LED数码显示电子钟的设计实习报告

1、 电 子 实 习 报 告 题 目： LED数码显示电子钟的设计 课 程： 电子实习 专 业： 电子信息工程 班 级： 学 号： 姓 名： 指导老师： 成 绩： 完成日期： 2013年6月19日 至 2013年6月28日目 录TOC o 1-2 h HYPERLINK l _Toc23906 1. 电子钟总方案及原理图 PAGEREF _Toc23906 1 HYPERLINK l _Toc30400 1.1原理图 PAGEREF _Toc30400 1 HYPERLINK l _Toc31020 1.2总方案 PAGEREF _Toc31020 1 HYPERLINK l _Toc1091 2

2、.电路设计的目的、任务及时间安排 PAGEREF _Toc1091 3 HYPERLINK l _Toc29212 2.1课程设计的目的 PAGEREF _Toc29212 3 HYPERLINK l _Toc26795 2.2课程设计的任务 PAGEREF _Toc26795 3 HYPERLINK l _Toc15455 2.3课程设计的技术指标 PAGEREF _Toc15455 4 HYPERLINK l _Toc29710 2.4时间安排 PAGEREF _Toc29710 4 HYPERLINK l _Toc27087 3.各部分器件工作原理 PAGEREF _Toc27087 5

3、 HYPERLINK l _Toc21139 3.1CD4060的工作原理 PAGEREF _Toc21139 5 HYPERLINK l _Toc6366 3.2计数电路的工作原理 PAGEREF _Toc6366 7 HYPERLINK l _Toc26661 3.3 LM8560、T1降压器的工作原理 PAGEREF _Toc26661 9 HYPERLINK l _Toc26635 4.电路的焊接调试与组装 PAGEREF _Toc26635 10 HYPERLINK l _Toc25242 4.1电路的焊接 PAGEREF _Toc25242 10 HYPERLINK l _Toc3

4、1193 4.2调试 PAGEREF _Toc31193 11 HYPERLINK l _Toc32329 4.3调试中遇到的问题及解决方案 PAGEREF _Toc32329 11 HYPERLINK l _Toc13725 5.电路的实验结果 PAGEREF _Toc13725 12 HYPERLINK l _Toc6185 6. 实习总结 PAGEREF _Toc6185 14 HYPERLINK l _Toc5022 7.元件清单 PAGEREF _Toc5022 15 HYPERLINK l _Toc16865 8.参考文献 PAGEREF _Toc16865 17电子钟总方案及原理

5、图1.1原理图1.2总方案DS-2042型数码显示电子钟电路，采用一只PMOS大规模集成电路LM8560(TMS3450NL、SC8560、CD8560)和四维LED显示屏，通过驱动显示屏便能显示时、分。震荡部分采用石英晶体做使基信号源，从而保证了走时的精度。本电路还供有定式报警功能。他定是调整方便，电路稳定可靠、能耗低，集成电路采用插座插装，制作成功率高.LM8650（IC1）是50/60HZ的时基24小时专用数字钟集成电路，有28只脚管，1-14脚是显示笔划输出，15脚为正电源端，27脚是内部振荡器RC输入端，16脚为报警输出。T1为降压变压器，经桥式整流（VD6-VD9）即滤波（C3，C

6、4）后得到直流电，供主电路和显示屏工作。当交流电源停电时，备用电池通过VD5向电路供电。IC2（CD4060），JT，R2,C2构成60HZ的时基电路，电路简洁，30720Hz的信号经分频后，得到60Hz的信号关到LM9560的25脚，经VT2，VT3驱动显示屏的各段笔划分两组轮流点亮当调好时间后，并按下开关K1，显示屏下方有绿点指示，到定时时间有驱动信号经R3使VT1工作，即可定时报警输出。当面板上从左到右，存在第五个微动开关，分别是S4，S3，K1，S2，S1，S1调时，S2调分钟，S3调时钟、S4调定时K1定式报警开关（退闹铃开关）。调时钟时，需按动S3的同时按动S1，可调小时数，需按动

