模拟电力电子专业课程设计方案报告.doc

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1、模拟电力电子专业课程设计方案报告图.数字电子钟系统框图单元电路设计3.1、秒信号发生器秒信号发生器是数字电子钟关键部分，它精度和稳定度决定了数字钟质量，通常见晶体振荡器产生脉冲经过整形、分频取得1HZ秒脉冲。常见经典电路图5.7.2所表示。CD4060是14位二进制计数器。它内部有14级二分频器，有两个反相器。CP1(11脚）、CP0(10脚)分别为时钟输入、输出端，即内部反相器G1输入、输出端。图中R位反馈电阻（10兆欧100兆欧），目标是为CMOS反相器提供偏置，使其工作在放大状态。C1是频率微调电容，取5/30pF，C2是温度特征校正用电容，通常取2050pF。内部反相器G2起整形作用，

2、且提升带负载能力。石英晶体采取32768HZ晶振，若要得到1HZ脉冲，则需经过15级二分频器完成。1414级2分频DCPQQCD4060CD40132Hz32768Hz1M?10K?100pf100pf32768Hz10118123CP1CP0GNDCrQ132151Hz图.秒信号发生器因为CD4060只能实现14级分频，故必需外加一级分频器，可采取CD4013双D触发器完成。32、秒、分、时计数器设计秒、分计数器为60进制计数器。小时计数器为24进制计数器。实现这两种模数计数器采取中规模集成计数器CD4029。即使CD4029没有清零端，但它有“置数”功效，当“置数”端PE=1时，接在置数输

3、入端数据立即被置到计数器输出端上。所以经过“反馈置数法”可实现任意进制计数器。（1）60进制计数器由CD4029组成60进制计数器图5.7.3所表示。首先将两片CD4029设置成十进制加法计数器，比如，将“B/D”接低电平，将 “U/D”接高电平。将第一片CD4029计数器进位输出CO连到第二片CD4029计数器进位输入CI，这么两片计数器最大可实现100进制计数器。现要设计一个60进制计数器，可利用“反馈置零”方法实现。因为CD4029属于异步置树，故当计数器输出CD4029CD4029Q3Q2Q1 Q0B/DU/DPEJ3 J0COCICP5VCD4029Q3Q2Q1 Q0B/DU/DPE

4、J3 J0COCICP5V秒脉冲分脉冲0 1 1 00 0 0 0CD4081 图.进制计数器“2Q32Q22Q12Q0、1Q3Q2Q1Q0=0110、0000”时，经过门电路形成一置数脉冲，使计数器归零。图5.7.3电路，可作为秒、分、计数器。（2）24进制计数器同理当个位计数状态为“Q3Q2Q1Q0=0100”,十位计数器状态为“Q3Q2Q1Q0=0010”时，要求计数器归零。经过把个位Q2、十位Q1相和后信号送到个位、十位计数器置数端PE，使计数器复零，从而组成24进制计数器，图5.7.4所表示。CD4029QCD4029Q3Q2Q1 Q0B/DU/DPEJ3 J0COCICP5VCD4

5、029Q3Q2Q1 Q0B/DU/DPEJ3 J0COCICP5VCD4081 时脉冲图5.7.4 24进制计数器33、译码显示电路译码电路功效是将“秒”、“分”、“时”计数器输出代码进行翻译，变成对应数字。用于驱动LED七段数码管译码器常见有。74LS47是BCD-7段译码器/驱动器，其输出是OC输出且低电平有效，专用于驱动LED七段共阳极显示数码管。由74LS47和LED七段共阳数码管组成一位数码显示电路图5.7.5所表示。若将“秒”、“分”、“时”计数器每位输出分别接到对应七段译码器输入端，便可进行不一样数字显示。在译码器输出和数码管R为限流电阻。aabcdef fg译码器D C B A

6、Q3Q2Q1Q0COMabcdefgDP360 图5.7.5 译码显示器34、校时电路数字钟开启后，每当数字钟显示和实际时间不符时，需要依据标按时间进行校时。简单有效校时电路图5.7.6所表示。校“秒”时，采取等候校时。当进行等候校时时，将琴键开关K1按下，此时门电路G1被封锁，秒信号进入不到“秒计数器”中，此时暂停秒计时。当数字钟显示值和标按时间秒数值相同时，立即松开K1,数字钟秒显示和标按时间秒计时同时运行，完成秒校时。2424进制计数器（时）60进制计数器（分）60进制计数器（秒）5V5V5V10K?10K?10K?秒信号(1Hz)秒信号分信号时信号CPCPCPK3K2K1CD4011图

