1、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)姓 名： 鮑捷 學(xué) 號(hào)： 專(zhuān) 業(yè)： 電子科學(xué)與技術(shù) 題 目： 多功能 數(shù)字鐘 專(zhuān) 題： 電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 電工電子實(shí)驗(yàn)室 設(shè)計(jì)日期： 2009.12.22009.12.12 成 績(jī)： 指導(dǎo)教師： 年 月 電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名 鮑捷 專(zhuān)業(yè)年級(jí) 電科07-1 學(xué)號(hào) 設(shè)計(jì)日期：2009 年 12 月 2 日 至 2009 年 12 月 12日設(shè)計(jì)專(zhuān)題： 電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：多功能數(shù)字鐘設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求：1. 主要內(nèi)容： 用 CC4518雙四位BCD同步加計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)60秒、60分、24小時(shí)歸0的計(jì)數(shù)電路 用CC4511 七段譯碼驅(qū)動(dòng)/鎖存器

2、及LG5011AH共陰數(shù)碼管設(shè)計(jì)譯碼及顯示電路（數(shù)碼管需加限流電阻） 用555設(shè)計(jì)CP脈沖源 (f=1KH) 具有系統(tǒng)校準(zhǔn)功能2. 整體電路原理圖60秒、60分、24小時(shí)- 計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路（用8K復(fù)印紙手工畫(huà)圖）3. EWB仿真圖60秒、60分、24小時(shí)- 計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路（計(jì)算機(jī)打?。?. 設(shè)計(jì)原理圖用PROTEL99設(shè)計(jì)原理圖（計(jì)算機(jī)打印）5. 設(shè)計(jì)PCB版圖用PROTEL99設(shè)計(jì)PCB板圖（計(jì)算機(jī)打?。?. 功能擴(kuò)展要求設(shè)計(jì)：定點(diǎn)報(bào)時(shí)功能 12小時(shí)歸1計(jì)數(shù)電路指導(dǎo)教師 年 月 日摘要本次實(shí)驗(yàn)是設(shè)計(jì)一個(gè)多功能數(shù)字鐘，用來(lái)實(shí)現(xiàn)24時(shí)、60分、60秒的計(jì)數(shù)功能。實(shí)驗(yàn)首先用秒脈沖信號(hào)發(fā)

3、生器產(chǎn)生信號(hào)，經(jīng)分頻電路進(jìn)行分頻給秒計(jì)數(shù)電路，然后通過(guò)秒計(jì)數(shù)電路的進(jìn)位脈沖給下一級(jí)分計(jì)時(shí)電路，再把分計(jì)數(shù)電路的進(jìn)位脈沖給下一級(jí)時(shí)計(jì)時(shí)電路。各級(jí)的輸出信號(hào)經(jīng)各自的譯碼電路進(jìn)行譯碼，最后通過(guò)數(shù)碼管顯示時(shí)、分、秒。關(guān)鍵字 秒脈沖信號(hào)發(fā)生器，秒/分/時(shí)計(jì)數(shù)電路，譯碼電路數(shù)碼管 目 錄 1、 緒論 1.1電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)性質(zhì) 1.2綜合設(shè)計(jì)主要特點(diǎn) 1.3綜合設(shè)計(jì)目的 2、數(shù)字鐘總體方案2.1方案圖 2.2器件選擇 2.3技術(shù)指標(biāo) 3、數(shù)字鐘電路原理設(shè)計(jì)3.1秒脈沖發(fā)生器3.1.1 555芯片介紹 3.1.2多諧振蕩器電路3.1.3秒脈沖發(fā)生器工作原理 3.2秒、分、小時(shí)計(jì)數(shù)電路 3.2.1 CC451

