摘 要
本次的硬件综合设计是对我们所学知识的综合运用，独立完成具有一定实用价值的小型系统——数字时钟。
数字时钟是一种用数字技术实现是、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，具有更长的使用寿命，能被更好的广泛运用。数字时钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。
数字时钟系统的主要功能：
（1）通过液晶显示器显示时分秒，具有时分校准、整点报时和加点自检功能；
（2）整点报时通过光和声音两种情况报警；
（3）时钟信号有主用时钟电路提供；
（4）时钟校准由键盘完成；
（5）系统在丢电的情况下不影响时钟的运行。
系统运用到的硬件资源：单片机核心系统（AT89S52）、实时时钟（DS1307）、TD0273D01七段LCD（HT1621B驱动）、NTC测量电路（NE555）、USB通信和供电电路（ CH372）、LED指示灯、键盘、蜂鸣器等。
首先，我们通过基本的焊接技能训练，掌握LCD Exam实验板的硬件原理，进行PCB线路板的设计，将运用到的硬件进行组装和焊接，通过硬件调试。
接着，根据所设计数字时钟的功能要求进行软件的总体结构设计、软件的具体实现并仿真调试。
最后，进行程序固化、系统的调试和维护，最终完成整个系统的设计，提交课程设计报告。
此系统的设计是我们了解采用控制产品开发的全部过程，掌握专用计算机系统的软硬件设计过程、方法及实现，为以后设计和工作打下良好基础。
关键词：数字时钟 DS1307 单片机
目 录
摘要
一、总体结构
二、硬件设计原理
1、时钟模块
2．核心模块
3．显示及驱动模块
4．其他电路
（1）蜂鸣器
（2）POWER LED指示灯
（3）键盘（4键）
（4）电阻
（5）电容
三、软件总体结构
四、软件具体实现
1．系统初始化
2．报警部分
3．显示程序
4．CPU读流程
5．HT1621的一个字节的写过程
6．DS1307的一个字节写的过程
7．DS1307的一个字节读的过程
五、调试和故障排除
1．焊接测试
2．程序调试
六、结束语
七、参考文献
八、附录
数字时钟 电子时钟毕业设计 全路面起重机
玉米脱粒机的设计
毕业设计 连杆孔研磨装置设计
毕业设计 硅胶(RB)手机按键模具分析与制作
注射器盖毕业课程设计说明书
旁承上平面与下心盘上平面垂直距离检测装置的设计
毕业论文 拉线套注射模设计
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1. EDA教学实验设计实例——电子秒表电路的设计 被引次数:1次
艾明晶 金惠华 文献来自:仪器仪表学报 2001年 第S2期
MAX+PLUS开发系统本文详细介绍了一个 EDA教学实验的设计实例——电子秒表电路的设计。作者采用顶层图形设计的思想 ,对电子秒表电路的核心芯片——计时控制芯片进行设计 ,并介绍了在设计中所解决的各个关键问题。本文使用目前流行的一种 EDA软件平台——美国 Altera公司的 M ...
2. EDA教学实验设计实例——电子秒表电路的设计
艾明晶 金惠华 文献来自:中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集(下) 2001年 第总第期
北京 100083本文详细介绍了一个EDA教学实验的设计实例——电子秒表电路的设计。作者采用顶层图形设计的思想,对电子秒表电路的核心芯片——计时控制芯片进行设计,并介绍了在设计中所解决的各个关键问题。本文使用目前流行的一种EDA软件平台——美国Altera公司的MAX+PL ...
3. 风扇电子定时器设计一例
仇德明 潘裕明 文献来自:家电科技 1987年 第03期
秒表:金雀电子秒表,上海手 表五厂产 现将以上5个样机试验结果进行分析,以便对本电路按理论计算式所得的定时时间T的置信度作一讨论:由于影响T的因素较多,如电容漏电流的离散性、不稳定性、门电路闭值电平vT。的差异 ... 本文介绍一种以数字电路为主兼顾成本与质量两者关系的三小时电子定时电路,具有一定的实用性。 ...
4. 实用多功能电子时钟设计 被引次数:1次
翟玉文 徐宏亮 艾学忠 王庆伟 赵岩 文献来自:吉林化工学院学报 2001年 第01期
通过按键可进行电子时钟与电子秒表功能的切换 ,可对电子时钟的显示内容、时间对时、闹钟定时等功能进行设定和对电子秒表开始计时、暂?... 动态显示介绍一种以AT89C5 1单片机为核心的实用多功能电子时钟设计 .该时钟具有年、月、日、星期、时、分、秒显示和整点音乐报时及定时闹钟等功能 ,也可作电子秒表使?...
