数字电子钟课程设计报告(1)ggsl.docx

《数字电子钟课程设计报告(1)ggsl.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字电子钟课程设计报告(1)ggsl.docx（17页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、数字电子子钟课程程设计报报告题目：设设计数字字电子钟钟专业：电电子信息息工程姓名：陈陈勇指导老师师：李良良光老师师时间：220055- 112-119220066-1-1安徽理工工大学ANHUUI UUNIVVERSSITYY OFF SCCIENNCE & TTECHHNOLLOGYY设计技术术参数1时制制式为224小时时制。2采用用LEDD数码管管显示时时、分，秒秒采用数数字显示示。3具有有方便的的时间调调校功能能。4计时时稳定度度优于110-44，可精精确校正正计时精精度。5交流流2200V供电电，但停停电244小内要要维持正正常计时时（停电电可不显显示时间间）。6其它它附加功功能（显显

2、示星期期、报时时、停电电查看时时间）。设计原理理及其框框图1 数字钟的的构成附图 SSZZ-1数字字钟的构构成框图图数字钟是是一个将将“ 时”，“分”，“秒”显示于于人的视视觉器官官的计时时装置。它它的计时时周期为为24小小时，显显示满刻刻度为223时559分559秒，另另外应有有校时功功能和一一些显示示星期、报报时、停停电查看看时间等等附加功功能。因因此，一一个基本本的数字字钟电路路主要由由译码显显示器、“时”，“分”，“秒”，“星期”计数器、校时电路、报时电路和振荡器组成。干电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒、星期”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路组成。秒信号产生器是整个系

3、统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用石英晶体振荡器加分频器来实现。将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。每累计24小时，发出一个“星期脉冲”信号，该信号将被送到“星期计数器”，“星期计数器” 采用7进制计时器，可实现对一周7天的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”、“星期”计数器的输出状态送到七段显示译码器译码，通过七位LE

4、D七段显示器显示出来。整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后去触发一音频发生器实现报时。校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”、“星期”显示数字进行校对调整的。附图 SZZ-1所示为数字钟的一般构成框图。1） 晶体振荡荡器电路路晶体振荡荡器电路路给数字字钟提供供一个频频率稳定定准确的的327768HHz的方方波信号号，此外外还有一一校正电电容可以以对温度度进行补补偿，以以提高频频率准确确度和稳稳定度，使使稳定度度优于110-44，可保保证数字字钟的走走时准确确及稳定定。不管管是指针针式的电电子钟还还是数字字显示的的电子钟钟都使用用了晶体体振荡器器电路。2） 分频器电电路分频器

5、电电路将3327668Hzz的高频频方波信信号经3327668（）次次分频后后得到11Hz的的方波信信号供秒秒计数器器进行计计数。分分频器实实际上也也就是计计数器。3） 时间计数数器电路路时间计数数电路由由秒个位位和秒十十位计数数器、分分个位和和分十位位计数器器、时个个位和时时十位计计数器及及星期计计数器电电路构成成，其中中秒个位位和秒十十位计数数器、分分个位和和分十位位计数器器为600进制计计数器，时时个位和和时十位位计数器器为244进制计计数器，星星期计数数器为77进制计计数器。4） 译码驱动动电路译码驱动动电路将将计数器器输出的的84221BCCD码转转换为数数码管需需要的逻逻辑状态态，

6、并且且为保证证数码管管正常工工作提供供足够的的工作电电流。5） 数码管数码管通通常有发发光二极极管（LLED）数数码管和和液晶（LLCD）数数码管，本本设计提提供的为为LEDD数码管管。6） 直流稳压压电源在电子电电路中，通通常都需需要电压压稳定的的直流电电源供电电。它是是由电源源变压器器、整流流、滤波波和稳压压电路等等四部分分组成。本本设计采采用的直直流稳压压电源，输输入为2220VV的交流流电，输输出为55V左右右的稳定定电压。2数字字钟的工工作原理理1） 晶体振荡荡器电路路晶体振荡荡器是构构成数字字式时钟钟的核心心，它保保证了时时钟的走走时准确确及稳定定。附图图SZZZ-2所所示电路路通