4、8芯片介紹3.2.2CC4518雙BCD同步加法計(jì)數(shù)器3.2.3 CC4518 工作原理 3.3 CC4511 7段鎖存/譯碼/驅(qū)動(dòng)器 3.3.1 CC4511芯片介紹 3.3.2 CC4511譯碼電路3.3.3 CC4511 工作原理 3.4 LC5011-11 LED/7段（共陰極）數(shù)碼管3.4.1 LG5011AH管腳圖3.4.2譯碼/顯示電路及原理說(shuō)明3.5 其它芯片 3.5.1 CD4060 分頻器3.6 校時(shí)電路 4、系統(tǒng)電路圖 4.1數(shù)字鐘電路原理圖 4.2系統(tǒng)整體仿真圖 4.3數(shù)字鐘電路Protel設(shè)計(jì)圖4.4印刷電路板的元件分布圖 5、焊接板電路分析 5.1石英晶體振蕩器 5

5、.2晶振構(gòu)成秒信號(hào)發(fā)生器 5.3 二極管與門(mén)工作原理 5.4 校準(zhǔn)開(kāi)關(guān)工作原理5.5 發(fā)光二極管工作原理5.6整流橋部分的工作原理6、擴(kuò)展功能6.1定點(diǎn)報(bào)時(shí)電路所用芯片6.2定點(diǎn)報(bào)時(shí)電路工作原理7、總結(jié)8、致謝9、參考文獻(xiàn)10、附錄 1 緒論1.1電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)性質(zhì) 電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)是在學(xué)完模擬電子術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)課程之后，安排的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。使學(xué)生能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，進(jìn)行實(shí)際電子線路的設(shè)計(jì)、裝接、調(diào)試等。 通過(guò)完成一個(gè)課題的電路設(shè)計(jì)、理論計(jì)算及實(shí)驗(yàn)調(diào)試任務(wù)，鞏固和加深電子技術(shù)課程中所學(xué)理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能。 在實(shí)踐中提高分析問(wèn)題、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)、工程實(shí)踐打下一定基礎(chǔ)。1

6、.2綜合設(shè)計(jì)主要特點(diǎn)(1) 不同于平時(shí)的習(xí)題 作習(xí)題主要是為了加深對(duì)課堂上講解知識(shí)的理解，題目?jī)?nèi)容涉及面較單一，在給定的理想化的條件下，經(jīng)過(guò)抽象加工后，不難得出標(biāo)準(zhǔn)答案。 電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)任務(wù)，多是實(shí)際的“模擬”或“數(shù)字”電路裝置，它涉及的知識(shí)多而廣，沒(méi)有固定的答案，只能從實(shí)際出發(fā)，通過(guò)調(diào)查研究，查詢資料，方案比較，設(shè)計(jì)計(jì)算得到比較好的設(shè)計(jì)方案后，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)調(diào)試，使理論設(shè)計(jì)逐步完善，最后達(dá)到實(shí)際要求。(2) 不同于一般的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)著重點(diǎn)是放在驗(yàn)證基本理論和電路性能上，通過(guò)實(shí)驗(yàn)只能初步了解電路實(shí)驗(yàn)的步驟和基本方法，熟悉常用電子儀器設(shè)備的使用方法。 電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)，正是為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)動(dòng)腦

7、又動(dòng)手，獨(dú)立開(kāi)展電路設(shè)計(jì)、調(diào)試的機(jī)會(huì)。可以運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段檢驗(yàn)理論設(shè)計(jì)中的問(wèn)題所在，又可運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)，指導(dǎo)電路調(diào)試工作，使電路更加完善。(3) 不同于畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)工科學(xué)生的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，它要求學(xué)生綜合運(yùn)用公共基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課的知識(shí)，去解決工程實(shí)際問(wèn)題；完成工程技術(shù)人員必須具有的基本能力的訓(xùn)練；從題目的廣泛和深度上，畢業(yè)設(shè)計(jì)比電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)要難。 (4) 電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)特點(diǎn) 它圍繞一門(mén)課程內(nèi)容做綜合性的訓(xùn)練，題目雖出自實(shí)際電路，但比較簡(jiǎn)單，比較定型，一般不是真實(shí)的生產(chǎn)、科研任務(wù)，基本上是有章可循。 著眼點(diǎn)是讓學(xué)生開(kāi)始從理論學(xué)習(xí)軌道引向?qū)嶋H方面。把過(guò)去熟悉的定性分析，定