5. 数字秒表的实验设计
邹华 文献来自:潍坊教育学院学报 1997年 第01期
、(图二J这样整个数字秒表就设计出来了。从电路图上可以看出,所用器件都比较简单,除有一定实用价值外,作为一个学生实验来做,既可系统地巩固所学知识,又有利于理论联系实际,实践证明,效果很好。39数字秒表的实验设计@邹华<正>秒表是一种 ...
6. 简易电子钟的设计
王韧 俞斌 文献来自:电子世界 2005年 第07期
仅通过程序设计,即可为电子钟增加年、月、日、星期以及闹铃、秒表等功能。◆图4图5图6图7简易电子钟的设计@王韧$湖南工学院电气与信息工程系 @俞斌$湖南工学院电气与信息工程?...
7. 用电子秒表取代打点计时器
朱成标 文献来自:物理实验 1995年 第03期
连接外接微动开关的引线aa'与bb'和电子秒表的连接方法如图2所示.aa'与相连的开关ANI、KZ相当于电子秒表按钮M,对电子秒表有复位/中间计时的控制作用 ... 电子秒表即可获得相应的计时控制信号.二、电子秒表的实验计时方法电子秒表用于实验计时有三种计时方法,即同步计时、中途一次计时、中途二物理实验第15卷第8期次计时 ...
8. 语音智能电子体温计设计
支长义 程志平 焦留成 文献来自:微计算机信息 2007年 第07期
450002河南郑州$郑州大学电气工程学院根据设计要求,以SPCE061A新型单片机为基础,通过对温度采样信号分析研究,给出了语音智能电子体温计设计电路,测试结果表明,该电路较为理想。SPCE061A单片机 ...
9. 电子秒表自动计时的研究
谢志堃 文献来自:绍兴文理学院学报 2004年 第10期
并用这个信号去控制电子秒表的触发端,以实现电子秒表自动起、停的计时功能.1电子秒表的自动计时研究 电子秒表具有分段计时的功能,因此可以用来测量运动物体经过某段距离的时间间隔 ... 通过对电子秒表的研究发现,从电子秒表的触发方式来看,只需对计时触发端提供一个电压就可以对电子秒表加以控制,实现自动计时的功能 ...
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目 录 中英文摘要，关键词………….....1 一，中英文摘要，关键词 前言……………………………….2 二，前言 原理框图………………………….3 三，原理框图 毕业设计主要结构 结构……………….3 四，毕业设计主要结构 4．1，时基信号 ． ，时基信号…………………….3 4．2，分频器件 CD4040………….10 ． ， 4．3，可逆计数器 CD40110……...15 ． ， 4．4，置数开关 ． ，置数开关……………………20 4．5，控制门 ． ，控制门………………………20 4．6，执行电路 ． ，执行电路……………………21 毕业设计详细电路图 五，毕业设计详细电路图……………23 详细原理解释……………………24 六，详细原理解释 焊接与调试………………………25 七，焊接与调试 结论………………………………26 八，结论 参考文献…………………………27 九，参考文献 中英文关键字，摘要： 一， 中英文关键字，摘要： 逆计时数显定时器的设计 [摘要] 本文介绍了一种电子定时器．定时时间用数字显示．并进行逆计数．当 摘要] 计数器显示为 “ 0 ” 时．控制器会自动切断或打开用电器的电源， 定时时间 范围 1～ 990分钟。该定时器可替代目前一些家用电器中的机械定时器。 倒计时时定时器的用途很广泛，它可以用作定时器，控制被定时的电器，实现 定时开或者定时关，在定时的过程中，随时显示剩余时间， 它还可以用作倒计 时计数器。由三位数码管直观显示倒计时计数状态。 关键词： 关键词：电子定时器,数字显示,倒计时作者：高剑夫 指导老师：朱永乐 [Abstract] [Abstract] This article introduced one kind of electronic timer. Fixed the time is demonstrated with the digit. And carried on ploting the number. When the counter is demonstrated “0”, The controller automatic turnoff or opens with