直流稳压电源和多功能数字钟电路设计

电气与电子信息工程学院电子技术课程设计设计题目：直流稳压电源和多功能数字钟电路设计专业班级：学号：姓名：指导教师：设计时间：2014.12.1-201412.22设计地点：K3—204《电子技术课程》课程设计任务书2014～2015学年第1学期学生姓名：专业班级：12电信本二指导教师：工作部门：电气与电子信息工程学院一、课程设计题目：直流稳压电源和多功能数字钟电路设计二、课程设计内容（含技术指标）1．稳压电源在输入电压220V、50Hz、电压变化范围+15%~——20%条件下：输出电压：+5V，-5V，+9V，-9V;最大输出电流：1.5A;具有过流及短路保护功能。2．设计一个有时、分、秒（例如23小时59分59秒）显示，且具有校时功能的电子钟。a、用中规模、小规模集成芯片组成电子钟，并在万能板（面包板）上进行组装、调试。b、可用TTL或CMOS芯片设计电路。选做：（1）闹钟系统（2）整点报时。在59分51秒，53秒，57秒时输出750Hz音频信号；在59分59秒时输出1000Hz信号，音响持续1秒，在1000Hz音响结束时刻为整点。（3）日历系统。三、进度安排1．拟定多功能数字钟的组成框图，设计并安装各单元电路，画出多功能数字钟的整机逻辑电路图；4天2．安装各单元电路，要求布线整齐、美观，且进行调试；4天3．写出设计报告：。2天四、基本要求1．作品要求：直流稳压电源能输出电压正负5V，最大电流1.5A,数字钟以数字形式显示时、分、秒的时间。小时计数器的计时要求为“12翻1”或“24翻1”，要求手动快校时、快校分或慢校时、慢校分。学生可自行扩展功能，如定时控制，其时间自定；仿广播电台正点报时，自动报整点时数或触摸报整点时数（主要体现在理论知识上进行电路设计）以及日历系统。2．报告要求：不少于3000字，统一复印封面并用Ａ4纸写出报告。封面、课程设计任务书方案选择，方案论证系统功能及原理（系统组成框图、电路原理图）各模块的功能，原理，器件选择结果分析设计小结附录---系统设计原理图、元器件清单 电子技术课程设计成绩评定表姓名彭凯学号201240210245专业班级12电信本二课程设计题目：直流稳压电源和多功能数字钟电路设计课程设计答辩或质疑记录：1、简述校时电路的工作原理：校时控制电路有三级CMOS门电路和三只开关（K1~K3）组成，分别用以实现对时，分，秒的校准。开关选择有正常和校时两档。开关在正常位置是，设定电路为低电平0，时，分，秒计数器正常计时。当进行时校准时，将开关K1断开，秒信号送入时个位计数器进行快速计数，同时将分计数器置0。在时调到需要的数字后合上开关K1，此时，由于非门1输出的秒脉冲被切断，计时器便继续工作。分校准与时校准步骤相同，秒信号通过与非门2送入分的个位计数器。在进行分校准时，秒计时电路置0，当分调到需要的数字后合上开关K2，时针便按校时后的时间计数。2、如何利用4518芯片实现12进制计数器4518为集成十进制计数器，内部含有两个独立的十进制计数器，两个计数器可以单独使用，也可级联起来扩大其计数范围成绩评定依据：实物制作（40％）：课程设计考勤情况（20％）：课程设计答辩情况（20％）：完成设计任务及报告规范性（20％）：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字：2014年月日直流稳压电源和多功能数字钟电路设计摘要：多功能数字钟师一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。它由振荡器、分配器、计数器、译码器和显示电路组成。振荡器与分配器组成秒脉冲输出装置，秒脉冲信号输入计数器进行计数，并把累计结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。秒计数器电路计满60后触发分计数器电路，分计数器计满60后触发时计数器点路，当计满24小时候又开始下一轮的循环计时。通过校时电路可以对分和时进行校时。关键词:标准频率、振荡器、分配器、计数器、译码器、显示电路Abstract:MultifunctiondigitalclockShiyiastandardfrequency(1HZ)tocountthecountingcircuit.Itconsistsofanoscillator,divider,counter,decoderanddisplaycircuit.Oscillatoranddistributorsecondpulseoutputdevice,secondpulsesignalinputcounterforcounting,andthecumulativeeffectof"when","sub","seconds"digitaldisplay.Secondscountercircuitafterfull60plantriggerpointscountercircuit,CounterPointRoadbranchcounterfor60afterthetrigger,whenthefull24hourlatertostartthenextroundofcycletime.Throughthetimingcircuitcanbepointsandinschooltime.Keywords：Standardfrequency,oscillator,divider,counter,decoder,displaycircuit目录1.绪论 1.1设计目的 1.2课程设计内容 2.设计功能要求 3.方案设计与论证 4.各电路工作原理 4.1电源电路 4.2显示电路 4.312/60进制计数电路4.4校准电路 4.5秒脉冲电路 设计结果与分析总结附录1.绪论20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。数字钟已成为人们日常生活中：必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、集成电路有体积小、功耗小、功能多、携带方便等优点，因此在许多电子设备中被广泛使用。电子钟是人们日常生活中常用的计时工具，而数字式电子钟又有其体积小、重量轻、走时准确、结构简单、耗电量少等优点而在生活中被广泛应用，因此本次设计就用数字集成电路和一些简单的逻辑门电路来设计一个数字式电子钟，使其完成时间及星期的显示功能。