8、量計(jì)算方法與工程估算，實(shí)驗(yàn)調(diào)整等手段結(jié)合起來(lái)。 逐步掌握工程設(shè)計(jì)的步驟和方法，了解科學(xué)實(shí)驗(yàn)的程序和實(shí)施辦法。使理論和實(shí)際有機(jī)結(jié)合，真正實(shí)現(xiàn)由知識(shí)向智能的轉(zhuǎn)化。 鍛煉分析問(wèn)題、解決電路實(shí)際問(wèn)題的本領(lǐng)。1.3綜合設(shè)計(jì)目的 (1)、鞏固和加深對(duì)電子線路基本知識(shí)的理解，提高學(xué)生綜合運(yùn)用電子技術(shù)課程所學(xué)知識(shí)的能力，使理論和實(shí)際有機(jī)結(jié)合，真正實(shí)現(xiàn)由知識(shí)向智能的轉(zhuǎn)化。 (2)、培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)課題需要選學(xué)參考書(shū)，查閱手冊(cè)和文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力。通過(guò)獨(dú)立思考，深入鉆研有關(guān)問(wèn)題，學(xué)會(huì)自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。 (3)、通過(guò)實(shí)際電路的設(shè)計(jì)方案的分析比較、參數(shù)計(jì)算、元件選取，安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)，初步掌握簡(jiǎn)單實(shí)用電路的分析

9、方法和工程設(shè)計(jì)方法。 (4)、掌握常用儀器設(shè)備的正確使用方法，學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單電路的實(shí)驗(yàn)調(diào)試和整機(jī)指標(biāo)測(cè)試方法，提高動(dòng)手能力。 (5)、能按設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，能正確反映設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成果，能正確繪制電路圖。 (6)、培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度，發(fā)揚(yáng)團(tuán)隊(duì)精神。 2 總體方案2.1方案圖2.2 器件選擇計(jì)數(shù)電路：用CC4518計(jì)數(shù)器譯碼電路：用CC4511譯碼顯示電路：用LG5011AH共陰數(shù)碼管秒脈沖信號(hào)發(fā)生器：(1)用555構(gòu)成多諧振蕩器(2)選用32768Hz的晶振構(gòu)成振蕩電路，然后經(jīng)過(guò)CD4060的14級(jí)分頻分出2Hz，再經(jīng)過(guò)CD4040的2分頻分出秒脈沖。2.3 技術(shù)指標(biāo)2.3

10、.1 基本功能 (1)實(shí)現(xiàn)60秒、60分、24小時(shí)的計(jì)數(shù)、譯碼、顯示； (2)具有校準(zhǔn)功能； (3)自帶秒脈沖信號(hào)發(fā)生器2.3.2擴(kuò)展功能 定點(diǎn)報(bào)時(shí)電路：用集成芯片74LS21,74LS266和74LS2733 數(shù)字鐘電路原理設(shè)計(jì)3 秒脈沖發(fā)生器3.1.1 555芯片介紹(a)、555管腳圖3.1.2 555構(gòu)成多諧振蕩器（f=1HZ）vOVCCR1Vc0.01uF12348765R2 555電路圖 555工作波形 （1）、參數(shù)計(jì)算R1=6.8kohm R2=3.3kohm VC=0.1mf C2=0.01uf （2）、多諧振蕩器的特點(diǎn)： 不需外觸發(fā)的自激振蕩器； 無(wú)穩(wěn)定狀態(tài)，均為暫穩(wěn)態(tài)； 矩

