某饮用水有限公司调查问卷分析报告

1、数字电子钟课程设计报告题目：设计计数字电电子钟专业：电子子信息工工程姓名：陈勇勇指导老师：李良光光老师时间：20005- 122-19920006-1-11安徽理工大大学ANHUII UNNIVEERSIITY OF SCIIENCCE & TEECHNNOLOOGY设计技术参参数1时制式式为244小时制制。2采用LLED数数码管显显示时、分分，秒采采用数字字显示。3具有方方便的时时间调校校功能。4计时稳稳定度优优于100-4，可可精确校校正计时时精度。5交流2220VV供电，但但停电224小内内要维持持正常计计时（停停电可不不显示时时间）。6其它附附加功能能（显示示星期、报报时、停停电查看看

2、时间）。设计原理及及其框图图数字钟的构构成附图 SZZZ-11数字钟钟的构成成框图数字钟是一一个将“ 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统的时基信号，它直接决定计时系统的精

3、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LED七段显示器显示出来。整点报时电路时

4、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。晶体振荡器器电路晶体振荡器器电路给给数字钟钟提供一一个频率率稳定准准确的3327668Hzz的方波波信号，此此外还有有一校正正电容可可以对温温度进行行补偿，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。分频器电路路分频器电路路将3227688Hz的的高频方方波信号号经32

5、27688（）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。时间计数器器电路时间计数电电路由秒秒个位和和秒十位位计数器器、分个个位和分分十位计计数器、时时个位和和时十位位计数器器及星期期计数器器电路构构成，其其中秒个个位和秒秒十位计计数器、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。译码驱动电电路译码驱动电电路将计计数器输输出的884211BCDD码转换换为数码码管需要要的逻辑辑状态，并并且为保保证数码码管正常常工作提提供足够够的工作作电流。数码管数码管

6、通常常有发光光二极管管（LEED）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。直流稳压电电源在电子电路路中，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数字钟钟的工作作原理晶体振荡器器电路晶体振荡器器是构成成数字式式时钟的的核心，它它保证了了时钟的的走时准准确及稳稳定。附附图SZZZ-22所示电电路通过过CMOOS非门门构成的的输出为为方波的的数字式式晶体振振荡电路路，这个个电路中中，CMMO

7、S非非门U11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XTAAL的频频率选为为32776

8、8HHz。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CMOOS电路路的输入入阻抗极极高，因因此反馈馈电阻RR1可选为为1M100M。本设计中取取10MM。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-2晶晶体振荡荡器电路路分频器电路路因为，数字字钟的晶晶体振荡荡器输出出频率较较高，为为了得到到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

9、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进制计数数器我们们采用CCMOSS管CDD40113B。CCD40013BB其实是是一个双双D型触触发器。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、时时钟输入入和Q和和eq o(sup 9( ),sdo 3(Q)输出。在在时钟脉脉冲正变变化沿时时预置在

10、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-3 CD440133B的管管脚图本设计中采采用CDD40660来构构成144级分频频电路。附附图SZZZ-44是CDD4066的 管管脚图。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3327668Hzz的信号号分频为为2Hzz，CDD40660的时时钟输入

11、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-4是是CD4406的的管脚图图有上面晶体体振荡器器电路和和分频器器电路的的分析，我我可以画画出它们们之间的的连接图图，即是是我们所所需要的的时钟脉脉冲1HHz的产产生电路路。见附附图数字字电子钟钟整机图图。其中中2Hzz的信号号我们可可用于调调校电路路。时间计数单单元时间计

12、数单单元有时时计数、分分计数、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110进制制计数器器来实现现时间计计数单元元的计数数功能。为为减少器器件使用用数量，可可选CDD45118，附附图SZZZ-55为CDD45118的管管脚图。附图SZZZ-5为为CD445188的管脚脚图CD45118是一一只双BBCD110进制制计数器器，它内内含两

13、个个独立的的计数单单元，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eq o(sup 7( ),sdo 3(EN)，若若用CPP来触发发，则eq o(sup 7( ),sdo 3(EN)接接高电平平；若用用eq o(sup 7( ),sdo 3(EN)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

14、，再再输入一一个计数数脉冲则则会变为为00000，这这时ICC1-11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2eq o(sup 7( ),sdo 3(EN)，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S

15、ZZZ-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循环。每每当计数数到附图SZZZ-6 CC440811管脚图图0101（相相当于110进制制数的55）时，再再输入一一个计数数脉冲则则会变为为00000，这这时ICC1-22的2QQ32Q2两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

16、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SZZZ-7 CC440733的管脚脚图要设置为224进制制。由IIC2-2的22Q32Q2两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22eq o(sup 7( ),sdo 3(EN)，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

17、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

18、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, 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eq o(sup 9( ),sdo 3(LT)端即即可。管管脚图见见

19、附图SSZZ-8。附图SZZZ-8 CC440755的管脚脚图译码显示通过上面的的分析，我我只需要要4片CCD45518和和1片二二输入与与门CDD40881B就就可以实实现时间间的计数数功能。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。CD45111是将将锁存、译译码、驱驱动三种种功能集集于一身身的“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

20、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.eq o(sup 9( ),sdo 3(LT)为为灯测试试端, 当eq o(sup 9( ),sdo 3(LT)1时正常常显示，当eq o(sup 9( ),sdo 3(LT)0时LED数码管显示全亮笔段“8”，可检查数码管的质量好坏，有无笔段残缺现象。eq o(sup 9( ),sdo 3(BI)为强迫消隐控制端，当eq o(sup 9( ),sdo 3(BI)1是正常显示，当eq o(sup 9( ),sdo 3(BI)0时强迫显示器消隐。LE为锁存控制端，当L

21、E0时选通，LE1时锁存。从执行逻辑功能的先后顺序讲，eq o(sup 9( ),sdo 3(LT)具有第一优先权，无论其他输入端为何种状态，只要eq o(sup 9( ),sdo 3(LT)0，LED就显示全亮笔段。eq o(sup 9( ),sdo 3(BI)具有第二优先权，只要满足eq o(sup 9( ),sdo 3(LT)1、eq o(sup 9( ),sdo 3(BI)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。数码管是由由八只发发光二极极管组成

22、成（其中中一只显显示小数数点）。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-9CCD45511管管脚图调校电路调校电路我我们用三三个单刀刀开关就就可以实实现。当当我们进进行调校校星期、时时或分时时，

23、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1CPP端。具具体电路路见数字字电子钟钟整机电电路图。电源电路本电路要求求用2220V的的交流电电供电。而而我们的的数字钟钟电路需需要的是是3118V的的直流稳稳定电压压，一般般在5VV左右。这这就要求求我们设设计一个个直流稳稳压电源源，使输输入为2220VV的交流流电，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-100 直流流稳压电电源220V的的交流电电网电压压u1经经过变压压器变成成整流电电路要求求的交流流电压uu2,其其中整流流电路是是由四个个二极管管组成的的桥式电电路

24、。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

25、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（

26、Typ）=2.3C/（0.24*10-6A） =9583333.333s2662.037h；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。整点报时电电路如果在将到到整点时时，我们们要使在在离整点点差100秒时，每每隔1秒秒钟鸣一一次，每每次持续续时间为为1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。总结大二时我们们学习了了数字电电子电路路和模拟拟电子电电路，对对电子技技术有了了一些初初步了解解，