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1、 电气与电子信息工程学院电气与电子信息工程学院电子技术课程设计电子技术课程设计设计题目：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：专业班级： 11 级电气工程及其自动化（三）班 学学 号：号： 2011402203 姓姓 名：名： 指导教师：指导教师： 南光群 黄红霞 设计时间：设计时间： 2013.6.4 设计地点：设计地点： K3204 课程设计任务书课程设计任务书2012 2013 学年第 2 学期学生姓名：学生姓名： 专业班级：专业班级：1111 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 3 3 班班 指导教师：指导教师：南光群、黄红霞南光群、黄红霞 工作部门：工作部门：
2、基础教研室基础教研室 一、课程设计题目一、课程设计题目 直流稳压电源的设计/数字钟的设计二、课程设计内容二、课程设计内容（含技术指标）1 直流稳压电源的设计输入电压：220V10%、50Hz输出电压：5V输出电流：1A电压调整率：7mV(测试条件：IO=500mA)电流调整率：25mV(测试条件：10mAIO1.5A)2数字钟的设计设计一个有时、分、秒显示且有时间校正功能的电子时钟。时、分、秒分别用两位数码管显示。最大计时时间为 23 时 59 分 59 秒。三、进度安排三、进度安排序号序号设计内容设计内容所用时间所用时间1布置任务，查阅资料及调研。2 天2设计方案拟定，绘制电路图。2 天3焊
3、接、组装调试4 天4答辩、撰写设计报告书2 天合 计10 天四、基本要求四、基本要求1根据设计内容拟定设计方案，绘制出设计电路图并在 PCB/万能板上完成电路的安装，焊接和调试工作。2撰写设计报告书。教研室主任签名：黄丛生教研室主任签名：黄丛生 2013 年 4 月 25 日1 1、方案设计与论证方案设计与论证1.11.1 直流稳压电源的设计直流稳压电源的设计方案一：采用 9v 集成电池。该电池体积较小，轻巧，但电池所提供的电流 小，同时随着时间的延长，会导致电压不稳定，不能够提供一个稳定的电压。 方案二：采用变压器变压。将 220V 的交流电通过变压器变压，再经过整流、 滤波、稳压，产生一个
4、稳定的电压，同时能够长时间供电。 通过以上两种方案的比较，故选方案二。1.1.11.1.1 直流稳压电源的原理框图直流稳压电源的原理框图电电源源变变压压滤滤波波电电路路稳稳压压电电路路整整流流电电路路220V直直流流电电源源1.1.21.1.2 整流电路整流电路图图 1 1 桥式整流电路桥式整流电路1.1.31.1.3 滤波电路滤波电路图图 2 2 滤波电路滤波电路1.1.41.1.4 三端集成稳压器三端集成稳压器图图 3 3 三端集成稳压器电路三端集成稳压器电路1.1.51.1.5 直流稳压电源的原理图及说明直流稳压电源的原理图及说明直流稳压电源的工作原理为是通过变压器将 220V 交流电降
5、到到 9V，然后将 变压后的交流电通过整流桥整流，再经过电容的滤波和 LM7805 三端稳压芯片的 稳压，将 9V 的交流电转变为 5V 的直流电后，再经过电容的滤波、阻尼，将电 压输出。其工作原理图如下：图图 4 4 直流稳压电源原理图直流稳压电源原理图1.21.2 数字钟的设计数字钟的设计1.2.11.2.1 数字钟原理框图数字钟原理框图译码显示译码显示24进制 时计数器60进制 秒计数器60进制 分计数器校时电路校分电路555多谢振荡器分频器译码显示1.2.21.2.2 数字钟工作原理概述数字钟工作原理概述数字电子钟是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。它由振荡器、分配器、计 数
6、器、译码器和显示器电路组成。振荡器产生的时钟信号经过分频器形成秒脉冲信号，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，分计数器电路计满 60 后触发时计数器电路，当 计满 24 小时后又开始下一轮的循环计数。通过校时电路可以对分和时进行校时，且计时过 程具有报时功能，当时间到达整点前 10 秒开始，蜂鸣器 1 秒响 1 秒停地响 5 次。主电路系 统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路 组成。秒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
7、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 小时的累计。 一脉冲信号，然后去触发一音频发生器实现报时。总设计框架如上图所示。由上图的总体结构图可知，该设计大概可以分部分：秒脉冲产生部分、计数部分、显示部分、校时部分。在秒脉冲产生部分中，可以用振荡器或者 555 定时器予以实现，为了保证准确性，优先选用
8、振荡器，但是由于个人技术问题，我们选用了 555 定时器来产生秒脉冲；在计数电路中，我们采用 CD4518 计数器，4518 为双 BCD 同步加法计数器。在显示部分，我们采用 CD4511 芯片结合数码管来实现。最后的校时部分用四 2 输入与非门的CD4011 芯片结合瓷片电容来完成。1.2.31.2.3 数字钟各部分电路工作原理数字钟各部分电路工作原理秒脉冲发生器秒脉冲发生器振荡器是数字钟的核心部分。振荡器的稳定性及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，一般来说 555 产生出来的秒脉冲不太稳定，但是由于某种原因，本实验采用 555 定时器。其中要求 R1 为 168K、 R2 为 68