11、形波中含有豐富的高次諧波，習(xí)慣稱(chēng)多諧振蕩器。3.1.3 工作原理 （1） Vcc通過(guò)R1、R2向C充電,在VC 沒(méi)有充電到 2/3VCC 之前,Vo 保持 1 不變。 （2） 當(dāng)VC2 /3VCC時(shí)Vo由1翻轉(zhuǎn)為 0 。 T 導(dǎo)通，電容C 經(jīng)R2、T放電。 （3）當(dāng)Vc降至VCC /3時(shí)，使得Vo回到 1 ，T截止，電容C 再充電，進(jìn)入循環(huán)。 3.2秒、分、小時(shí)計(jì)數(shù)電路 3.2.1 CC4518芯片功能介紹 CL (CP0)EN (CP1)R功 能10加計(jì)數(shù)00加計(jì)數(shù)0不 變0不 變00不 變10不 變1Q3Q0=0（a）CC451管腳圖 (b) CC4518功能表 3.2.2 CC4518雙

12、BCD同步加法計(jì)數(shù)器(a) CC4518構(gòu)成60進(jìn)制計(jì)數(shù)單元電路1、60進(jìn)制計(jì)數(shù)電路工作原理如圖所示左邊為十位計(jì)數(shù)，右邊為個(gè)位計(jì)數(shù)，當(dāng)個(gè)位計(jì)數(shù)器計(jì)到9時(shí)，即Q4=1，給十位一個(gè)進(jìn)位脈沖，此時(shí)Q4的下降沿,接EN端，使得十位進(jìn)一。當(dāng)Q3Q2=11這個(gè)脈沖來(lái)時(shí)，向個(gè)位，十位同時(shí)清零。Q3Q2為11，使清零端工作十位個(gè)位同時(shí)清零，循環(huán)計(jì)數(shù)。(b) CC4518構(gòu)成24進(jìn)制計(jì)數(shù)單元電路2、24進(jìn)制計(jì)數(shù)電路工作原理如圖所示左邊為十位計(jì)數(shù)，右邊為個(gè)位計(jì)數(shù)，當(dāng)個(gè)位計(jì)數(shù)器計(jì)到9時(shí)，即Q4=1，給十位一個(gè)進(jìn)位脈沖，此時(shí)Q4的下降沿,接EN端，使得十位進(jìn)一。當(dāng)十位Q2=1,各位Q3=1時(shí)這個(gè)脈沖來(lái)時(shí)，二者相與后，

13、把脈沖給向個(gè)位，十位，使得它們清零，循環(huán)計(jì)數(shù)。3.2.3工作原理 CC4518技術(shù)狀態(tài)表如右圖，由上圖得，左邊為十位計(jì)數(shù)，右邊為個(gè)位計(jì)數(shù)，當(dāng)個(gè)位計(jì)數(shù)器計(jì)到9下個(gè)脈沖來(lái)時(shí)，Q4的下降沿,接EN端，個(gè)位清零并向十位進(jìn)1，當(dāng)十位Q3Q2為11，這個(gè)脈沖給十位個(gè)位，十位的清零端，使之清零。此后一直循環(huán)計(jì)數(shù)。 3.3 CC4511 7段鎖存/譯碼/驅(qū)動(dòng)器3.3.1 CC4511 芯片功能介紹(a)、CC4511管腳圖顯示輸 入輸 出LEBILTDCBAabcdefg0011000011111101011000101100002011001011011013011001111110114011010001

14、10011501101011011011601101100011111701101111110000801110001111111901110011110011消隱011101000000001111消隱010000000鎖存111鎖存燈測(cè)試01111111CC4511功能表 （b）、功能說(shuō)明：（1）燈測(cè)試功能：LT可檢查七段顯示器各字段是否能正常發(fā)光。當(dāng)LT = 0時(shí)，不論Q0Q3狀態(tài)如何，七段全部顯示，以檢查各字段的好壞。（2）消隱功能： 當(dāng)BI=0時(shí)，輸出ab都為低電平，各字段熄滅。 （3）數(shù)碼顯示： 當(dāng)BI=1 LT=1 LE=0，譯碼器工作，當(dāng)3210端輸入8421BCD碼時(shí)，譯碼器

