1、電子綜合設計任務書學生姓名： 專業年級： 學號： 設計日期：設計題目：多功能數字鐘設計要求：1主要內容用CC4518雙四位BCD同步加數器設計60秒、60分、24小時歸零計時電路；用CC4511 七段譯碼驅動/鎖存器及LG5011AH共陰極數碼管設計譯碼及顯示電路（數碼管需加限流電阻）用脈沖開關設計校準功能用555構成多謝震蕩器，實現（f=1HZ）秒脈沖信號發生器2整體電路原理圖 60秒（60分）及24小時計數、編碼、譯碼、顯示（4路） 用8K紙復印紙手工畫3EWB仿真圖 60秒（60分）及24小時計數、譯碼、顯示（6路）計算機打印4設計原理圖 用protel99設計原理圖并打印5設計PCB版

2、圖 用protel99設計PCB板圖并打印6擴展功能要求 設計整點報時功能 12小時歸1電路摘要1 設計說明書.基本功能實現60秒、60分、24小時的計數、譯碼、顯示； 具有校準功能自帶秒脈沖信號發生器擴展功能定點報時 鬧時控制仿廣播電臺整點報時自動整點報時提高功能小時的計數要求為“12歸1”功能要求主體電路圖 主體電路思想擴展電路圖（2）擴展電路其中在主板電路中的秒脈沖信號發送到擴展電路的分頻電路中。圖2.1方案確定構架圖（2）60進制計數單元電路圖工作原理CC4518技術狀態表如右圖，由上圖得，邊為十位計數，右邊為個位計數，當個位計數器計到9下個脈沖來時，個位清零并向十位進1，當十位計到6

3、時，Q3Q2為11，Q3Q2相與后為1 使清零端工作十位個位同時清零，循環置數。 個位向十位的進位脈沖，需用Q4的下降沿,接EN端。圖（3）24進制計數單元電路圖工作原理根據CC4518管腳排列，如圖（3），如60進制，左邊管腳控制24進制的高位，逢2清零，故經0010輸出；右邊管腳控制24進制的低位，逢4清零，故經0100輸出，兩端輸出經過與門，左端與右端同時輸出2個4時，高電平有效，從與門出來分別接到MRA與MRB端清零。譯碼、顯示電路CC4511實現譯碼 cc4511真值表圖 cc4511管腳圖（1）燈測試功能：LT可檢查七段顯示器各字段是否能正常發光。當LT = 0時，不論Q0Q3狀態

4、如何，七段全部顯示，以檢查各字段的好壞。（2）消隱功能：當BI=0時，輸出ab都為低電平，各字段熄滅。（3）數碼顯示：當BI=1LT=1 LE=0，譯碼器工作，當3210端輸入8421BCD碼時，譯碼器對應的輸出端輸出高電平1，數碼顯示相應的數字。（4） 鎖存：在LE從“0”轉換到“1”時，輸出顯示由輸入的BCD碼決定。60進制技術、譯碼、顯示單元電路60進制技術、譯碼、顯示單元電路24進制技術、譯碼、顯示單元電路圖（2） 24進制計數、譯碼、顯示電路校時電路S1S2功能11計數10校分01校時校時脈沖功能1HZ快校時單次脈沖慢校時定時報時電路定時報時電路圖工作原理：74LS273是帶有清除端

5、的8D觸發器，只有在清除端保持高電平時，才具有鎖存功能，鎖存控制端為11腳CLK，采用上升沿鎖存。也是一種帶清除功能的8D觸發器， 1D8D為數據輸入端，1Q8Q為數據輸出端，正脈沖觸發，低電平清除，而74LS266里面是四個同或門，74LS266的一端連著CC4518的輸出管腳，其工作原理為先將時鐘調制到用戶想要的點數，然后按下開關，74LS273會自動鎖存住這一時間，而當時鐘下一次運行至這一時間時，三個CC4518會發出高電平信號，連同的74LS273也會發出高電平信號，通過266的同或門后到達74LS21，而74LS21中全是與門，則最終輸出高電平，經過三極管，三極管導通，音樂芯片經過揚

6、聲器發出聲音，達到報時。VCX由石英諧振器、變容二極管和振蕩電路組成,通過控制變容二極管的電壓來改變變容二極管的電容，從而“牽引”石英諧振器的頻率，以達到頻率調制的目的。 二極管與門工作原理焊接板上的二極管與門電路可以大致表示成以下電路圖二極管與門工作電路這張電路圖中，如果A或者B其中一個電壓低于0.7V，此時任意一個二極管導通，電壓鉗位在0.7V，看表就知道，此時F點的輸出電壓為0.7V，也就是低電平，用0表示，如果當A、B兩點的電壓都等于3V的時候，此時兩個二極和不導通，F點就輸出高電平 用1表示，F點接到計數器或者其它的元件上12V是R與D1 D2的電源，也為F點提供3.7V的電壓如果你

7、需要F點輸出高電平 AB兩點可接5V正極，如果你需要F點輸出低電平，那么就5V負極，F點接你后面的驅動電路。發光二極管工作原理發光二極管簡稱為LED。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當電子與空穴復合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數字顯示。磷砷化鎵二極管發紅光，磷化鎵二極管發綠光，碳化硅二極管發黃光。 它是半導體二極管的一種，可以把電能轉化成光能；常簡寫為LED。發光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結組成，也具有單向導電性。當給發光二極管加上正向電壓后，從P區注入到N區的空穴和由N區注入到P區的電子，在PN結附近數