power source of electric appliance,the range of fixed time is 1~ 990 minutes.This timer may substitute some mechanical timer of domestic electric appliances in the present. The use of the count down timer is very widespread, it can be used as the timer,which controls the electric appliance what be fixed time, realizes fixed time opened or closed, in the process of fixed time, momentarily demonstrates the surplus time, it can be also used as the countdown counter. Display the condition of the countdown immediately by three nixietube. Key word: electronic timer ,digit demonstration，countdown Written by Jianfu Gao Supervised by Yongle Zhu 二， 前言计数器是最常用的时序电路之一，他们不仅可用于对脉冲进行计数，还可以用 于分频，定时，产生节拍脉冲以及其他时序信号。计数器的种类不胜枚举，按照 编码分类可以分成：二进制码计数器，BCD（二——十进制）计数器，循环码计 数器。文章中涉及到的计数器是十进制的。 可逆计数器又称作加／减计数器。是计数器的一个重要组成部分，除了一些专 用的大规模可逆计数器具有符号框功能， 中规模可逆计数器一般是不具备极性符 号功能的。 因此用无符号的中小规模可逆计数器设计带符号的可逆计数器显得尤 为必要．一般完成这一转换需增加三个单元电路。①符号寄存器和符号显示驱动 器 用于寄存和驱动计数状态的极性符号。②清零电路，在计数器的计数状态+0 和 -0 相互转换时，它使计数器清零。③控制门电路。在可逆计数器的极性符号 控制下， 它使正计数状态时的增加时钟脉冲和城小时钟脉冲分别变成负计数状态 时的减小时钟脉冲和增加时钟脉冲。 我们这篇论文写的逆计时数显定时器是在以电子技术（数字部分）该教材基础 上写成的。它主要由：时基信号，分频器，可逆计数器，控制门，置数开关，执 行电路组成。这种电子定时器定时时间用数字显示，并进行逆计数。当计数器显 示为 “ 0 ” 时．控制器会自动切断或打开用电器的电源， 定时时间范围 1～ 990 分钟，LED 数码管显示运行过程。为了更好的理解该电路的设计原理，文章 中详细解释了构成该电子定时器的每个构成部分。 这种采用常规 CMOS 数字集成电路的定时器，电路原理简单，使用方便，适 用于家用电器及工业设备的定时控制，故值得电子爱好者业余制作。 三，原理框图： 原理框图： 数码管 可逆计 数器 控制门 执行电路 置数 开关 分频器 被控电路 时基信号 四，毕业设计主要结构 4．1 时基信号 ． 图中 VD1、Rl～R3、D1、D2 等组成时基信号产生电路。 VD1 以及下文中的 VD2，VD9，VD16 都是 1N4001 1N4001 的特征有： 低的反向漏电流 较强的正向浪涌承受能力 高温焊接保证 引线可承受 5 磅 (2.3kg) 拉力 它的极限值和温度特性 TA = 25℃ 符号 最 大 可 重 复 峰 值 VRRM 反向电压 最大均方根电压 VRMS 最 大 直 流 阻 断 电 VDC 压 最 大 正 向 平 均 整 IF(AV) 流电流 峰 值 正 向 浪 涌 电 IFSM 流 8.3ms 单一 正 弦半波 最 大 反 向 峰 值 电 IR(AV) 流 典型热阻 RθJA 工 作 结 温 和 存 储 Tj, TSTG 温度 电特性 TA = 25℃ 符号 最大正向电压 IF = VF 1.0A 最大反向电流 IR TA= 25℃ TA=100℃ 见下表 50 35 50 1.0 30 单位 V V V A A 30 65 -50 --- +150 ?A ℃/W ℃ 1.1 单位 V ?A 5.0 100 典型结电容 VR = Cj 15 pF 4.0V, f = 1MHz 时基信号取交流电的 50HZ 信号。