数字钟设计报告Word下载.docx
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3.2.4计数器7
3.2.5数码管驱动8
3.2.6校时、校分电路9
3.2.7综合框图10
3.2.8PCB板11
4.电路板锡焊、安装芯片及实物照片11
4.1焊锡11
4.2安装芯片13
4.3电路板实物图13
5.课程设计心得体会13
6.参考资料15
摘要:
本次电子技术基础课程设计选题是数字钟的设计。
主要原理是由晶体振荡电路产生多谐振荡,经过分频器分频后输出稳定的秒脉冲,作为时间基准。
秒计数器满60向分计数器进位,分计数器满60向小时计数器进位,小时计数器以24为一个周期,并实现小时高位具有零熄灭的功能。
计数器的输出经译码器送到显示器,可在相应位置正确显示时、分、秒。
计时出现误差或者调整时间可以用校时电路进行时、分的调整。
引言:
随着科学技术的不断发展,人们对时间计量的精度要求越来越高。
高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器,由于电子钟石晶表石英钟都采用了石英技术,因此走时精度高,稳定性好,使用方便;
另一方面《数字电子技术》是一门实践性很强的的课程,只靠短短的课堂教学,学生只能略懂一些肤浅的表面知识,通过课程设计,学生亲自动手去做,在发现问题和解决问题中,才能够更好的理解《数字电子技术》的理论知识,提干我们的知识运用能力和实验技术,增强实践能力,为我们将来在技术领域的发展奠定了一定的实践基础。
1.设计的任务与要求
(1)掌握数字电子钟的设计方法和制作过程。
(2)掌握常用数字集成电路的功能和使用。
(3)了解各芯片的逻辑功能、引脚安排和使用方法。
(4)掌握计数器相互级联的方法。
(5)学会用仿真软件对设计的原理图进行仿真。
1.2数字钟的设计要求
(1)设计一个有时.分.秒显示,且有校时功能的电子钟。
(2)供电方式:
5v直流供电。
(3)用中小规模集成电路组成电子钟,并在实验箱上进行组装调试。
(4)画出框图和逻辑电路图写出设计实验总结报告。
1.3数字电子钟的基本原理
它有555集成芯片构成的振荡电路、分频器、计数器、显示器和校时电路组成。
555集成芯片构成的振荡电路产生的信号经过分频器作为秒脉冲,秒脉冲送入计数器,计数结果通过时、分、秒译码器显示时间。
2.实验器材和主要器件
2.1主要器材
74LS161(8片)
7805(1片)
CD4511(6片)
74LS00(2片)
555振荡器(1片)
104电容(两个)
103电容(两个)
100uf的电容一个
6个数码显示管
200K电阻六个
4.7K电阻一个
47K电阻两个
滑动电阻器一个
电路板1块
HOURKEY一个
MINKEY一个
另外导线两根
2.2所需芯片与芯片管脚图
(1).74LS161管脚图
(2).CD4511引脚图
(3)74LS00引脚图
(4)555引脚图
(5)7805引脚图
(6)数码显示管
3.电路仿真与设计
3.1系统设计框图
3.2单元模块设计
3.2.1电源部分
该设计用的是9v的电池,经过7805把电压降到5V供电路板上的集成块和数码管使用。
图中所标的VCC就是电源+5V;
3.2.2振荡时钟
数字电路中的时钟是由振荡器产生的,振荡器为数字钟提供了10ms的基准信号,典型的振荡器是555定时器实现的多谐振荡器如图所示。
通过调节R11可以控制555产生频率的的精度。
3.2.3分频电路
这是由两片74ls161连接成的100进制计数器
他们都是工作在置数方式,因为161为异步置数所以当输出端为1001的时候在下一个脉冲的上升沿置数(0),再将两片级联就形成了100进制计数器。
把555产生的10ms变为1s的脉冲输送到个位161的脉冲输入端。
3.2.4计数器
3.2.4.160进制计数器
这是由两片74ls161连接成的60进制计数器
他们都是工作在置数方式,低位是连接成为一个十进制计数器,它的clk端接的是低位的进位脉冲。
高位接成了六进制计数器。
当输出端为0101的时候在下个时钟的上升沿把数据置数成0000这样就形成了6进制计数器,连个级联就成为了60进制计数器,分别可以作为秒和分记时。
3.2.4.224进制计数器
24进制计数器的个位也是用置数法连接成了十进制计数器。
74ls00的两个输入引脚接到了十位的Q1和个位的Q2上输出引脚接到了电路板上所有161芯片的Rest端。
也就是说当十位为0010个位为0100的时候(24)使所有161复位归0。
完成24进制计数。
3.2.5数码管驱动
数码管驱动电路时由CD4511组成,它能将161输出的标准BCD码变换成驱动七段数码管所需的信号。
上面的200欧电阻是为数码管限流用的,防止由于电流太大损坏4511