15、對(duì)應(yīng)的輸出端輸出高電平1，數(shù)碼顯示相應(yīng)的數(shù)字。（4）鎖存：在LE從“0”轉(zhuǎn)換到“1”時(shí)，輸出顯示由輸入的BCD碼決定。3.3.2 譯碼、顯示單元電路 電路 電路單元電路工作原理：信號(hào)經(jīng)CC4518雙BCD同步加法計(jì)數(shù)器處理后，再經(jīng)CC4511進(jìn)行譯碼，當(dāng)BI=1 LT=1 LE=0，譯碼器工作，當(dāng)3210端輸入8421BCD碼時(shí)，譯碼器對(duì)應(yīng)的輸出端輸出高電平1，把信號(hào)最后送到數(shù)碼管顯示數(shù)字。3.4 LC5011-11 LED/7段（共陰極）數(shù)碼管3.4.1 LC5011-11 LED/7段（共陰極）數(shù)碼管管腳圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖 (a) LC5011-11管腳圖 (b)LC5011-11內(nèi)部結(jié)構(gòu)

16、3.4.2譯碼/顯示電路1. 數(shù)碼管內(nèi)部已將3端、8端連接在一起，所以使用時(shí)，3端接地，8端懸空。2.限流電阻計(jì)算：數(shù)碼管的工作電壓為U（手冊(cè)數(shù)據(jù)），工作電流為I（手冊(cè)數(shù)據(jù)），譯碼器輸出的高電平Uag，則限流電阻上的電壓應(yīng)該為UU，限流電阻阻值： R（UagU）I3.高電平點(diǎn)亮數(shù)碼管，顯示數(shù)字09。輸出與顯示數(shù) 3.5 其它芯片3.5.1 CD4060 分頻器（a）管腳圖： （b）分頻原理： Q4： 24 = 16 Q14： 214 = 32768/2CC4060的振蕩電路通過(guò)外接石英晶體可構(gòu)成高精度的晶體振蕩器。由CC4060內(nèi)部門(mén)電路構(gòu)成的晶體振蕩器也與用普通門(mén)電路構(gòu)成的晶體振蕩器的電路一

17、樣，圖中的電阻R是反饋電阻，用來(lái)使非門(mén)工作在傳輸特性曲線的線性區(qū)，其值可在幾兆歐到幾十兆歐間選取，晶體工作在并聯(lián)諧振狀態(tài)，呈感性。調(diào)節(jié)CT，可對(duì)振蕩頻率進(jìn)行微調(diào)到精確值。CC4060分頻器部分是由D觸發(fā)器組成的14位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器，其分頻系數(shù)為1616384（分別由Q4 - Q14輸出）。R為復(fù)零端，R=1時(shí)計(jì)數(shù)器全部清零，同時(shí)使時(shí)鐘禁止輸入或者使內(nèi)振蕩器停振；R為低電平時(shí)，進(jìn)入計(jì)數(shù)狀態(tài)。CC4060分頻器構(gòu)成的秒信號(hào)發(fā)生器電路，它可以為數(shù)字鐘或其它計(jì)數(shù)器提供固定的時(shí)鐘信號(hào)（1秒）。該電路是由CC4060和BCD碼同步加法計(jì)數(shù)器CC4518構(gòu)成。電路中利用CC4060組成兩部分電路，一部分是

18、14級(jí)分頻器，另一部分是由外接電子表用石英晶體構(gòu)成的頻率為32768Hz（215 Hz）的振蕩源。振蕩器輸出經(jīng)14級(jí)分頻后在輸出端Q14上得到2Hz脈沖，再送入由CC4518構(gòu)成的二分頻器，分頻后在輸出端Q1上得到秒基準(zhǔn)信號(hào)，頻率為1 Hz,（c）CD4060內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.晶體振蕩復(fù)位3.6校時(shí)電路3.6.1校時(shí)電路原理圖 3.6.2開(kāi)關(guān)特性及校時(shí)脈沖功能表 (a) 開(kāi)關(guān)特性功能表 （b） 校時(shí)脈沖功能表3.6.2校時(shí)電路工作原理數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時(shí)校正功能，因此，應(yīng)截?cái)喾謧€(gè)位和時(shí)個(gè)位的直接計(jì)數(shù)通路，并采用正常計(jì)時(shí)信號(hào)與校正信號(hào)可以隨時(shí)切換的電路接入其中。即為用COMS與或非門(mén)實(shí)現(xiàn)的時(shí)或分校