电源变压器次级输出的交流电压经 VD1 半 波整流后在 R1 上产生 50HZ 的脉冲直流电。 图中 D1，D2 是 CD4069------六反相器 CD4069 提供了14 引线多层陶瓷双列直插（D）、熔封陶瓷双列直插（J）、塑 料双列直插（P）和陶瓷片状载体（C）4 种封装形式。 推荐工作条件： 电源电压范围…………3V～15V 输入电压范围…………0V～VDD 工作温度范围 M类…………－55℃～125℃ E 类………….－40℃～85℃ 极限值： 电源电压…...－0.5V～18V 输入电压……－0.5V~VDD+0.5V 输入电流…………….±10mA 储存温度…………－65℃～150℃ 引出端符号： 1A～6A 数据输入端 VCC 正电源 Vss 地 1Y～6Y 数据输入端 逻辑符号： 引出端排列（俯视） 逻辑表达式： Y＝ A 逻辑图： 由点 1 输出的脉冲信号经 D1，D2 等组成的施密特触发器整形后在点 2 输出 50HZ 的矩形脉冲信号，供分频器作时钟信号。 施密特触发器特点 施密特触发器与其说是“触发器”，不如说是具有滞后特性的数字传输门， 其特点有二： 1．输入电平的阈值电压由低到高为 ，由高到低为 ，且 ＞ ， 为负 输出的变化滞后于输入，形成回环。我们将称 向阈值电压，二者的差值称为回差。 为正向阈值电压， 称 2．与双稳态触发器和单稳态触发器不同，施密特触发器属于“电平触发”型 电路，不依赖于边沿陡峭的脉冲。 下图是施密特发器的电压传输特性，图 (a) 是反相传输特性，图 (b) 是同相传 输特性。 二、由反相器构成的施密特触发器 1．反相器构成的施密特触发器的电路结构 将两级反相器串接起来，同时通过分压电阻把输出端的电压反馈到输入端，就构 成了图所示的施密特触发器。 （a）电路 (b) 图形符号 2．反相器构成的施密特触发器的工作原理 G1，G2 为 CD4069 反相器，门电路的阈值电压为：VTH=1/2VDD，且 R1<R2VI=0 时，VO=VOL≈ 0，VI' ≈ 0 当 VI 从 0 逐渐升高到使得 VI ’ = VTH 时,电路发生正 反馈,如图所 电路状态迅速转换为 Vo=VOH ≈ VDD 当 VI 从 0 逐渐升高到使得 VI ’= VTH 时,电 路发生正反馈,如图所示: 电路状态迅速转换为 Vo=VOH ≈ VDD 正向阈值电压： VI 上升过程中电路状态发生 转换时对应的输入电平正向阈值电压：VT+ =（1+R1/R2）VTH 当 VI 从 VDD 逐渐下 降到使得 VI ’= VTH 时,电路发生正反馈,如图所示： 电路状态迅速转换为 Vo=VOL ≈ 0 负向阈值电压： VI 下降过程中电路状态发生转 换时对应的输入电平负向阈值电压：VT-=（1-R1/R2）VTH 电压传输特性曲线： (a)同相输出 (b) 反相输出 图 电路的电压传输特性 回差电压： 定义回差电压 ：VT=VT+— VT通过改变 R1 和 R2 的比值，可以调节 VT+、 VT-和回差电压的大小，但 R1 必须小 于 R2，否则电路将进入自锁状态，不能正常工作。 三、施密特触发器的应用 1.用于波形变换: 将边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。 图 施密特触发器的应用于波形变换 2.脉冲整形： 在数字系统中，矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变。 3.脉冲鉴幅： 可在输入的一系列幅度各异的脉冲信号中选出幅度大于某一定值的脉冲输 出。 4．2 分频器 分频器由电路CD4040等组成。CD4040为12个D触发器串联的12级二进制计数 器。 l2位的输出端分别为Q1、Q2、? ?Q12。 把二进制计数器作成分频系数为M 的分频器，也就是说让满M 个脉冲输出一个脉冲。 这十脉冲还要把各级计数器 再次清零，以便重新计数。 图中CC4040 是12 位二进制串行计数器。所有的计数器为主从触发器。计 数器在时钟下降沿进行计数。CR 为高电平时，对计数器进行清零。由于在时钟 输入端使用斯密特触发器， 对脉冲上升和下降时间无限制， 所有输入和输出均经 过缓冲。 