8、微米內分別與N區的電子和P區的空穴復合，產生自發輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發出的光的波長越短。常用的是發紅光、綠光或黃光的二極管。整流橋部分工作原理如下圖所示單相橋式整流電路如圖1（a）所示，圖中Tr為電源變壓器，它的作用是將交流電網電壓vI變成整流電路要求的交流電壓 ，RL是要求直流供電的負載電阻，四只整流二極管D1D4接成電橋的形式，故有橋式整流電路之稱。 圖橋式整流原理圖單相橋式整流電路的工作原理可分析如下。為簡單起見，二極管用理想模型來處理，即正向導通電阻為零，反向電阻為無窮大。在v2的正半周

9、，電流從變壓器副邊線圈的上端流出，只能經過二極管D1流向RL，再由二極管D3流回變壓器，所以D1、D3正向導通，D2、D4反偏截止。在負載上產生一個極性為上正下負的輸出電壓。其電流通路可用圖1（a）中實線箭頭表示。在v2的負半周，其極性與圖示相反，電流從變壓器副邊線圈的下端流出，只能經過二極管D2流向RL，再由二極管D4流回變壓器，所以D1、D3反偏截止，D2、D4正向導通。電流流過RL時產生的電壓極性仍是上正下負，與正半周時相同。其電流通路如圖1（a）中虛線箭頭所示。綜上所述，橋式整流電路巧妙地利用了二極管的單向導電性，將四個二極管分為兩組，根據變壓器副邊電壓的極性分別導通，將變壓器副邊電壓

10、的正極性端與負載電阻的上端相連，負極性端與負載電阻的下端相連，使負載上始終可以得到一個單方向的脈動電壓。主板電路清單序號名稱型號數量序號名稱參數數量1集成芯片451839電解電容1f/16v124511610電容0.01F3374ALS00211電阻47042474ALS32212500K1574ALS74213285K16芯片座16P151433K17數碼管LG5011AH615微動開關6*6*628脈沖信號源555116電路板擴展板電路清單序號名稱型號數量序號名稱型號數量18D鎖存器74LS27337復位開關12同或門74LS26658自鎖開關134輸入2與門74LS2149喇叭14芯片座

11、20P310音樂片1514P911灰排線20P16三極管9013212電路板13 焊接與調試系統軟件仿真、硬件安裝、調試遇到的問題1在EWB模擬仿真中，出現數碼管初始不顯示0狀態，而是從1開始2在生成PCB板的時候會產生封裝錯誤3在焊接的副板的時候，會有很多線把焊接孔堵住，而且完成主板和副版的焊接后，用拍向將其連接后主板數碼管的分十位不顯示進位。4揚聲器焊接完成后不能固定。問題記錄、分析存在的原因1在EWB中的數碼管顯示問題是由于脈沖源會提前一個周期到達4518是軟件自身的問題缺陷。可以用D觸發器的延遲作用進行校正。2生成PCB板時產生的封裝錯誤有可能是自己做的封裝沒有導入library庫里，

12、也可能是library庫里面的封裝沒有導出應用，也可能是軟件自身問題DIP-X中間的連字符的取舍問題。3在焊接前沒能布置好線的排列，導致一些線穿過焊接孔導致堵塞；數碼管不進位可能是焊接時不小心造成短路也可能是芯片問題。4 在焊接前應該用兩根廢舊電阻腿焊在揚聲器的另外一端保持固定。說明排除方法和效果 1利用D觸發器或門的串聯，如圖3.3所示，當秒脈沖信號進入D觸發器時，D端接搞電平，Q端發出電平，而從D觸發器出來的信號也是高電平。通過或門，相當于不影響4518清零，則此時D觸發器起到一個延遲作用，則會使數碼管在初始狀態下顯示是“0 ”而非是“1”。圖3.3校正后的電路圖2當完成PCB原理圖并經過

13、ERC檢查無誤進行update PCB時，檢查出現封裝問題，則先檢查自己畫的封裝是否已經導入library庫文件中，在生成PCB之前，在browse下拉字菜單中選中libraries，然后點擊add，在安裝目錄下的library文件夾中找到PCB/generic footprint/general IC.ddb這個文件，將此文件導入后重新update PCB即可。3如果導線將焊接口堵住可以先設計一下導線的路線，盡量避免從焊接口的上方走，在完成主板和副版的焊接時出現的分的十位沒有進位的現象經仔細檢查后確定是因為焊接點短路造成。重新進行焊接，保持焊接點整潔問題得到解決。4在焊接前應該用兩根廢舊電阻

14、腿焊在揚聲器的另外一端保持固定。參考文獻【1】 曹國清.數字電路與邏輯設計.徐州：中國礦業大學，1998【2】 謝自美.電子線路設計·實驗·測試.武漢：華中科技大學，2000【3】 華成英.模擬電子技術第4版.北京：清華大學附錄1數字鐘電路原理圖附錄2數字鐘電路Protel設計圖附錄4印刷電路板布線圖實驗心得為期兩周的電子技術綜合設計課程，我學到了很多很多，通過這次對數字電子鐘的設計作，讓我了解了電路設計的基本步驟，也讓我了解了關于數字鐘的原理與設計理念，要設計一個電路先進行軟件模擬仿真再進行實際的電路制作。但是最后的成品卻不一定與仿真時完全一樣，因為，再實際接線中有著各種各樣的條件制約著。實驗中遇到的問題及解決方法在實驗過程中，時分秒的個位部分的初始值是1，與實驗本意相違背，通過在進位部分加晶閘管，利用晶閘管的PNP,NPN導通經過一次脈沖后斷開的原理，解決了此問題。在焊接過程