3.2.6校时、校分电路
通过按键把分钟或者小时的个位的CLK端拉低由此产生一个模拟CLK脉冲。
使得分钟和小时分别加1实现相应的校时功能
3.2.7综合框图
3.2.8PCB板
4.电路板锡焊、安装芯片及实物照片
4.1焊锡
手工锡焊要点
1.掌握好加热时间
锡焊时可以采用不同的加热速度,例如烙铁头形状不良,用小烙铁焊大焊件时我们不得不延长时间以满足锡料温度的要求。
在大多数情况下延长加热时间对电子产品装配都是有害的,这是因为
(1)焊点的结合层由于长时间加热而超过合适的厚度引起焊点性能劣化。
(2)印制板,塑料等材料受热过多会变形变质。
(3)元器件受热后性能变化甚至失效。
(4)焊点表面由于焊剂挥发,失去保护而氧化。
结论:
在保证焊料润湿焊件的前提下时间越短越好。
2.保持合适的温度
如果为了缩短加热时间而采用高温烙铁焊校焊点,则会带来另一方面的问题:
焊锡丝中的焊剂没有足够的时间
在被焊面上漫流而过早挥发失效;
焊料熔化速度过快影响焊剂作用的发挥;
由于温度过高虽加热时间短也造成过热现象。
保持烙铁头在合理的温度范围。
一般经验是烙铁头温度比焊料熔化温度高50℃较为适宜。
理想的状态是较低的温度下缩短加热时间,尽管这是矛盾的,但在实际操作中我们可以通过操作手法获得令人满意的解决方法。
3.焊锡量要合适
过量的焊锡不但毫无必要地消耗了较贵的锡,而且增加了焊接时间,相应降低了工作速度。
更为严重的是在高密度的电路中,过量的锡很容易造成不易察觉的短路。
但是焊锡过少不能形成牢固的结合,降低焊点强度,特别是在板上焊导线时,焊锡不足往往造成导线脱落,过量的焊剂容易流到触点处,从而造成接触不良。
4.焊接可靠,具有良好导电性,必须防止虚焊。
虚焊是指焊料与被焊件表面没有形成合金结构。
只是简单地依附在被焊金属表面上。
5.保持烙铁头的清洁
因为焊接时烙铁头长期处于高温状态,又接触焊剂等受热分解的物质,其表面很容易氧化而形成一层黑色杂质,这些杂质几乎形成隔热层,使烙铁头失去加热作用。
因此要随时在烙铁架上蹭去杂质。
6.烙铁撤离有讲究
烙铁处理要及时,而且撤离时的角度和方向对焊点形成有一定关系。
撤烙铁时轻轻旋转一下,可保持焊点适当的焊料,这需要在实际操作中体会。
4.2安装芯片
按照老师发给的电路板的正面所标注的芯片安装位置安装。
4.3电路板实物图
此电路板未安装芯片.
5.课程设计心得体会
数电快结课时,侯老师告诉我们这学期我们有个电子钟的课题设计,刚开始时,老师说要用到译码器、计数器、振荡电路、分频电路等,要想做好它就要把数电课本以及所要用到的芯片的功能及其管脚分配了解透彻,另外还要考虑一些器件的参数,比如说电阻、电容等,我觉得这个课题设计一定非常难,所以我下等课下时间猛啃数电知识。
当天进行设计时才知道原来老师把芯片给我们,我们只需要按照器件的功能进行锡焊、组装和调试就可以了。
刚开始,我们先练习手工锡焊。
我记得当时,我的电洛铁不热,不能使液锡融化。
老师告诉我这是因为焊接时烙铁头长期处于高温状态,又接触焊剂等受热分解的物质,其表面很容易氧化而形成一层黑色杂质,这些杂质几乎形成隔热层,使烙铁头失去加热作用,因此要随时在烙铁架上蹭去杂质。
我用矬子磨了一下洛铁头,焊锡碰到洛铁就融化了。
我还记得我开始焊的时候拿洛铁的手一直抖,点不到液锡上。
我问自己怕什么,点就行呗!
大不了用吸锡器把点上的液锡吸掉重点,花了好长时间的练习手才不抖了。
老师要求焊接可靠,具有良好导电性,必须防止虚焊。
虚焊是指焊料与被焊件表面没有形成合金结构,只是简单地依附在被焊金属表面上。
练习差不多了,我就开始焊电路板了,焊的时候觉得越焊越顺手,所以还不到一上午就焊完了。
焊完之后要接到5v电源上进行调试,当时我心里又紧张又激动。
我看到有的同学焊的电路板不能正常工作,所以我紧张我焊的电路板是不是有太多虚焊。
我激动是因为这是我自己焊接的电路板。
经过调试我的电路板一次成功,我觉得很有成就感。
这次课程设计我受益颇丰。
首先,“实践出真知。
”我认识到学习科学知识不能只依靠那短短的课堂教学,也不能光靠做课后习题来略懂一些肤浅的表面知识,要通过实际操作来加深对数电知识的理解和运用。
其次,对待科学的态度要严谨,认真,仔细。
就像焊接电路板时,一定要仔细认真,不然就会出现虚焊,导致数码管无法正常显示。
最后,知识的获得不只是通过课本的学习,更重要的是通过亲自动手实践来理解、验证和吸收。
自己动手操作获得的经验和知识才真正是自己的,自己才能向更深一步发展、研究。
6.参考资料
1.康华光电子技术基础-数字部分(第五版).北京:
高等教育出版社
2.康华光电子技术基础-模拟部分(第五版).北京:
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