7、S3的同时按动S2的调事实上的时闹铃数。调定时报警时，需按动S4的同时按动S1可调闹铃的小时数，需按动S4的同时按动S2可调事实上的闹铃数。2.电路设计的目的、任务及时间安排2.1课程设计的目的掌握电子系统的一般设计方法。掌握模拟电子技术的理论知识、LED数码显示电子钟的工作原理及模拟IC器件的应用。培养工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力，培养综合应用所学知识来指导实践的能力。设计一种多功能数字钟，该数字钟具有基本功能和扩展功能两部分。要用数码管显示时、分、秒，各位均为两位显示，扩展部分要有相应的响应电路。掌握常用元器件的识别和测试；熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法。2.2课程设计

8、的任务焊接要求：在动手焊接前请用万用表将各元件测量一下，安装时注意顺序。电阻的安装：请将电阻的阻值选择好后，根据两孔的距离可采用立式紧贴电路板安装。电解电容器，二极管，三极管安装时注意极性、注意型号。轻触开关和自锁开关紧贴电路板安装。注意接线，确保使用时的安全。变压器安装在前盖的两个高的座上，接入电路时注意分清初，次级。基本功能：（1）时的计时要求为“12翻1”，分和秒的计时要求为60进制（2）准确计时，以数字形式显示时，分，秒的时间（3）校正时间扩展功能：定时控制；2.3课程设计的技术指标设计、组装、调试电子钟；能够准确的显示时间，精确地报时；2.4时间安排时间任务安排周一、二查找资料，能够

9、自行分析原理图周三、四焊接电路板周五、一调试验收周二、三书写实习报告3.各部分器件工作原理3.1CD4060的工作原理CD4060内部包含14位二分频器和一个振荡器。1.振荡器数字电路中的时钟是由振荡器产生的，振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精度决定了数字钟计时的准确程度，一般来说，振荡器的频率越高，计时精度越高。它利用某种反馈方式产生时钟信号。对数字电路来说，振荡器的输出的幅度范围为0v5v的方波信号而不是锯齿波、三角波或其他形式。典型的振荡器是弛豫振荡器，它通过一个RC网络将反相器的输出反馈回来并存在一定的工作延迟时间。基本的电路如图1所示。图2在上述电路中，RI-C网络由第一

10、个反相器驱动，具有RC特性曲线的响应信号被反馈给反相器的输入。当电容上的电压达到施密特触发器输入反相器的门限电压的时候，反相器的状态发生改变，并输出一个新的电压值。这个输出电压经过一定的延迟时间再次通过RIC反馈回来，直到电容电压再次达到门限电压为止。如果想要获得高的精度，就应该在振荡电路中使用石英晶体作振源。在数字钟的设计与制作中应采用石英晶体振荡器，因为石英晶体具有压电效应，是一个压电器件。当交流电压加在晶体两端，晶体先随电压变化产生对应的变化，然后机械振动又使晶体表面产生交变电荷。当晶体几何尺寸和结构一定时，它本生有一个固定的机械频率。当外加交流电压的频率等于晶体的固有频率时，晶体片的机

11、械振动最大，晶体表面电荷量最多，外电路的交流电流最强，于是产生振荡，因此将石英晶体按一定方位切割成片，两边傅以电极，焊上引线，再用金属或玻璃外壳封装即构成石英晶体。石英晶体的固有频率十分稳定。另外石英晶体的振动具有多谐性，除了基频振动外，还有奇次谐次泛音振动，对于石英晶体，既可利用基频振动，也可利用泛音振动。前者称为基频晶体，后者称为泛音晶体，晶片厚度与振动频率成反比，工作频率越高，要求晶片厚度越薄。将石英晶体作为高Q值谐振回路元件接入反馈电路中，就组成了晶体振荡器。2.分频器从电路结构来看，分频器本质上是由电容器和电感线圈构成的LC滤波网络，高音通道是高通滤波器，它只让高频信号通过而阻止低频