7、过CCMOSS非门构构成的输输出为方方波的数数字式晶晶体振荡荡电路，这这个电路路中，CCMOSS非门UU1与晶体体、电容容和电阻阻构成晶晶体振荡荡器电路路，U22实现整整形功能能，将振振荡器输输出的近近似于正正弦波的的波形转转换为较较理想的的方波。输输出反馈馈电阻RR1为非门门提供偏偏置，使使电路工工作于放放大区域域，即非非门的功功能近似似于一个个高增益益的反相相放大器器。电容容C1、C2与晶体体构成一一个谐振振型网络络，完成成对振荡荡频率的的控制功功能，同同时提供供了一个个1800度相移移，从而而和非门门构成一一个正反反馈网络络，实现现了振荡荡器的功功能。由由于晶体体具有较较高的频频率稳定定

8、性及准准确性，从从而保证证了输出出频率的的稳定和和准确晶体XTTAL的的频率选选为3227688Hz。该该元件专专为数字字钟电路路而设计计，其频频率较低低，有利利于减少少分频器器级数。其其中C11的值取取5220 ppF，CC2为300pF。CC1作为校校正电容容可以对对温度进进行补偿偿，以提提高频率率准确度度和稳定定度。由于CMMOS电电路的输输入阻抗抗极高，因因此反馈馈电阻RR1可选为为1M100M。本设计中中取100M。较高高的反馈馈电阻有有利于提提高振荡荡频率的的稳定性性。附图SZZZ-22晶体振振荡器电电路2） 分频器电电路因为，数数字钟的的晶体振振荡器输输出频率率较高，为为了得到到

9、Hzz的秒信信号输入入，需要要对振荡荡器的输输出信号号进行分分频。通通常实现现分频器器的电路路是计数数器电路路，一般般采用多多级2进进制计数数器来实实现。将将327768HHz的振振荡信号号分频为为Hzz的分频频倍数为为327768（2215），即即实现该该分频功功能的计计数器相相当于115极22进制计计数器。这这里用一一个144级2进进制计数数器和一一个1级级2进制制计数器器。2进制计计数器我我们采用用CMOOS管CCD40013BB。CDD40113B其其实是一一个双DD型触发发器。它它是由两两个相同同的、独独立的数数据型触触发器组组成。每每个触发发器有独独立的数数据、置置位、复复位、时时

10、钟输入入和Q和和输出。在在时钟脉脉冲正变变化沿时时预置在在D输入入的逻辑辑电平转转换至QQ输出。时时钟置位位和复位位是独立立的，分分别通过过在置位位或复位位线上高高电平完完成。附附图SZZZ-33是CDD40113B的的管脚图图。附图SZZZ-33 CDD40113B的的管脚图图本设计中中采用CCD40060来来构成114级分分频电路路。附图图SZZZ-4是是CD4406的的 管脚脚图。CCD40060在在数字集集成电路路中可实实现的分分频次数数最高，而而且CDD40660还包包含振荡荡电路所所需的非非门，使使用更为为方便。CCD40060计计数为114级22进制计计数器，可可以将332766

11、8Hzz的信号号分频为为2Hzz，CDD40660的时时钟输入入端两个个串接的的非门，因因此可以以直接实实现振荡荡和分频频的功能能。122号管脚脚R是复复位清零零端，高高电平有有效，（复复位全部部级）。在在CP11（CPP0）每个个负变换换计数器器前进一一个二进进制数。从从3号管管脚出来来的频率率就是22Hz，当当然从22号管脚脚出来的的频率就就是4HHz，依依次类推推。附图SZZZ-44是CDD4066的管脚脚图有上面晶晶体振荡荡器电路路和分频频器电路路的分析析，我可可以画出出它们之之间的连连接图，即即是我们们所需要要的时钟钟脉冲11Hz的的产生电电路。见见附图数数字电子子钟整机机图。其其中

12、2HHz的信信号我们们可用于于调校电电路。3） 时间计数数单元时间计数数单元有有时计数数、分计计数、秒秒计数和和星期计计数等几几个部分分。时计计数单元元一般为为24进进制计数数器，其其输出为为两位884211BCDD码形式式；分计计数和秒秒计数单单元为660进制制计数器器，其输输出也为为84221BCCD码；星期计计数单元元为7进进制计数数器，其其输出也也为两位位84221BCCD码形形式。一般采用用10进进制计数数器来实实现时间间计数单单元的计计数功能能。为减减少器件件使用数数量，可可选CDD45118，附附图SZZZ-55为CDD45118的管管脚图。附图SZZZ-55为CDD45118的