19、時(shí)電路，一端與低位的進(jìn)位信號(hào)相連；另一端與校正信號(hào)相連，校正信號(hào)可直接取自分頻器產(chǎn)生的1HZ信號(hào)；輸出端則與分或時(shí)個(gè)位計(jì)時(shí)輸入端相連。當(dāng)開(kāi)關(guān)打向下時(shí)，因?yàn)樾Ｕ盘?hào)和0相與的輸出為0，而開(kāi)關(guān)的另一端接高電平，正常輸入信號(hào)可以順利通過(guò)與或門(mén)，故校時(shí)電路處于正常計(jì)時(shí)狀態(tài)；當(dāng)開(kāi)關(guān)打向上時(shí)，情況正好與上述相反，這時(shí)校時(shí)電路處于校時(shí)狀態(tài)。4系統(tǒng)電路圖4.1數(shù)字鐘電路原理圖（8K白紙手工畫(huà)圖）60秒、 60分、 24小時(shí)計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路4.2系統(tǒng)整體仿真圖（見(jiàn)附錄）4.3數(shù)字鐘電路Protel設(shè)計(jì)圖 （見(jiàn)附錄）4.4印刷電路板的元件分布圖（見(jiàn)附錄）4.5 印刷電路板布線圖 （見(jiàn)附錄） 5焊接板電路分析5

20、.1石英晶體振蕩器5.1.1選用32768Hz的晶振構(gòu)成振蕩電路5.1.2晶體振蕩器工作原理在自激振蕩器中，起始瞬間的振蕩電壓產(chǎn)生原因兩種：一是接通電源時(shí)電路各處的瞬變電壓；二是放大器中的電擾動(dòng)和噪聲電壓。這些起始電壓中包含各種豐富的頻率分量，總會(huì)有符合相位條件的某個(gè)頻率成分。當(dāng)振幅增大到某種程度后，由于三極管特性的非線性，其工作范圍將超出放大區(qū)，進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū)，放大器的放大倍數(shù)將顯著下降，使輸出信號(hào)振幅增大變緩，另一方面，能量的損耗也會(huì)使輸出信號(hào)振幅增大變緩。G2G1 對(duì)稱(chēng)式多諧振蕩器是一個(gè)正反饋振蕩電路。G1, G2是兩個(gè)反相器，C1,C2是兩個(gè)耦合電容，RF,R是兩個(gè)反饋電阻。只要恰

21、當(dāng)?shù)剡x取反饋電阻的阻值，就可以使反相器的靜態(tài)工作點(diǎn)位于電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū)。電容C、C與晶體構(gòu)成一個(gè)諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對(duì)振蕩頻率的控制功能，同時(shí)提供了一個(gè)180度相移，從而和非門(mén)構(gòu)成一個(gè)正反饋網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。晶體振蕩器電路圖如上圖所示的晶體振蕩器電路，常取晶振的頻率為32768Hz，可以提供一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的方波信號(hào)，又因其內(nèi)部有15級(jí)2分頻集成電路，所以輸出端正好可得到1Hz的標(biāo)準(zhǔn)脈沖，可保證數(shù)字鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。5.2晶振構(gòu)成秒信號(hào)發(fā)生器32768Hz晶振構(gòu)成秒信號(hào)發(fā)生器 先經(jīng)過(guò)CD4060的14級(jí)分頻分出2H

