电力拖动与运动控制系统》课程设计

中国矿业大学徐海学院电子技术综合设计姓名：鲍捷学号：22070157专业：电子科学与技术题目：多功能数字钟专题：电子技术综合设计设计地点：电工电子实验室设计日期：2009.12.2～2009.12.12成绩：指导教师：年月电子技术综合设计任务书学生姓名鲍捷专业年级电科07-1学号22070157设计日期：2009年12月2日至2009年12月12日设计专题：电子技术综合设计设计题目：多功能数字钟设计内容和要求：1.主要内容：①用CC4518双四位BCD同步加计数器设计60秒、60分、24小时归0的计数电路②用CC4511七段译码驱动/锁存器及LG5011AH共阴数码管设计译码及显示电路（数码管需加限流电阻）③用555设计CP脉冲源(f=1KH)④具有系统校准功能2.整体电路原理图60秒、60分、24小时----计数、译码、显示电路（用8K复印纸手工画图）3.EWB仿真图60秒、60分、24小时----计数、译码、显示电路（计算机打印）4.设计原理图用PROTEL99设计原理图（计算机打印）5.设计PCB版图用PROTEL99设计PCB板图（计算机打印）6.功能扩展要求设计：①定点报时功能②12小时归1计数电路指导教师年月日摘要本次实验是设计一个多功能数字钟，用来实现24时、60分、60秒的计数功能。实验首先用秒脉冲信号发生器产生信号，经分频电路进行分频给秒计数电路，然后通过秒计数电路的进位脉冲给下一级分计时电路，再把分计数电路的进位脉冲给下一级时计时电路。各级的输出信号经各自的译码电路进行译码，最后通过数码管显示时、分、秒。关键字秒脉冲信号发生器，秒/分/时计数电路，译码电路数码管目录1、绪论……………………………………………………………1.1电子技术综合设计性质……………………………………1.2综合设计主要特点………………………………………1.3综合设计目的………………………………………………2、数字钟总体方案………………………………………………2.1方案图……………………………………………………2.2器件选择…………………………………………………2.3技术指标…………………………………………………3、数字钟电路原理设计…………………………………………3.1秒脉冲发生器………………………………………………3.1.1555芯片介绍…………………………………………3.1.2多谐振荡器电路…………………………………………3.1.3秒脉冲发生器工作原理…………………………………3.2秒、分、小时计数电路……………………………………3.2.1CC4518芯片介绍…………………………………………3.2.2CC4518双BCD同步加法计数器……………………………3.2.3CC4518工作原理………………………………………3.3CC45117段锁存/译码/驱动器……………………………3.3.1CC4511芯片介绍…………………………………………3.3.2CC4511译码电路…………………………………………3.3.3CC4511工作原理………………………………………3.4LC5011-11LED/7段（共阴极）数码管…………………3.4.1LG5011AH管脚图…………………………………………3.4.2译码/显示电路及原理说明………………………………3.5其它芯片……………………………………………………3.5.1CD4060分频器…………………………………………3.6校时电路……………………………………………………4、系统电路图……………………………………………………4.1数字钟电路原理图…………………………………………4.2系统整体仿真图……………………………………………4.3数字钟电路Protel设计图…………………………………4.4印刷电路板的元件分布图…………………………………5、焊接板电路分析………………………………………………5.1石英晶体振荡器……………………………………………5.2晶振构成秒信号发生器……………………………………5.3二极管与门工作原理……………………………………5.4校准开关工作原理…………………………………………5.5发光二极管工作原理………………………………………5.6整流桥部分的工作原理……………………………………6、扩展功能………………………………………………………6.1定点报时电路所用芯片……………………………………6.2定点报时电路工作原理……………………………………7、总结……………………………………………………………8、致谢……………………………………………………………9、参考文献………………………………………………………10、附录…………………………………………………………1绪论1.1电子技术综合设计性质电子技术综合设计是在学完《模拟电子术》、《数字电子技术》课程之后，安排的实践教学环节。使学生能综合运用所学知识，进行实际电子线路的设计、装接、调试等。通过完成一个课题的电路设计、理论计算及实验调试任务，巩固和加深电子技术课程中所学理论知识和实验技能。在实践中提高分析问题、解决实际问题的能力，为今后的毕业设计、工程实践打下一定基础。1.2综合设计主要特点(1)不同于平时的习题作习题主要是为了加深对课堂上讲解知识的理解，题目内容涉及面较单一，在给定的理想化的条件下，经过抽象加工后，不难得出标准答案。电子技术综合设计任务，多是实际的“模拟”或“数字”电路装置，它涉及的知识多而广，没有固定的答案，只能从实际出发，通过调查研究，查询资料，方案比较，设计计算得到比较好的设计方案后，再通过实验调试，使理论设计逐步完善，最后达到实际要求。(2)不同于一般的基础实验基础实验着重点是放在验证基本理论和电路性能上，通过实验只能初步了解电路实验的步骤和基本方法，熟悉常用电子仪器设备的使用方法。电子技术综合设计，正是为学生创造一个动脑又动手，独立开展电路设计、调试的机会。可以运用实验手段检验理论设计中的问题所在，又可运用学过的知识，指导电路调试工作，使电路更加完善。