CC4040 提供了16 引线多层陶瓷双列直插（D）、熔封陶瓷双列直插（J）、 塑料双列直插（P）和陶瓷片状载体（C）4 种封装形式。 引出端符号： CP 时钟输入端 CR 清除端 Q0～Q11 计数器脉冲输出端 VDD 正电源 Vss 地 推荐工作条件： 电源电压范围…………3V～15V 输入电压范围…………0V～VDD 工作温度范围 M 类…………－55℃～125℃ E 类………….－40℃～85℃ 极限值： 电源电压…...－0.5V～18V 输入电压……－0.5V~VDD+0.5V 输入电流…………….±10mA 储存稳定…………－65℃～150℃ 逻辑符号： 引出端排列（俯视） 功能表： 逻辑图： 静态特性：参数 VO （V） VOL 输出低 电平电压 （最大） VOH 输出 高 电平电压 （最小） VIL输入 低电 平电压 （最大） VIH 输入 高 电平电压 （最小） IOH 输出 高电 平电流 （最小） IOL 输出 低电 平电流 （最小） II 输入电 流 IDD 电源 电 流 （最大） 测试条件 VI （V） 5/0 10/0 15/0 5/0 10/0 15/0 VDD （V） 5.0 10.0 15.0 5.0 10.0 15.0 5.0 10.0 15.0 5.0 10.0 15.0 5.0 5.0 10.0 15.0 5.0 10.0 15.0 15.0 5.0 10.0 15.0 规范值 -55℃ 0.05 -40℃ 25℃ 85℃ 125 ℃ 单位 V 4.95 9.95 14.95 1.5 3.0 4.0 3.5 7.0 11.0 -2.0 -0.64 -1.6 -4.2 0.64 1.6 4.2 ±0.1 5.0 10.0 15.0 5.0 10.0 20.0 -1.8 -0.61 -1.5 -4.0 0.61 1.5 4.0 -1.6 -0.51 -1.3 -3.4 0.51 1.3 3.4 -1.3 -0.42 -1.1 -2.8 0.42 1.1 2.8 ±1.0 150.0 300.0 600.0 -1.15 -0.36 - 0.9 -2.4 0.36 0.9 2.4 V 0.5/4.5 1.0/9.0 1.5/13.5 4.5/0.5 9.0/1.0 13.5/1.5 2.5 4.6 9.5 13.5 0.4 0.5 1.5 - V - V 5/0 5/0 10/0 15/0 5/0 10/0 15/0 15/0 5/0 10/0 15/0 mA mA μA μA 动态工作条件（TA＝25℃）：参数 规范值 VDD＝5V 最小 fcp CP 频率 tw CP 脉 冲宽度 tw CR 脉 冲宽度 tRE CR 撤离时间 tr 、tf CP 上升或下 降时间 140 200 350 无限制 最大 3.5 VDD＝10V 最小 60 80 150 最大 8.0 40 60 100 VDD＝15V 最小 最大 12.0 MHz Ns Ns Ns Μs 单位 动态特性（TA＝25℃）： 参数 测试条件 VDD （V） 规范值最小 最大 单位 CP 操作 tPLH、tPHL 传输 延迟时间 CP →Q0 Qn →Qn＋1 CL＝50pF RL＝200k tr＝20ns tf＝20ns 5.0 10.0 15.0 5.0 10.0 15.0 5.0 10.0 15.0 5.0 10.0 15.0 5.0 10.0 15.0 5.0 10.0 15.0 - - 360 160 130 200 80 60 200 100 80 - Ns - tTLH、tTHL 输出转换时间 - Ns fcp CP 频率 3.5 8.0 12.0 - MHz tw CP 脉冲宽度 140 60 40 Ns tr、tf CP 上升或下降时 间 CI 输入电容 （任一输入端） CR 操作 无限制 Μs - 7.5 pF tPHL 传输 延迟 时间 时间 CR→Q 5.0 10.0 15.0 5.0 10.0 15.0 5.0 10.0 15.0 - 280 120 100 200 80 60 350 150 100 Ns tw CR 脉冲宽度 - tRE CR 撤离时间 这里要把50Hz的脉冲信号通过分频器分频后得到周期为1分钟的脉冲信号，分 频系数M =50×60=3000．