22、z，再經(jīng)過(guò)CD4040的2分頻分出秒脈沖。（管腳圖及分頻原理見(jiàn)3.5.1）5.3 二極管與門(mén)工作原理A BF0 00 0 10 1 0 0 1 115.3.1二極管與門(mén) 二極管與門(mén)真值表由真值表可知，僅當(dāng)A和B全為1時(shí)，輸出F才是1，否則F為0，實(shí)現(xiàn)了與邏輯關(guān)系，故稱(chēng)之為與門(mén)電路。5.3.2二極管與門(mén)工作原理(1) 當(dāng)A,B兩個(gè)輸入信號(hào)都為高電平，即，則兩二極管全部截止，所以輸入端F為高電平，(2) 當(dāng)A,B有一個(gè)信號(hào)為低電平，則有一個(gè)二極管導(dǎo)通，此時(shí)輸出端F被置于低電平，。(3) 當(dāng)A,B兩個(gè)輸入信號(hào)都為低電平，即，則兩二極管全部導(dǎo)通。輸入端F為低電平，5.4 校準(zhǔn)開(kāi)關(guān)工作原理 (校時(shí)開(kāi)關(guān)圖

23、見(jiàn)3.6.1)開(kāi)關(guān)（K1）調(diào)整秒，開(kāi)關(guān)（K2）調(diào)整分，開(kāi)關(guān)(K3)調(diào)整小時(shí)，開(kāi)關(guān)K4為暫停，通過(guò)調(diào)整使時(shí)鐘的秒、分、時(shí)走時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間同步。校時(shí)電路是由與非門(mén)構(gòu)成的組合邏輯電路，開(kāi)關(guān)S1或S2為“0”或“1”時(shí)，(其中S2為?！胺帧庇玫目刂崎_(kāi)關(guān) ；S1為?！皶r(shí)”用的控制開(kāi)關(guān) )可能會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，接電容C1、C2可以緩解抖動(dòng)。必要時(shí)還應(yīng)將其改為去抖動(dòng)開(kāi)關(guān)電路。當(dāng)S1或S2分別為“0”時(shí)還可進(jìn)行“快校時(shí)”。 如果校時(shí)脈沖由單次脈沖產(chǎn)生器提供，則可以進(jìn)行“慢校時(shí)”（校時(shí)脈沖采用分頻器輸出的1Hz脈沖）。 5.5 發(fā)光二極管工作原理發(fā)光二極管內(nèi)部是具有發(fā)光特性的PN結(jié)。當(dāng)PN結(jié)導(dǎo)通時(shí)，依靠少數(shù)載流子的注入

24、以及隨后的復(fù)合而輻射發(fā)光。普通發(fā)光二極管的外形、符號(hào)及伏安特性如圖1 所示。LED正向伏安特性曲線比較陡，在正向?qū)ㄖ皫缀跤须娏?。?dāng)電壓超過(guò)開(kāi)啟電壓時(shí)，電流就急劇上升。因此，LED屬于電流控制型半導(dǎo)體器件，其發(fā)光亮度L（單位cd/m2，讀作坎德拉每平方米）與正向電流IF近似成正雙，有公式L =K Ifm式中，K為比例系數(shù)，在小電流范圍內(nèi)（IF=110mA），m=1.31.5。當(dāng)IF10mA時(shí)，m=1，式（5.10.1）簡(jiǎn)化成 L =K IF即亮度與正向電流成正比。以磷砷化鎵黃色LED為例，相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度與正向電流的關(guān)系如圖2所示。LED的正向電壓則與正向電流以及管芯的半導(dǎo)體材料有關(guān)。使用時(shí)應(yīng)根

25、據(jù)所要求的顯示亮度來(lái)選取合適的IF值（一般選10mA左右，對(duì)于高亮度LED可選12mA），既保證亮度適中，也不會(huì)損壞LED。若電流過(guò)大，會(huì)燒毀LED的PN結(jié)。此外，LED的使用壽命將縮短。5.6整流橋部分的工作原理5.6.1工作原理 單相橋式整流電路是工程上最常用的單相整流電路，如圖(a)所示。 （a）單向橋式整流電路整流電路在工作時(shí)，電路中的四只二極管都是作為開(kāi)關(guān)運(yùn)用，根據(jù)圖（a）的電路圖可知：當(dāng)正半周時(shí)，二極管D1、D3導(dǎo)通（D2、D4截止），在負(fù)載電阻上得到正弦波的正半周；當(dāng)負(fù)半周時(shí)，二極管D2、D4導(dǎo)通（D1、D3截止），在負(fù)載電阻上得到正弦波的負(fù)半周。在負(fù)載電阻上正、負(fù)半周經(jīng)過(guò)合成，