多功能数字钟采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。具有时间显示、走时准确、显示直观、精度、稳定等优点。电路装置十分小巧,安装使用也方便。同时在日期中，它以其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜爱。

1.1设计目的通过设计与实践，制作出具有准确显示小时、分、秒的由稳压直流电源供电的数字钟。1.2课程设计内容数字钟的功能要求：准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间，小时计时要求为“24翻1”，分和秒的计时要求为60进制。直流稳压电源要求：能够提供稳定的+5V直流电。2.设计功能要求直流稳压电源能输出电压正负5V，最大电流1.5A。数字钟以数字形式显示时、分、秒的时间。小时计数器的计时要求为“12翻1”或“24翻1”，要求手动快校时、快校分或慢校时、慢校分。学生可自行扩展功能，如定时控制，其时间自定；仿广播电台正点报时，自动报整点时数或触摸报整点时数（主要体现在理论知识上进行电路设计）以及日历系统。3.方案设计与论证方案一：采用NE555多谐振荡器。由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器作为时间标准信号源，即可完成特定的振荡延时作用。且其计时精确度高、温度稳定度佳，且成本较低。

方案二：首先构成一个由32768Hz的石英晶体振荡器和由CD4518构成的分频器构成的产生震荡周期为一秒的标准秒脉冲，由CD4518采用清零法分别组成六十进制的秒计数器、六十进制分计数器、二十四进制时计数器。使用由32768Hz的石英晶体振荡器和由CD4518构成的分频器构成的产生震荡周期为一秒的标准秒脉冲，把秒

计数器地进位输出作为分计数器的CP脉冲，分计数器的进位输出作为时计数器的CP脉冲。使用CD4511为驱动器，共阴极数码管作为显示器。

方案一、方案二都很正确，但是方案一由555定时器构成的多谐振荡器的震荡频率没有方案二中由石英晶体振荡器的震荡频率稳定，所以选用方案二。4.各电路工作原理4.1电源电路直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，见图1。图1直流稳压电源方框图其中：（1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。（2）整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。（3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。（4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。4.2显示电路译码和数码显示电路是将数字钟和计时状态直观清晰地放映出来，被人们的视觉器官所接受，它的任务就是将计数器输出的8421BCD码译成数码器显示所需要的高低电平。这里所选用的译码器就是常用的BCD译码/CD4511。其中A、B、C、D与计数器的四个输出端按设计要求相连或接地，a、b、c、d、e、f、g则与七段数码显示器对应端相连。4.312/60进制计数电路数字钟的“秒”、“分”信号产生电路都是由六十进制计数器构成，“时”信号产生电路为二十四进制计数器。他们都可以用两个“二-十六进制”计数器来实现。

六十进制计数器和二十四进制计数器均可由BCD加法计数器CC4518组成。

因为一片CC4518内含有两个十进制计数器，因此用一片CC4518就可以构成六十进制或二十四进制计数器了

选取CC4518和与非门CC4511、采用反馈复位法构成的六十进制和二十四进制加法计数器

4.4校准电路时、分校准电路与非门电路74LS00用开关来实现的，平常计时状态下，开关处于断开状态，当校时时，每次按下按键S2，电容则短暂放电一次，74LS00的引脚1、2是低电平，3引脚输出高电平，此时8引脚送入时钟脉冲，则10输出低电平，4引脚输出高电平，送入CD4518的1号引脚，此时“分”加1，连续按下按键则“分”就会连续加1。同理按下按键S1,则实现“时”的校正。其原理图分别如图4和图5所示。4.5秒脉冲电路振荡器是数字钟的心脏，它是产生时间标准“秒”信号的电路。为了制作简便，在精度要求不高的条件下，本系统中的振荡电路选用555定时器构成的多谐振荡器，见图。多谐振荡器的振荡频率由下式估算

f=1/T≈1/0.69（R1+2R2）C

若选用R1=68Kohm，R1=168Kohm，要在输出端得到的频率1Hz的时钟信号，则C应选4。7μF。调节电位器，即可调整秒信号。

5.设计结果与分析本设计完美实现了所有要求，能够进行时分的调整且校准稳定快速，时钟显示完整，能够按要求进行60分钟，24小时的进位清零。6.总结终于，这快两周说长不长说短也不短的课程设计还是落下了帷幕，这次课程设计或多或少给我们每个人都带来了收获。现在回想起来还历历在目，可以说这课程设计是一种对自己的所学知识的一种综合性测试。要在平时我可能就平平凡凡的度过了，但这十几天的实习却给了我许多很不一样的感受、体会，觉的很充实，虽然有时会有点困惑，遇一些难免会遇到的困难，但更多的是收获成功的那种无法抑制的喜悦与成就感。我们这组做的课题是多功能数字钟电路。要求利用所学知识设计制作一个数字钟系统，具有计数，报时，调整。开始设计时我感觉很多问题都弄不太懂，也无从下手，怎么实现这些功能？接下来的两天我复习以前所学的相关内容，跟同组的同学认真的思考跟讨论。最终确定了方案，我们将设计分成了两个模块，先从设计秒分时电路起。后来我们再把报时在秒分时的基础上设计了出来。其中也遇到了