就是要用二进制计数器搭成分频系数为3000的分频器。 电路中用二极管VD3～ VD8， 电阻R4组成的 “与” 门电路从计数器的输出Q1～ Ql2 中检测出时钟数M ， 3000个时钟脉冲对应于Q4=8， Q5=16， Q6=32， Q8=128， Q9=256， Q10=512及Q12=2048。 这些输出均为高电平 “1” 即8+16+32+128+256+2048=3000 ， 时，点3输出一个脉冲，同时经R4送入CD4040的置零端R，使其复位。 二极管 VD3～ VD8 是六个 1N4148 1N4148的特征是： 反向漏电流小 开关速度快 最大功率耗散500mW 高稳定性和可靠性 4．3可逆计数器 可逆计数器由三个CD40110组成 CD40110 为十进制可逆计数器/锁存器/译码器/驱动器，具有加减计数，计 数器状态锁存，七段显示译码输出等功能。CD40110 有2 个计数时钟输入端CPU 和CPD 分别用作加计数时钟输入和减计数时钟输入。 由于电路内部有一个时钟信 号预处理逻辑，因此当一个时钟输入端计数工作时，另一个时钟输入端可以是任 意状态。 CD40110 的进位输出CO 和借位输出BO 一般为高电平，当计数器从0～9 时， BO 输出负脉冲；从9～0 时CO 输出负脉冲。在多片级联时，只需要将CO 和 BO分别接至下级CD40110 的CPU 和CPD 端，就可组成多位计数器。计数器作加 法计数时每计满l0个数后其输出一个脉冲：Qb0 为借位输出端．计数器作减法计 数时每计满10个数后其输出一个脉冲， 把Qc0 、 Qb0分别和上一位的CPU， D 相 CP 连可组成多级可逆计数器 引出端符号： BO 借位输出端 CO 进位输出端 CPd 减计数器时钟输入端 CPu 加计数器时钟输入端 CR 清除端 /CT 计数允许端 /LE 锁存器预置端 VDD 正电源 Vss 地 Ya~6g 锁存译码输出端 引出端排列： 逻辑图 静态特性： 参数 测试条件 IOH (m A) VOL 输出 低 电平 电压 （ 最 大） VOH 输出 － VO （V） － VI （V ） 5/0 10/0 15/0 VDD （V ） 5.0 10.0 15.0 规范值 -55℃ -40℃ 25℃ 85℃ 125℃ 单 位 V 0.05 － － 5/0 10/0 5.0 10.0 4.95 9.95 V 高 电平 电压 （ 最 小） VIL 输出 低 电平 电压 （ 最 大） VIH 输出 高 电平 电压 （ 最 小） IOL 输 出低 电 平电 流 （ 最 小） II 输 入 电 流 IDD 电源 电 流 （ 最 大） VOH 输出 驱 动电 压 （ 典 型） － 0.5/4.5 1.0/9.0 1.5/13.5 15/0 15.0 14.95 － 5.0 10.0 15.0 1.5 3.0 4.0 V － 4.5/0.5 9.0/1.0 13.5/1.5 － 5.0 10.0 15.0 3.5 7.0 11.0 V － 0.4 0.5 1.5 5/0 10/0 15/0 5.0 10.0 15.0 0.64 1.6 4.2 0.61 1.5 4.0 0.51 1.3 3.4 0.42 1.1 2.8 0.36 0.9 2.4 mA － － 15/0 15.0 ±0.1 ±1.0 μA － － 5/0 10/0 15/0 5.0 10.0 15.0 5.0 10.0 20.0 5.0 10.0 20.0 150.0 300.0 600.0 μA 0 10 25 0 10 25 0 10 25 － － 5.0 5.0 5.0 10.0 10.0 10.0 15.0 15.0 15.0 － 4.55 4.13 3.64 9.55 9.25 8.85 14.55 14.21 13.90 － V － － － － － － － － CD401l0的7个输出端a～g分别和LED共阴极数码管a～z端对应相连，数码管 即可显示计数器所计的数值 4．4 置数开关 s1、s2是置数开关，将时钟脉冲送到IC3的加法计数输出端，按动sl或s2即可将 IC3～IC5所组成的计数器达到预定的数值．s1为快调按钮，按下 S1时时钟脉冲 频率为50Hz；s2为慢调按钮．按下 s2时．时钟频率为2 5／l6Hz S3为计数器的置零开关。 S1～S3选用小型按钮开关。 4．