26、得到的是同一個(gè)方向的單向脈動(dòng)電壓。單相橋式整流電路的電流與電壓波形見(jiàn)圖(b)。5.6.2 參數(shù)計(jì)算 根據(jù)圖(b)可知，輸出電壓是單相脈動(dòng)電壓，通常用它的平均值與直流電壓等效。其輸出平均電壓為 (b) 單相橋式整流電路的電流與電壓波形流過(guò)負(fù)載的平均電流為:流過(guò)二極管的平均電流為:流過(guò)負(fù)載的平均電流為:二極管所承受的最大反向電壓:流過(guò)負(fù)載的脈動(dòng)電壓中包含有直流分量和交流分量，可將脈動(dòng)電壓做傅里葉分析，此時(shí)諧波分量中的二次諧波幅度最大。脈動(dòng)系數(shù)S定義為二次諧波的幅值與平均值的比值。6擴(kuò)展功能6.1定點(diǎn)報(bào)時(shí)電路所用芯片6.1.1 74LS273八D鎖所存器（a）管腳圖:（b）內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：(c)功能表(

27、d)功能74LS273八D鎖所存器將輸入的信號(hào)進(jìn)行鎖存6.1.2 74LS21 4輸入2與門(mén) 6.1.3 74LS266 2輸入4同或門(mén) 6.2工作原理定點(diǎn)報(bào)時(shí)電路圖首先由CC4518計(jì)數(shù)器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，在給八D鎖存器74LS273 進(jìn)行鎖存，然后送給同或門(mén)，最好經(jīng)與門(mén)產(chǎn)生高電平信號(hào)使得三極管導(dǎo)通，音樂(lè)芯片隨之發(fā)出聲音。7 總結(jié)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)，最終完成了多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)。其間遇到了許多問(wèn)題，但最后都能順利得到解決，此次課程設(shè)計(jì)我感受很深。首先，在數(shù)字鐘設(shè)計(jì)過(guò)程中,進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。尤其是在連接六十進(jìn)制的進(jìn)位及二十四進(jìn)制的接法中,要

28、求熟悉邏輯電路及其芯片各引腳的功能,這樣就可以比較快速的進(jìn)行軟件仿真。其次，熟練的掌握了EWB,PROTEL軟件的使用，能夠掌握元件的調(diào)用，如何在PROTEL中畫(huà)封裝，設(shè)置單面板，PCB布線等等。在設(shè)計(jì)電路的連接圖中出錯(cuò)的主要原因大都是接線的錯(cuò)誤所引起的。只要細(xì)心點(diǎn)就不容易出錯(cuò)。還有在設(shè)計(jì)電路中,往往是先仿真后連接實(shí)物圖,但有時(shí)候仿真和電路連接并不是完全一致的,仿真圖和電路連接圖還是有一定區(qū)別的，這就要求我們要深刻理解原理。在進(jìn)行實(shí)際的實(shí)物連接時(shí)，要特別注意焊點(diǎn)，看是否有虛焊，漏焊等現(xiàn)象。因?yàn)檫@直接導(dǎo)致了電路不能正常的工作。尤其到了擴(kuò)展板的時(shí)候更要注意焊點(diǎn)，還有擴(kuò)展板的布線，設(shè)計(jì)初期要考慮周到，否則后期改進(jìn)很困難。盡可能是電路連線有序，模塊之間關(guān)系清楚，既利于自己修改，也利于與別人交流。如果電路亂的連自己都看不懂，那還如何改進(jìn)和擴(kuò)展。其實(shí)在進(jìn)行實(shí)際的實(shí)物連接時(shí)不僅訓(xùn)練了思考如