12、信号；低音通道正好相反，它只让低音通过而阻止高频信号；中音通道则是一个带通滤波器，除了一低一高两个分频点之间的频率可以通过，高频成份和低频成份分频器原理（2）都将被阻止。在实际的分频器中，有时为了平衡高、低音单元之间的灵敏度差异，还要加入衰减电阻；另外，有些分频器中还加入了由电阻、电容构成的阻抗补偿网络，其目的是使音箱的阻抗曲线心理平坦一些，以便于功放驱动。分频器的作用是将由石英晶体产生的高频信号分频成基时钟脉冲信号和扩展部分所需的频率。在此电路中，分频器的功能主要有两个：一是产生标准脉冲信号；二是功能扩展电路所需的信号通常,数字钟的晶体振荡器输出频率较高,为了得到1Hz的秒信号输入,需要对振

13、荡器的输出信号进行分频。3.2计数电路的工作原理计数器是一种计算输入脉冲的时序逻辑网络，被计数的输入信号就是时序网络的时钟脉冲，它不仅可以计数而且还可以用来完成其他特定的逻辑功能，如测量、定时控制、数字运算等等。数字钟的计数电路是用两个六十进制计数电路和“12翻1”计数电路实现的。数字钟的计数电路的设计可以用反馈清零法。当计数器正常计数时，反馈门不起作用，只有当进位脉冲到来时，反馈信号将计数电路清零，实现相应模的循环计数。以六十进制为例，当计数器从00，01，02，59计数时，反馈门不起作用，只有当第60个秒脉冲到来时，反馈信号随即将计数电路清零，实现模为60的循环计数。（一）60进制计数器电

14、路如图3所示图（3）电路中，74LS92作为十位计数器，在电路中采用六进制计数；74LS90作为个位计数器在电路中采用十进制计数。当74LS90的14脚接振荡电路的输出脉冲1Hz时74LS90开始工作，它计时到10时向十位计数器74LS92进位。下面对电路中所用的主要元件及功能介绍。（二） “12翻1”小时计数器电路 （1） 电路如图4所 示CLK3D2SD4CD1Q5Q674LS74AP015P11P210P39Q03Q12Q26Q37RC13TC12CLK14CE4U/D5PL1174LS191456U9B74LS00123U9A74LS00111213U10D74LS00GNDR13.3

15、K+5V89U8D74LS04+5vCP图（4）“12翻1”小时 计数器是按照“01020304050607080910111201”规律计数的，计数器的计数状态转换表如表3所示。 “12翻1”小时计时时序表（3）十位 个位十位 个位CKQ10Q03 Q02 Q01 Q00CK Q10Q03 Q02 Q01 Q0001234567 000000000 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 1891011121300011101 0 0 01 0 0 11 0 1 00 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 0 13.3

16、 LM8560、T1降压器的工作原理LM8560LM8560是LED数字钟驱动集成电路的代表品种，LM8560集成电路内含显示译码驱动电路、12/24小时选择电路及其他各种设置报警电路。它具有较宽的工作电压范围（7.5-14V）和工作温度范围；自身功耗很小，输出能直接驱动发光二极管显示屏。LM8560是一种大规模时钟集成电路，它与双阴极显示屏组成，可以制成数字钟钟控电路。LM8560的引脚图T1降压器经桥式整流（VD6-VD9）即滤波（C3，C4）后得到直流电，供主电路和显示屏工作。当交流电源停电时，备用电池通过VD5向电路供电。4.电路的焊接调试与组装4.1电路的焊接电路板图焊接与组装：在动

17、手焊接前检查元件是否齐全并用万用表将各元件测量一下，安装时请先安装低矮和耐热的原件（如电阻），然后再装的一大的原件，最后安装怕热的元件（如三极管，集成电路等）电阻的安装：请将电阻的阻值（参照本说明书的电阻值计算示意图）选择好后，根据两孔的距离可采用立式紧贴电路板安装。电解电容器，二极管，三极管安装时注意极性，电解电容器C4紧贴电路板立式安装；二极管紧贴电路板立式安装；三极管安装时注意型号。轻触开关和自锁开关紧贴电路板安装。捧线两端去塑料皮上锡后，一端按电路原理图的序号接LED的显示屏，另一端接电路板。蜂咛器安装时注意接线，在蜂咛器的两端分别焊接红，黑导线，导线的另一端分别接电路板的BL+Bl-