9、K 的电阻， C1 为 4.7F、C2 为 0.01F 的电容，Vcc 为+5V 电源,GND 接地。如下图 5 所示：图图 5 5 秒脉冲信号发生器电路图秒脉冲信号发生器电路图“脉冲信号发生器”是采用“555”定时器，555 芯片的引脚图如图 6 所示：图图 6 6 555555 定时器引脚图定时器引脚图计数器计数器 (1)(1)秒计数、译码秒计数、译码/ /驱动及显示部分的设计驱动及显示部分的设计众所周知，秒、分、时分别为六十、六十、二十四进制(十二进制亦可)计数 器那么“秒”和“分”计数器用两块十进制计数器级连来实现，它们的个位为 十进制，十位为六进制，这样，符合人们通常计秒数的习惯。
10、“时”计数也用两 个十进制集成块，只是做成二十四进制，上述计数器均可用反馈清零法来实现。秒计数采用两个数码管、两个 CD4511 和一个 CD4518 来实现，将“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，进位脉冲最终用 CD4081 的 一个与门来实现。而 CD4511 芯片具有锁存译码驱动的功能，可以外接电阻驱 动七段口 LED 数码管显示出来.如下图所示7 6 4 2 1 9 10a b c d e f g5dp8G NDabfcgdedpNCD S5 7 6 4 2 1 9 10a b c
11、d e f g5dp8G NDabfcgdedpNCD S6R 37 R 38 R 39 R 40 R 41 R 42 R 43R 44 R 45 R 46 R 47 R 48 R 49 R 50A7B1C2D6LE3BI4LT5A13B12C11D10E9F15G14U 14 C D4 51 1A7B1C2D6LE3BI4LT5A13B12C11D10E9F15G14U 15 C D4 51 11Q251CP11Q141Q032Q0112Q1122CR152Q2131Q36QR72Q3142EN102CP91EN2U 7 C D4 51 8R 53V CCV CCV CC8910图图 7 7
12、 秒计数器秒计数器(2)(2)分计数、分计数、译码译码/驱动及显示部分的设计驱动及显示部分的设计分计数和秒计数的原理差不多，也是采用两个数码管、两个 CD4511 和一个 CD4518 来实现，将“秒”计数器的进位脉冲送入“分”计数器，每累计 60 分 发出一个“时”脉冲信号，该信号将作为“时”计数器的时钟脉冲，进位脉冲 最终用 CD4081 的又一个与门来实现，同样是采用 CD4511 来驱动七位 LED 数码 管显示出来.如下图所示76421910a b c d e f g5dp8G NDabfcgdedpN CD S176421910a b c d e f g5dp8G NDabfcgd
13、edpN CD S2R9 R10 R11R 12 R 13 R 14 R 15R 16 R 17 R 18 R 19 R 20 R 21 R 22A7B1C2D6LE3BI4LT5A13B12C11D10E9F15G14U 10C D4 51 1A7B1C2D6LE3BI4LT5A13B12C11D10E9F15G14U 11C D4 51 11Q251CP11Q141Q032Q0112Q1122CR152Q2131Q36QR72Q3142EN102CP91EN2U 5C D4 51 8R 51V CCV CCV CCV CCU 1DC D4 01 1U 1AC D4 01 1U 1CC D4
14、 01 1U 1BC D4 01 1C 20110 4R 110 4V CC4U 8AC D4 08 112 3图图 8 8 分计数器分计数器(3)(3)时计数、时计数、译码译码/驱动及显示部分的设计驱动及显示部分的设计时计数和分计数的原理差不多，也是采用两个数码管、两个 CD4511 和一个 CD4518 来实现，将“分”计数器的进位脉冲送入“时”计数器，但是是计数器 采用的是 24 进制、且不需要进位脉冲，同样是采用 CD4511 来驱动七位 LED 数 码管显示出来.时计时器图如下：76421910a b c d e f g5dp8G NDabfcgdedpN CD S376421910
15、a b c d e f g5dp8G NDabfcgdedpN CD S4R 23 R 24 R 25 R 26 R 27 R 28 R 29R 30 R 31 R 32 R 33 R 34 R 35 R 36A7B1C2D6LE3BI4LT5A13B12C11D10E9F15G14U 12C D4 51 1A7B1C2D6LE3BI4LT5A13B12C11D10E9F15G14U 13C D4 51 11Q251CP11Q141Q032Q0112Q1122CR152Q2131Q36QR72Q3142EN102CP91EN2U 6C D4 51 8R 52V CCV CCV CCU 2BC D4 01 1U 2CC D4 01 1U 2DC D4 01 1U 2AC D4 01 1C 20210 4 R 210 4V CC10456图图 9 9
