电子技术综合设计

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电子技术综合设计

姓 名： 学 号： 专 业： 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：2011年 月 日至2011年 月 日

成 绩： 指导教师：

年 月

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电子技术综合设计任务书

学生姓名 专业年级 学号

设计日期：2011 年 月 日 至 2011 年 月 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

3. EWB仿真图

60秒、60分、24小时---- 计数、译码、显示电路

4. 设计原理图

用PROTEL99设计原理图

5. 设计PCB版图

用PROTEL99设计PCB板图

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

指导教师签字： 年 月 日

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摘 要

数字钟是采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。数字钟的精度、稳定度远远超过老式机械钟。在这次设计中，我们采用LED数码管显示时、分、秒，以24小时计时方式。我们先从理论设计论证开始，先用EWB进行数字钟的仿真设计，实现了用NE555定时器组成的无稳态电路产生频率为1Hz的脉冲，然后再用CC4518实现了24、60进制的计数，用 CC4511与数码管实现了对计数输出进行译码与显示，最后结合门电路完成了主板的计数与校准功能。

之后我们根据EWB中已经画好的仿真图用PROTEL99软件进行相应的原理图绘制，在做完封装及检查无误后生成PCB板，即完成了整个电路软件方面的设计工作。

在软件设计工作结束后，我们即开始硬件的焊接工作。先焊接自带秒脉冲信号发生器以及能实现60秒、60分、24时的计数、译码、显示功能的主板电路，然后再焊接具有定点报时功能的扩展板电路。

通过以上过程，即可完成整个多功能数字钟的软件及硬件的设计工作。

关键词：数字钟 进制 CC4518计数器 CC4511译码显示

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第一章 绪论

目 录

1.1数字电子钟的背景………………………………………………6 1.2数字电子钟的意义………………………………………………6 1.3数字电子钟的应用………………………………………………6

第二章 数字钟的基本原理

2.1器件要求…………………………………………………………7 2.2系统工作原理……………………………………………………7 2.3实现功能…………………………………………………………8

第三章 数字钟的设计

3.1方案确定…………………………………………………………9 3.2秒脉冲发生器 3.2.1 555构成的多谐震荡器??????????????????9 3.2.2 555构成的多谐震荡器电路图???????????????10

3.3秒、分、小时计数电路

3.3.1 cc4518功能介绍 ????????????????????10

3.3.2 cc4518构成60、24进制计数单元电路原理?????????错误！未定义书签。

3.4校时电路…………………………………………………………错误！未定义书签。 3.5扩展功能

3.5.1闹时功能????????????????????????错误！未定义书签。

3.5.2定时报时电路??????????????????????错误！未定义书签。

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3.6系统整体仿真图

3.6.1元件清单（见附1）……………………………………………错误！未定义书签。

3.6.2系统整体仿真图（见附2）???………………………………错误！未定义书签。

3.6.3设计原理图（见附3）??????????????????错误！未定义书签。 3.6.4设计PCB版图（见附4、5）??????????????? 20 3.6.5 实际焊接的印刷电路板元件分布图（见附6）…………………22

第四章 性能调试

4.1系统性能测试与功能说明……………………………………15 4.2软件调试问题及解决…………………………………………15

总结?????????????????????????16

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第一章 绪论

1.1数字电子钟的背景

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。 时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。

目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。

单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。

1.2数字电子钟的意义

数字钟是采用数字电路实现对.时,分,秒.数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

1.3数字电子钟的应用

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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、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个

领域。

第二章 数字钟的基本原理

2.1器件要求

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：用555多谐振荡器（用发光二极管作输出显示）

2.2 系统工作原理

工作原理 ：

数字钟电路主要由译码显示器、校准电路、报时电路、时计数、分计数、秒计数器，振荡电路和单次脉冲产生电路组成。其中电路系统由秒脉冲信号发生器、“时”、“分”、“秒”计数器、译码器及显示器、校准电路、整点报时电路组成。秒脉冲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小时的计时。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态通过显示驱动电路，七段显示译码器译码，在经过六位LED七段显示器显示出来。整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一个脉冲信号，然后去触发一音频发生器实现低、高音报时。校准电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的。如图1所示多功能数字钟的组成框图。

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图2-2 多功能数字钟的组成框图

2.3实现功能

采用51单片机系列AT89S51.对时钟进行控制

单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。

（1）开机时，显示12：00：00的时间开始计时； （2）P1.0/AD0控制“秒”的调整，每按一次加1秒； （3）P1.1/AD1控制“分”的调整，每按一次加1分； （4）P1.2/AD2控制“时”的调整，每按一次加1个小时；

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第三节 数字钟的设计

3.1方案确定

图3-1方案确定思想构架

3.2秒脉冲发生器

3.2.1 555构成的多谐震荡器

555芯片介绍

1 GND 2触发 3输出 4复位 5控制电压 6门限(阈值） 7放电 8 Vcc

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3.2.2 555构成多谐震荡器电路图

图2 555构成多谐震荡器电路图

参数计算： f=1HZ R1=428.5KΩ

R2=500KΩ C1=0.01μF C2=1μF T=1s

3.3秒、分、小时计数电路

3.3.1 CC4518功能介绍

用CC4518构成60、24进制计数电路，然后级联组成时、分、秒整体计数电路

图3.3.1 CC4518管脚图

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/xtf5.html