13、管管脚图CD45518是是一只双双BCDD10进进制计数数器，它它内含两两个独立立的计数数单元，有有两个计计数脉冲冲输入端端，上升升沿触发发端CPP和下降降沿触发发端，若若用CPP来触发发，则接接高电平平；若用用来触发发，则CCP接高高电平。有有4个输输出端QQ4 QQ1，一个个清零端端R，加加高电平平计数器器清零，各各输出端端为0。在在本电路路中，第第一组计计数器IIC1-1用来来作秒个个位计数数，输出出端为11Q4 11Q1，计数数范围为为00000110011循环。每每当计数数到10001（相相当于110进制制数的99）时，再再输入一一个计数数脉冲则则会变为为00000，这这时ICC1-

14、11的1QQ4由高电电平变低低电平输输出一个个负跳变变脉冲到到2，作作为进位位脉冲使使第二组组计数器器IC11-2作作一次秒秒十位的的计数。同同时ICC1-11开始作作下一个个计数循循环。秒秒十位计计数为66进制（可可以通过过导线连连接使110进制制变为66进制。实实现原理理：输出出端2QQ42Q32Q22Q1要从001011跳变到到00000, 中间经经过一个个瞬间状状态01110。 这时我我们只须须将2QQ3、2QQ2两端经经过一个个二输入入与门CCC40081（管管脚图见见附SZZZ-66）输出出到1RR和2RR端。）输输出端为为2Q44 22Q1，计数数范围为为00000001011循

15、环。每每当计数数到附图SZZZ-66 CCC40881管脚脚图01011（相当当于100进制数数的5）时时，再输输入一个个计数脉脉冲则会会变为000000，这时时IC11-2的的2Q332Q2两端经经过一个个二输入入与门CCD40081BB输出端端再送到到IC22-1的的1CPP端，作作为进位位脉冲使使IC22-1作作一次分分个位的的计数。同同时ICC1-22开始作作下一个个计数循循环。同同理分计计数的实实现原理理与秒计计数的实实现原理理一样，用用第三组组计数器器IC22-1作作分个位位计数，用用第四组组计数器器IC22-2作作分十位位计数。第第三片CCD45518作作为时计计数器，但但 附图

16、SZZZ-77 CCC40773的管管脚图要设置为为24进进制。由由IC22-2的的2Q332Q2两端经经过一个个二输入入与门CCD40081BB输出端端送到IIC2-1的11CP端端，作为为进位脉脉冲使IIC3-1作一一次时个个位的计计数。计计数范围围也是00000010001循循环，当当计数由由10001变为为00000输出出一个负负跳变脉脉冲到22，作为为进位脉脉冲使第第六组计计数器IIC3-2作一一次时十十位的计计数。因因为我们们要求时时间由223：559：559能跳跳到000：000：000。所以以当第二二片CDD45118向第第三片CCD45518再再发一次次脉冲时时，第三三片的输

17、输出端22Q42Q32Q22Q11Q41Q31Q21Q1要从00010000111跳变变到00000000000，中间间经过一一个瞬间间状态00010001000。这这时我们们只须将将2Q221Q3两端经经过一个个二输入入与门CCD40081BB输出到到1R、 2R端端和ICC4-11的1CCP端，输输出到IIC4-1的11CP端端的信号号作为进进位脉冲冲使ICC4-11作一次次星期的的计数。同同时ICC3-22开始作作下一个个计数循循环。星星期计数数为7进进制也要要通过导导线连接接使100进制变变为7进进制。实实现原理理：输出出端1QQ41Q31Q21Q1要从001100跳变到到00000,

