ)tocountthecountingcircuit.Itconsistsofanoscillator,divider,counter,decoderanddisplaycircuit.Oscillatoranddistributorsecondpulseoutputdevice,secondpulsesignalinputcounterforcounting,andthecumulativeeffectof"when","sub","seconds"digitaldisplay.Secondscountercircuitafterfull60plantriggerpointscountercircuit,CounterPointRoadbranchcounterfor60afterthetrigger,whenthefull24hourlatertostartthenextroundofcycletime.Throughthetimingcircuitcanbepointsandinschooltime.Keywords：Standardfrequency,oscillator,divider,counter,decoder,displaycircuit目錄1.緒論 1.1設計目的 1.2課程設計內容 2.設計功能要求 3.方案設計與論證 4.各電路工作原理 4.1電源電路 4.2顯示電路 4.312/60進制計數(shù)電路4.4校準電路 4.5秒脈沖電路 設計結果與分析總結附錄1.緒論20世紀末，電子技術獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。數(shù)字鐘已成為人們日常生活中：必不可少的必需品，廣泛用于個人家庭以及車站、碼頭、劇場、辦公室等公共場所，給人們的生活、學習、工作、娛樂帶來極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術的發(fā)展和采用了先進的石英技術，使數(shù)字鐘具有走時準確、性能穩(wěn)定、集成電路有體積小、功耗小、功能多、攜帶方便等優(yōu)點，因此在許多電子設備中被廣泛使用。電子鐘是人們日常生活中常用的計時工具，而數(shù)字式電子鐘又有其體積小、重量輕、走時準確、結構簡單、耗電量少等優(yōu)點而在生活中被廣泛應用，因此本次設計就用數(shù)字集成電路和一些簡單的邏輯門電路來設計一個數(shù)字式電子鐘，使其完成時間及星期的顯示功能。

多功能數(shù)字鐘采用數(shù)字電路實現(xiàn)對“時”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計時裝置。具有時間顯示、走時準確、顯示直觀、精度、穩(wěn)定等優(yōu)點。電路裝置十分小巧,安裝使用也方便。同時在日期中，它以其小巧，價格低廉，走時精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受廣大消費的喜愛。

1.1設計目的通過設計與實踐，制作出具有準確顯示小時、分、秒的由穩(wěn)壓直流電源供電的數(shù)字鐘。1.2課程設計內容數(shù)字鐘的功能要求：準確計時，以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間，小時計時要求為“24翻1”，分和秒的計時要求為60進制。直流穩(wěn)壓電源要求：能夠提供穩(wěn)定的+5V直流電。2.設計功能要求直流穩(wěn)壓電源能輸出電壓正負5V，最大電流1.5A。數(shù)字鐘以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間。小時計數(shù)器的計時要求為“12翻1”或“24翻1”，要求手動快校時、快校分或慢校時、慢校分。學生可自行擴展功能，如定時控制，其時間自定；仿廣播電臺正點報時，自動報整點時數(shù)或觸摸報整點時數(shù)（主要體現(xiàn)在理論知識上進行電路設計）以及日歷系統(tǒng)。3.方案設計與論證方案一：采用NE555多諧振蕩器。由集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器作為時間標準信號源，即可完成特定的振蕩延時作用。且其計時精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且成本較低。

方案二：首先構成一個由32768Hz的石英晶體振蕩器和由CD4518構成的分頻器構成的產(chǎn)生震蕩周期為一秒的標準秒脈沖，由CD4518采用清零法分別組成六十進制的秒計數(shù)器、六十進制分計數(shù)器、二十四進制時計數(shù)器。使用由32768Hz的石英晶體振蕩器和由CD4518構成的分頻器構成的產(chǎn)生震蕩周期為一秒的標準秒脈沖，把秒

計數(shù)器地進位輸出作為分計數(shù)器的CP脈沖，分計數(shù)器的進位輸出作為時計數(shù)器的CP脈沖。使用CD4511為驅動器，共陰極數(shù)碼管作為顯示器。

方案一、方案二都很正確，但是方案一由555定時器構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：利用單向導電元件，把50Hz的正弦交流電變換成脈動的直流電。（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)字鐘和計時狀態(tài)直觀清晰地放映出來，被人們的視覺器官所接受，它的任務就是將計數(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與計數(shù)器的四個輸出端按設計要求相連或接地，a、b、c、d、e、f、g則與七段數(shù)碼顯示器對應端相連。4.312/60進制計數(shù)電路數(shù)字鐘的“秒”、“分”信號產(chǎn)生電路都是由六十進制計數(shù)器構成，“時”信號產(chǎn)生電路為二十四進制計數(shù)器。他們都可以用兩個“二-十六進制”計數(shù)器來實現(xiàn)。

六十進制計數(shù)器和二十四進制計數(shù)器均可由BCD加法計數(shù)器CC4518組成。

因為一片CC4518內含有兩個十進制計數(shù)器，因此用一片CC4518就可以構成六十進制或二十四進制計數(shù)器了

選取CC4518和與非門CC4511、采用反饋復位法構成的六十進制和二十四進制加法計數(shù)器

4.4校準電路時、分校準電路與非門電路74LS00用開關來實現(xiàn)的，平常計時狀態(tài)下，開關處于斷開狀態(tài)，當校時時，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8引腳送入時鐘脈沖，則10輸出低電平，4引腳輸出高電平，送入CD4518的1號引腳，此時“分”加1，連續(xù)按下按鍵則“分”就會連續(xù)加1。同理按下按鍵S1,則實現(xiàn)“時”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)生時間標準“秒”信號的電路。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定時器構成的多諧振蕩器，見圖。多諧振蕩器的振蕩頻率由下式估算

f=1/T≈1/0.69（R1+2R2）C

若選用R1=68Kohm，R1=168Kohm，要在輸出端得到的頻率1Hz的時鐘信號，則C應選4。7μF。調節(jié)電位器，即可調整秒信號。

5.設計結果與分析本設計完美實現(xiàn)了所有要求，能夠進行時分的調整且校準穩(wěn)定快速，時鐘顯示完整，能夠按要求進行60分鐘，24小時的進位清零。6.總結終于，這快兩周說長不長說短也不短的課程設計還是落下了帷幕，這次課程設計或多或少給我們每個人都帶來了收獲?，F(xiàn)在回想起來還歷歷在目，可以說這課程設計是一種對自己的所學知識的一種綜合性測試。要在平時我可能就平平凡凡的度過了，但這十幾天的實習卻給了我許多很不一樣的感受、體會，覺的很充實，雖然有時會有點困惑，遇一些難免會遇到的困難，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。要求利用所學知識設計制作一個數(shù)字鐘系統(tǒng)，具有計數(shù)，報時，調整。開始設計時我感覺很多問題都弄不太懂，也無從下手，怎么實現(xiàn)這些功能？接下來的兩天我復習以前所學的相關內容，跟同組的同學認真的思考跟討論。最終確定了方案，我們將設計分成了兩個模塊，先從設計秒分時電路起。后來我們再把報時在秒分時的基礎上設計了出來。其中也遇到了