18、。另外，电路板上还有四根跳线（J1CJ4），用其他元件多余的引脚线充当。将热缩管套在电源变压器初级线圈导线上，然后把插头电源线与初级线圈的导线焊在一起，移动热缩管至焊接处，确保使用时的安全。变压器安装在前盖的两个高的座上，用螺丝固定，接入电路时注意分清初，次级。蜂咛器安装在前盖的共振腔座孔中，用胶呀电烙铁一下固定。显示屏和电路板分别用四颗自攻螺丝钉固定，电路板与显示屏之间的排线折成S形，防止排线在焊接处折断。电源线卡好后引出壳外，电池弹簧依顺序安好。前盖和后盖对好后扣好，再用自攻螺丝钉固定即可。4.2调试1、将电子钟插入插座后，按住“小时”键，持续“按调时”键，观察能出现112；2、按住“分钟

19、”键，持续“按调时”键，观察能出现0060；3、对电子钟进行定时，观察其是否能响铃。4.3调试中遇到的问题及解决方案1、显示屏无显示可能是芯片插反或烧坏或线路有错误或虚焊，这时候我们需要检查芯片，及时调换；并检查焊接情况，进行补救。2、显示屏部分不显示可能是显示屏于电路板的排线虚焊，重新进行焊接；也可能是显示屏有损坏，那就要换一个显示屏。3、蜂鸣器一直鸣响或不鸣响可能是三极管8050损坏或蜂鸣器损坏，重新换一个三极管或蜂鸣器；也可能是因为电路有错误或虚焊，这就要求我们要重新检查电路。5.电路的实验结果焊接后电路板组装后器件图调试后实习总结为期8天的课程设计已经结束，在这8天的学习、设计、焊接过

20、程中我感触颇深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过对数字钟原理的学习以及电路板的焊接，我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用的仪器仪表；进一步了解了电路的连接、焊接方法；以及如何提高电路的性能等等。通过对数字钟的学习，我还深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。而且通过对此课程的设计，我不但知道了以前不知道的理论知识，而且也巩固了以前知道的知识。最重要的是在实践中理解了书本上的知识，明白了学以致用的真谛。也明白老师要求我们做好这个课程设计的原因。他是为了教会我们如何运用所学的知识去解决实际的问题，提高我们的动手能力。在整个设计到电路的焊接以及调试过程中，我个人感觉调试部分是最

21、难的，因为你理论计算的值在实际当中并不一定是最佳参数，我们必须通过观察效果来改变参数的数值以期达到最好。其次，这次课程设计从选题到设计电路再到参数设计以及连接电路到最后调试电路的过程中体会了在接好电路后数字钟成功工作的那种喜悦，体会到成功来自于汗水，体会到成果的来之不易。在实习过程中，我们不能只懂得电路板的焊接，关键是明白其工作原理以及出现问题后的对电路板的检查及修改，如果只懂得焊接的话，将来也只能做一名蓝领工人而无法取得较高的成就。在实习过程中，我们遇到了不少的问题，但在老师的帮助下，我们把问题解决，当在数字钟上看到清晰的、非常完美的时间显示的那一刻，心情别提有多高兴啦，一种满足感油然而生。此外，实习过程中也暴露出我们在理论学习中所存在的问题，有些理论知识还处于懵懂状态，陆超老师不厌其烦地为我们讲解知识点，实在令我感动，在这里，我要特别感谢陆超老师的辛勤付出，他让我掌握了更多的知识，明白了更多的道理。还有就是在课题中，让我想起用电等方面安全问题，所以在以后的实习中我们应该注意安全，特别是在特殊的地方或者使用特殊工具时，一定要特别注意，不让危险事故发生。最后用一句话来结束吧：“实践出真知”。7.元件清单名称规格用量位号集成电路LM856