18、 中间经经过一个个瞬间状状态01111。这这时我们们只须将将1Q331Q21Q1三端经经过一个个三输出出与门CCD40073BB（管脚脚图见上上页附图图SZZZ-7）送送到1RR端。星星期一显显示“1”，星期期二显示示“2”， 星星期六显显示“6” ，星星期天显显示“日”。这是是要把IIC4-1的11Q31Q21Q1三端经经过一个个三输入入或门送送到本级级译码器器CD445188的端即即可。管管脚图见见附图SSZZ-8。附图SZZZ-88 CCC40775的管管脚图4） 译码显示示通过上面面的分析析，我只只需要44片CDD45118和11片二输输入与门门CD440811B就可可以实现现时间的的

19、计数功功能。但但这也仅仅是计数数，我们们还要通通过译码码器译码码送往数数码管才才能显示示出来。CD45511是是将锁存存、译码码、驱动动三种功功能集于于一身的的“三合一一”电路。锁锁存器的的作用是是避免在在计数过过程中出出现跳数数现象，便便于观察察和记录录。译码码器将BBCD码码转换成成7段码，再再经过大大电流反反相器，驱驱动共阴阴极LEED数码码管。译译码器属属于非时时序电路路，其输输出状态态与时钟钟无关，仅仅取决于于输入的的BCDD码。CDD45111的管脚图图如附图SSZZ-9所示示, DDA为BCDD码输入入端, ag是7笔段输出出端.为为灯测试试端, 当1时正常常显示，当0时LED数

20、码管显示全亮笔段“8”，可检查数码管的质量好坏，有无笔段残缺现象。为强迫消隐控制端，当1是正常显示，当0时强迫显示器消隐。LE为锁存控制端，当LE0时选通，LE1时锁存。从执行逻辑功能的先后顺序讲，具有第一优先权，无论其他输入端为何种状态，只要0，LED就显示全亮笔段。具有第二优先权，只要满足1、0的条件，就强迫显示器消隐。4个输入端A、B、C、D分别与计数器CD4518的Q1 Q4 端相连。7个笔段输出端ag分别与数码管的7个输入端相连。这样我们就可以在数码管上看到时间了。数码管是是由八只只发光二二极管组组成（其其中一只只显示小小数点）。工工作时，要要求发光光二极管管的公共共阴极接接地。当当

21、某一发发光二极极管阳极极加上高高电平时时，相应应的发光光二极管管导通，这这一段（或或点）就就会发光光。若要要显示十十进制数数的十个个数码009，只只要在相相应的字字段阳极极上加上上高电平平即可。例例如，要要显示55时，则则应在aa,c,d,ff,g各各段阳极极上加上上高电平平。为限限制个发发光二极极管的电电流，可可在它们们的公共共阴极上上串联一一只3000左右的的限流电电阻。附图SZZZ-99CD445111管脚图图5） 调校电路路调校电路路我们用用三个单单刀开关关就可以以实现。当当我们进进行调校校星期、时时或分时时，可以以把2HHz的脉脉冲信号号通过单单刀开关关引到星星期、时时或分的的1CP

22、P端。具具体电路路见数字字电子钟钟整机电电路图。6） 电源电路路本电路要要求用2220VV的交流流电供电电。而我我们的数数字钟电电路需要要的是33188V的直直流稳定定电压，一一般在55V左右右。这就就要求我我们设计计一个直直流稳压压电源，使使输入为为2200V的交交流电，输输出为55V左右右的直流流稳定电电压。其其电路图图见附图图SZZZ-100。附图SZZZ-110 直直流稳压压电源220VV的交流流电网电电压u11经过变变压器变变成整流流电路要要求的交交流电压压u2,其中整整流电路路是由四四个二极极管组成成的桥式式电路。uu2经过过整流电电路输出出的恒定定直流分分量U=0.99U2,然后

23、通通过一个个电容进进行滤波波。虚线线框内是是三端固固定式集集成稳压压器78806输输出固定定电压的的典型电电路图，电电路中接接入电容容C2、CC3用来来实现频频率补偿偿，防止止稳压器器产生高高频自激激振荡和和抑制电电路引入入的高频频干扰，CC4是电电解电容容，以减减小稳压压电源输输出端由由输入电电源引入入的高频频干扰。DD为保护护二极管管，当输输入端短短路时，给给输出电电容器CC4一个个放电通通路，防防止C44两端电电压作用用于调整整管的bbe结，造造成调整整管bee结击穿穿而损坏坏。经过过稳压后后，可在在1、22端我们们可得到到5.33V的稳稳定电压压，1端端送到译译码电路路作为电电源。22