5 控制门 D3～D6、VD9～VD15等组成控制门。 当IC3的减法输入端输入每分钟1个的计时脉冲时，计数器作减法计数。控制门的 作用是：当LED数码管显示“000”时，、可封住计时脉冲使计数器维持在此状态 不变．并通过执行机构使用电器打开或关闭。 为了达到上述目的．必须对IC3～IC5的7段输出进行译码．即当数显为 “000” 时 使 ④ 为高电平“1” ，从而由VD9、R6组成的“或” 门把减法计数输入端 封住，减法计数被禁止，计数器被维持在 “000” 状态．除非重新按动S1和S2。 经分析发现：CD40110显示“0”时．其f为高电平“ l”．g为低电平“ 0”．而 且f为高电平1、g为低电平“ 0” 时显示的数字唯一可能是0．因此f 、g为显示 0的特征笔划， F4～F6为非门，当f为高电平“ 1”时．其输出为低电平 0” 这 样．当IC3～IC5的f为高电平“ 1”时．g为低电平“?0 ”时．由VD10～VD15、 R9组成的“或”门 输出低电平．从而点④输出高电平。 4．6 执行电路 执行电路由VT1，非门3及S4等组成。 VT19013的特征： 最大耗散功率：Pcm = 0.625 W 最大集电极电流：Icm = 0.5 A 集电极-基极击穿电压：Vcbo = 45 V 电特性 （环境温度 25 ℃）参数 集 电 极-基 极 击 穿 电 压 集 电 极-发 射 极 击 穿 电压 发 射 极-基 极 击 穿 电 压 集 电 极-基 极 截 符号 Vcbo 测试条件 Ic = 100μA,Ie=0 最 小 典 型 最 大 单位 值 值 值 45 V Vceo Ic=0.1mA,Ib=0 25 V Vebo Ie=100μA,Ic=0 5 V Icbo Vcb=40V, Ie=0 0.1 μA 止 电 流 集 电 极-发 射 极 截 止 电流 发 射 极-基 极 截 止 电 流 直 流 电 流 增益 集 电 极-发 射 极 饱 和 压降 基极发 射 极 饱 和 压 降 基极发 射 极 正 向 电 压 特 征 频率 Hf1分类 档次 范围 Iceo Vce=20V,Ib=0 0.1 μA Iebo Veb=5V,Ic=0 0.1 μA Hfe1 Hfe2 Vce=1V,Ic=50mA Vce=1V,Ic=500mA 64 40 300 Vce(sat) Ic=500mA,Ib=50mA 0.6 V Vbe(sat) Ic=500mA,Ib=50mA 1.2 V Vbe Ie=100mA 1.4 V Ft Ved=6V,Ic=20mA,f=30MHz 150 MHz D 64-91 E 78-112 F 96-135 G 112-166 H 144-220 I 190-300 S4为继电器吸合状态的选择开关，当开关s4置于1时，继电器K 定时释放．关断 用电器电源；当开关s4置于2时．继电器K 定时吸合．接通用电器电源。继电器K 选用额定工作电压为1.2V、触点负荷为220V×3A以上的继电器．如JQX-4F等。 总电路图，S4 应选用有自锁装置的按钮开关。 五，毕业设计详细原理图 六，详细原理解释电路中的R1-R3，VD1及非门1，2组成时基信号产生电路。电路变压器次级输出 的交流电压经VD1半波整流后，在R1上产生50HZ的脉冲信号，该信号经非门1，2 组成的施密特触发器整形后，由非门2输出50HZ的方波信号，供分频器作时钟信 号。 分频器由IC2 CD4040组成，CD4040是一个12级二进制计数器。IC2的12为输出 端分别为Q1，Q2..Q12。把二进制计数器作为分频器系数为M的分频器，就要求计 数器在计满M个脉冲时输出一个脉冲，而这个脉冲还要把各级计数器再次清零。 电路中要求把50HZ的时钟信号经分频得到周期为1分钟的脉冲信号，其分频系 数M=50*60=3000。二极管VD3-VD8，R4组成与门电路，它可以从IC2输出端检测出 始终脉冲数M。3000个始终脉冲对应于Q4=8，Q5=16，Q6=32，Q8=128，Q9=256， Q10=512 及 Q12=2048 ， 这 些 输 出 端 全 部 为 高 电 平 ， 即 8+16+32+128+256+512+2048=3000时，在A点输出一个脉冲，同时经R5送入IC2的 置零端R，使其复位。 可逆计数器是由三个CD40110（IC2，IC3，IC4）组成的。