(3)不同于毕业设计毕业设计是培养工科学生的最后一个教学环节，它要求学生综合运用公共基础课、专业基础课和专业课的知识，去解决工程实际问题；完成工程技术人员必须具有的基本能力的训练；从题目的广泛和深度上，毕业设计比电子技术综合设计要难。(4)电子技术综合设计特点它围绕一门课程内容做综合性的训练，题目虽出自实际电路，但比较简单，比较定型，一般不是真实的生产、科研任务，基本上是有章可循。着眼点是让学生开始从理论学习轨道→引向实际方面。把过去熟悉的定性分析，定量计算方法与工程估算，实验调整等手段结合起来。逐步掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施办法。使理论和实际有机结合，真正实现由知识向智能的转化。锻炼分析问题、解决电路实际问题的本领。1.3综合设计目的(1)、巩固和加深对电子线路基本知识的理解，提高学生综合运用电子技术课程所学知识的能力，使理论和实际有机结合，真正实现由知识向智能的转化。(2)、培养学生根据课题需要选学参考书，查阅手册和文献资料的自学能力。通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己分析问题、解决问题的能力。(3)、通过实际电路的设计方案的分析比较、参数计算、元件选取，安装调试等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。(4)、掌握常用仪器设备的正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法，提高动手能力。(5)、能按设计任务书的要求，编写设计说明书，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路图。(6)、培养严肃认真的工作作风和科学态度，发扬团队精神。2总体方案2.1方案图2.2器件选择计数电路：用CC4518计数器译码电路：用CC4511译码显示电路：用LG5011AH共阴数码管秒脉冲信号发生器：(1)用555构成多谐振荡器(2)选用32768Hz的晶振构成振荡电路，然后经过CD4060的14级分频分出2Hz，再经过CD4040的2分频分出秒脉冲。2.3技术指标2.3.1基本功能(1)实现60秒、60分、24小时的计数、译码、显示；(2)具有校准功能；(3)自带秒脉冲信号发生器2.3.2扩展功能定点报时电路：用集成芯片74LS21,74LS266和74LS2733数字钟电路原理设计3秒脉冲发生器3.1.1555芯片介绍(a)、555管脚图3.1.2555构成多谐振荡器（f=1HZ）555电路图555工作波形（1）、参数计算R1=6.8kohmR2=3.3kohmVC=0.1mfC2=0.01uf1120.7()707twRRCms220.7231twRCms120.7(2)938TRRCmsvOVCCR1Vc0.01uF12348765R2（2）、多谐振荡器的特点：①不需外触发的自激振荡器；②无稳定状态，均为暂稳态；③矩形波中含有丰富的高次谐波，习惯称多谐振荡器。3.1.3工作原理（1）Vcc通过R1、R2向C充电,在VC没有充电到2/3VCC之前,Vo保持1不变。（2）当VC＝2/3VCC时→Vo由1翻转为0。→T导通，→电容C经R2、T放电。（3）当Vc降至VCC/3时，使得→Vo回到1，→T截止，→电容C再充电，进入循环。3.2秒、分、小时计数电路3.2.1CC4518芯片功能介绍（a）CC451管脚图(b)CC4518功能表3.2.2CC4518双BCD同步加法计数器(a)CC4518构成60进制计数单元电路1、60进制计数电路工作原理如图所示左边为十位计数，右边为个位计数，当个位计数器计到9时，即Q4=1，给十位一个进位脉冲，此时Q4的下降沿,接EN端，使得十位进一。当Q3Q2=11这个脉冲来时，向个位，十位同时清零。Q3Q2为11，CL(CP0)EN(CP1)R功能↑10加计数0↓0加计数↓×0不变×↑0不变↑00不变1↓0不变××1Q3～Q0=0使清零端工作十位个位同时清零，循环计数。(b)CC4518构成24进制计数单元电路2、24进制计数电路工作原理如图所示左边为十位计数，右边为个位计数，当个位计数器计到9时，即Q4=1，给十位一个进位脉冲，此时Q4的下降沿,接EN端，使得十位进一。当十位Q2=1,各位Q3=1时这个脉冲来时，二者相与后，把脉冲给向个位，十位，使得它们清零，循环计数。3.2.3工作原理CC4518技术状态表如右图，由上图得，左边为十位计数，右边为个位计数，当个位计数器计到9下个脉冲来时，Q4的下降沿,接EN端，个位清零并向十位进1，当十位Q3Q2为11，这个脉冲给十位个位，十位的清零端，使之清零。此后一直循环计数。3.3CC45117段锁存/译码/驱动器3.3.1CC4511芯片功能介绍(a)、CC4511管脚图（b）、功能说明：（1）灯测试功能：LT可检查七段显示器各字段是否能正常发光。当LT=0时，不论Q0－Q3状态如何，七段全部显示，以检查各字段的好坏。（2）消隐功能：当BI=0时，输出a－b都为低电平，各字段熄灭。（3）数码显示：当BI=1LT=1LE=0，译码器工作，当Ｑ3Ｑ2Ｑ1Ｑ0端输入8421BCD码时，译码器对应的输出端输出高电平1，数码显示相应的数字。（4）锁存：在LE从“0”转换到“1”时，输出显示由输入的BCD码决定。显示输入输出LEBILTDCBAabcdefg001100001111110101100010110000201100101101101301100111111011401101000110011501101011011011601101100011111701101111110000801110001111111901110011110011消隐01110100000000↓1111消隐010000000锁存111锁存灯测试01111111CC4511功能表3.3.2译码、显示单元电路电路电路单元电路工作原理：信号经CC4518双BCD同步加法计数器处理后，再经CC4511进行译码，