24、端送到到其他电电路作为为电源。其其中电容容C5作作为停电电时用的的备用电电源，经经计算(室温TT=255时，记记时部分分工作总总平均电电流为IIDD（TTyp）= 0.24A（CD4060为0.04A，CD4013B为0.02A，CD4518为4*0.04A，CC4081 为0.01A ，CC4073 为0.01A），且各芯片最低工作电压为3V，所以充电电容在没电的时候充当电源，供记时部分工作，它的电压变化范围 U=5.3-3V=2.3V，则其储存电荷量Q=C*U=2.3C，则停电可提供记时电路正常工作时间T=Q/I DD（Typ）=2.3C/（0.24*10-6A） =9583333.333

25、s2662.037h；记时部分工作最大总电流为VDD（MAX）=26.5A（CD4060为5A，CD4013B为1A，CD4518为4*5A，CD4081为0.25A ，CC4073为0.25A），则TMIN=Q/I DD（Typ）=2.3C/（26.5*10-6A）=86792.453s24.109h。)它最少可维持24小时。停电时译码器断电，停止工作，数码管就停止显示，这样可减少电容C5的开支，使它能够维持24小时的供电。如果在停电时想看时间，可以使开关S通路，连通2端，使2端为译码电路供电。具体见整机电路图。7） 整点报时时电路如果在将将到整点点时，我我们要使使在离整整点差110秒时时，

26、每隔隔1秒钟钟鸣一次次，每次次持续时时间为11秒，共共响5秒秒，前四四次为低低音5112Hzz，最后后一声为为高音110244Hz。实实现电路路见整机机图。总结大二时我我们学习习了数字字电子电电路和模模拟电子子电路，对对电子技技术有了了一些初初步了解解，但那那都是一一些理论论的东西西。通过过这次数数字电子子钟的课课程设计计，我们们才把学学到的东东西与实实践相结结合。从从中对我我们学的的知识有有了更进进一步的的理解。在此次的的数字钟钟设计过过程中，更更进一步步地熟悉悉了芯片片的结构构及掌握握了各芯芯片的工工作原理理和其具具体的使使用方法法。也锻锻炼了自自己独立立思考问问题的能能力和通通过查看看相

27、关资资料来解解决问题题的习惯惯。虽然然这只是是一次简简单的课课程设计计，但通通过这次次课程设设计我们们了解了了课程设设计的一一般步骤骤，和设设计中应应注意的的问题。设设计本身身并不是是有很重重要的意意义，而而是同学学们对待待问题时时的态度度和处理理事情的的能力。至至于设计计的成绩绩无须看看的太过过于重要要，而是是设计的的过程，设设计的思思想和设设计电路路中的每每一个环环节，电电路中各各个部分分的功能能是如何何实现的的。各个个芯片能能够完成成什么样样的功能能，使用用芯片时时应该注注意那些些要点。同同一个电电路可以以用那些些芯片实实现，各各个芯片片实现同同一个功功能的区区别。另另外，我我们设计计要

28、从市市场需求求出发，既既要有强强大的功功能，又又要在价价格方面面比同等等档次的的便宜。虽虽然我们们现在作作的不可可能到市市场上去去销售，但但我们要要为以后后作设计计培养出出好的习习惯。在这次设设计过程程中，我我也对wwordd、phhotooshoop、画画图板等等软件有有了更进进一步的的了解，这这使我在在以后的的工作中中更加得得心应手手。参考文献献及资料料1 康华光.电子技技术基础础模拟部部分（第第四版）.高等教教育出版版社，119999年2 康华光.电子技技术基础础数字部部分（第第四版）.高等教教育出版版社，220000年3 李振声.实验电电子技术术.国防防工业出出版社，220011年4 任为民.电子技技术基础础课程设设计.中中央广播播电视大大学出版版社，119977年5 李良光老老师提供供的光盘盘资料6 网络资源源：浙江江万里学学院电子子信息学学院金雪雪同学的的数字电电子技术术课程设设计报告告报时电路路中所用用逻辑门门芯片管管脚图