CD40110是一块集计 数，译码，锁存及驱动为一体的集成电路。CPU为加法输入端，当有脉冲输入时， 计数器做加法计数；CPD为减法输入端，当有脉冲输入时，计数器做减法计数。 QCO为进位端，计数器在做加法计数时，每计满10个数后输出一个脉冲。QBO为借 位输出端，计数器在做减法计数时，每计满10个数后输出一个脉冲。把QCO，QBO 分别和上一位的CPU，CPD相连，可组成多级可逆计数器。 CD40110的7个输出端a-g分别和LED共阴级数码管的a-g端连接，以显示计数器 所计的数值。 开关S1，S2是置数开关，可将时钟脉冲送到IC3的CPU端，按动S1或者S2便可使 IC3-IC5所组成的计数器达到预定的数值。开关S1为快调按钮，按下S1时，时钟 频率为50HZ；开关S2为慢调按钮，按下S2时，时钟频率为25/16HZ。 非门3-非门6，VD9-VD15组成控制门。当IC3的CPD端每分钟输入一个计时脉冲 时，计数器做减法计数。控制门的作用是：当三位LED数码管显示“000”时，可 封住计时脉冲，使计时器维持此状态不变，并通过执行电路使被控制电器的电源 打开或者关闭。 为了达到上述目的，必须对IC3-IC5的输出进行译码，即当数显为“000”时， 使B点为高电平， 从而使VD9及R6组成的或门把减法计数端封住， 减法计数被禁止。 当CD40110的f端为高电平， g端为低电平时， 数码管显示为 “0” 这样， 。 在IC2-IC5 的f端为高电平，非门4-非门6的输出端为低电平，此时由VD10-VD15，R9组成的 或门输出低电平，从而使B点为高电平，该电平加在IC3的CPD端，使计数器停止 计数。 执行电路由VT1，非门3及S4等组成。S4为继电器吸合状态的选择开关，当S4 置于1位置时，继电器K1定时释放；当S4置于2位置时，继电器K1定时吸合。继电 器K1的触点K1的触点K1-1的控制使用电器供电电源的接通与关断。 七，焊接与调试 7.1焊接方面 在焊接之前， 先要做好一系列的准备： 1.准备好焊锡丝， 助焊剂， 调温电烙铁， 用于各种连线， 安装线， 屏蔽线的导线。 2.按电路板尺寸对元件进行弯脚及整形， 元件型号及数值应放在可见的位置。 在焊接操作时，先调节电烙铁的温度到350摄氏度，将插好元件的电路板焊接 面朝上，左手拿焊锡丝，右手持电烙铁，使烙铁头贴着元件的引线加热，使焊锡 丝在高温下熔化， 沿着引线向下流动， 直至充满焊孔并覆盖引线周围的金属部分， 撤去焊锡丝并沿着引线向上方提拉烙铁头，形成像水滴一样光亮的焊点。焊接速 度要快， 一般不超过3S， 以免损坏元件。 由于引线的粗细不同， 焊孔的大小不同， 如一次未焊好， 等冷却后再焊。 焊接顺序： 先焊细导线和小型元件， 后焊晶体管， 集成块，最后焊接体积较大较重的元件。 7.2电路的调试 一、调试方法： 1，分块调试法。把总体电路安装按功能分为若干个模块，对每个模块分别进行 调试。一块一块地进行，逐步扩大调试范围，最后完成总调试。方法有两种：一 种边安装边调试，即按信号流向组装一模块就调试一模块，然后再继续组装其他 模块。另一种是整体电路一次组装完毕后，再分块调试。其优点：问题出现的范 围小，可及时发现，易于解决。 2， 整体调整法，此方法是把整个电路组装完毕后，不进行分块调试，实行一次 性总调。 二、调试步骤： 1，通电前检查。特别注意电源是否接错，电源与地是否有短接，二极管方向和 电解电容的极性是否接反，集成电路和晶体管的引脚是否接错。 2，通电检查。一定是调试好所需要的电源电压数值，然后才能给电路接通电源。 电源一经接通，不要急于用仪器观测波形和数据，而是要观察是否有异常现象， 如冒烟、异常气味、放电的声光、元器件发烫等。若有，应及时关闭电源，待排 除故障后才可以接通电源。 3， 块调试。 按调试要求测试性能指标和观察波形。 调试顺序按信号的流向进行， 这样可以把前面调试通过的输出信号作为后一级的输入信号， 为最后的整机联调 创造条件。 4， 整机调试 八，结论 九，参考文献 [1] 周长源 [2] 《电路理论基础》 高等教育出版社 L298 L297 英文应用笔记 2003.2 [3] 庚华光 《电子技术基础》 数字部分 [5] 梁德厚 《数字电子技术及应用》 机械工业出版社 [6] 何筱平. 高效步进电机[J]. 微特电机 , 1983.2