7、5.7.6 秒、分、时“校时”电路校“分”、“时”原理比较简单，采取加速校时。比如分校时使用G2、G3、G4三和非门，当进行分校时时，按下琴键开关，因为门输出高电平，秒脉冲信号直接经过、门电路被送到分计数器中，使分计数器以秒节奏快速计数。当分计数器显示和标准数值相符时，松开即可。当松开时，门电路封锁秒脉冲，输出高电平，门电路接收来自秒计数器输出进位信号，使分计数器正常工作。同理，“时”校时电路和“分”校时电路工作原理完全相同。四、元件及工具清单41元件清单：集成元件：CC40296 、74LS47 6、LED共阳显示器6、CC4011 2、CC4081 1、CD4060 1、CD4013 1电

8、阻：360W 6、1M W 1、10KW 4电容：100pf 2晶体：32768Hz 1面包板142工具清单：镊子、剪刀、剥线钳、尖嘴钳、表线、工具盒。五、相关元件资料51、CD406014级串行二进制计数器/分频器和振荡器VVDD1615Q10Q81413Q91211109CrCP1CP0CP012Q11345678CD4060Q12Q13Q6Q5Q7Q4GND说明：Q4 Q1310个输出端Q13214分频Q12213分频Cr清零端（高电平有效）52、CD4013双D主从触发器RSDCPQn+100000011100011VVDD142Q2Q13122CP1110982R2D2S121Q34

9、567CD40131Q1CP1R1D1SGNDQQQSRDCP53、CD4081和门VVDD1413121110981234567GND54、CD4029二/十、加/减、可预制CMOS计数器VDDCPQ2J2B/DU/DVDDCPQ2J2B/DU/DQ1J116151413121110912PE345678CD4029Q3J3J0CIQ0COCOGND不能计数不能计数1CI许可计数0进位输入许可置数1PE不能置数0预置加法1U/D减法0加/减二进制计数1B/D十进制计数0二进制/十进制功效状态输入六、故障分析（1）在检测显示器是否正常示数时，发觉秒显示器个位不亮，猜测为译码器和显示器之间导线接

10、触不实所致。用按压法，结果发觉个位闪烁。确定了错误位置。经过更换导线，处理了这一问题。（2）在接通5V直流电压后，发觉时，分，秒全部有示数，但不走。检验电路后发觉没有错误。猜测是脉冲不稳。将振荡器拔出，重新认真插入，发觉显示器正常示数了。问题处理。（3）在接通试验室15V电源时，发觉显示器不亮。按压各元件，观察是否接实时发觉，某个74SL147元件发烫，将其它74LS147元件换到该地方时，发觉示数正常。所以，分析是该元件已损坏。更换新74LS147以后，发觉示数正常。问题得四处理。七、心得体会在这次数字钟设计过程中,使我在学习书本内容以后，经过观察和动手操作更深入地熟悉了芯片结构及掌握了各芯

11、片工作原理和其具体使用方法，掌握了对电子钟设计，组装和调试方法。熟悉了CMOS系列中、小规模集成电路使用。在数字钟试验设计当中碰到首要问题有三个：一是电路总体设计问题；二是电路连线问题；三是电路调试问题。我们应根据次序依次进行，而不能颠倒而做。在工作时，应先画出连线图和系统图，然后再根据连线图进行实物连接。在实物连接之前也能够用ewb仿真软件进行仿真试验，确定无误后再连接线路，能达成事半功倍效果。在连线过程中，不仅要使每根导线连接正确，还要确保整体布局美观，所以，认真研究每根导线，每条路径走法，至关关键。还有一点就是要确保导线横平竖直。除此之外，我们还总结出，在设计电路连接图中犯错关键原因全部

12、是接线和芯片接触不良和接线错误所引发。此次课程设计，学到了很多课内学不到东西，比如独立思索处理问题，出现差错随机应变，和和人合作共同提升，全部受益非浅，以后制作应该更轻松，自己也能扛起并高质量完成项目。我认为做课程设计同时也是对书本知识巩固和加强，因为书本上知识太多，平时课间学习并不能很好了解和利用各个元件功效，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件功效，而且对于其在电路中使用有了更多认识。平时看书本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还能够记住很多东西。比如部分芯片功效，平时看书本，这次看了，下次就忘了，经过动手实践让我们对各个元件映象深刻。认识起源于实践，实践是认识动力和最终目标，实践是检验真理唯一标准。所以这个期末测试以后课程设计对我们作用是很大经过这次课程设计，我们知道团体力量。组内三人共同工作，共同排查，各司其职，各负其责，从而使工作量大大降低，错误率也相对降低。完美电路是我们合作见证！总来说，电子钟课程设计有利于培养我们对电子设计爱好和提升我们动手能力，是一次很好理论和实际结合例子，期望我们能有更多机会多做部分这些课程设计。第 16 页 共 16 页