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1、编号： 基础工程设计说明书简易电子闹的钟设计电子工程与自动化学院光电信息科学与工程李朝庭1300820112汪杰君副教授题 目： 院 （系）：专 业：学生姓名：学 号：指导教师：职 称： 2015年 9 月18日桂林电子科技大学基础工程设计说明书摘 要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。简易电
2、子闹钟是一个用于在一定时间后通过发出闹铃声而唤醒用户的简单电子电路，是用来防止午觉睡过头的仪器起定时唤醒用户的作用。本系统主要由555 定时器构成的方波信号发生器和通过按键输入控制的两位计数器延时定时电路构成成的能够输入任意时间进行倒计时的电子时钟，模拟且定时时间间隔可在99秒范围内连续可调。关键词：定时电路；555 定时器；多谐振荡器；定时闹钟AbstractAt the end of twentieth Century, the electronic technology has developed rapidly. In the promotion, the modern electro
3、nic products have penetrated almost all areas of the society. It has greatly promoted the development of social productive forces and the improvement of social information. Time is always so valuable to people, the work of the busy and complicated and easy to make people forget the current time. For
4、get to do, when it is not very important, this not hurt the important essentials. Simple electronic alarm clock is a used to after a certain period of time through the alarm sounds and wakes up the user a simple electronic circuit and is used to prevent nap sleep overdo the instrument from time to t
5、ime to wake up the users role. This system mainly consists of 555 timer square wave signal generator and the input control through the key input control of the two bit counter timing circuit can be input to the input of a time of the electronic clock, simulation and time interval can be within 99 se
6、conds of continuous adjustable.关键词：定时电路；555 定时器；多谐振荡器；定时闹钟Key words: timing circuit; 555 timer; multi harmonic oscillator; time clock目 录引言11 设计任务21.1 设计题目21.2 设计要求22 系统的组成32.1 系统的组成总体框图32.2 各部分系统的功能32.3 方案可行性分析与仿真调试32.3.1时钟信号发生系统32.3.2按键输入系统52.3.3 倒计时与响铃系统62.3.4各系统的衔接与总原理图93 硬件设计103.1 元器件选择的依据以及元件参数
7、的确定103.2 PCB原理图与电路图布线设计103.3硬件制作114系统调试124.1 信号发生器的调试124.2 计数器以及数码管显示的调试124.3 响铃系统调试124.4 按键输入电路的调试125 结论14谢 辞16参考文献17附录一 元件清单18附录二 电路总原理图19附录三PCB图20附录四 实物图21引言随着电子技术的飞速发展，电子控制电路在日常生活中有着大量的应用并广泛地应用于工农业的生产和电子新产品的开发应用之中。为进一步巩固和加强“模拟电子技术”、“数字电子技术”课程的理论知识，用PROTEL等电路设计软件。用mulsitim进行仿真进行PCB印制电路板设计，用PROTEL
8、等电路设计软件，掌握常用电子电路的一般设计方法提高电子电路的设计能力，熟悉并学会选用电子元器件了解电子产品研制开发过程，掌握电子电路中基本单元电路的构成原理，学会撰写课程设计总结报告，加强论文写作能力通过查阅手册和文献资料培养独立分析问题和解决问题的能力，培养创新能力和创新思维。把设计、组装、调试的内容进行全面的总结，将实践内容上升到理论高度。研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。电子闹钟已经是现代生活中经常用到的工具之一，是人们日常生活中随处可见的一种简单的电子仪器。传统的电子闹钟只是机械控制,另外体积也很大, 又不美观也不实用，而此设计的电子闹钟是用逻辑芯片设计而成的。只要简单的设置
9、好后，就能按照用户的设定，定时产生闹铃，也能给人们的生活带来方便。 电子闹钟在科学技术高度发展的今天,千家万户都少不了它,所以很多家庭个人都需要有一个电子闹钟，为人们提供报时方便。本书将简要介绍模仿电子闹钟的基本设计原理和仿真过程。1 设计任务1.1 设计题目制作一个简易电子闹钟。1) 具有自动清零功能；2) 具有可调节闹铃时间功能；3) 可自动或手动结束闹铃；1.2 设计要求1、运用所学知识设计一个简易电子闹钟结果以扬声器提示。2、在设计过程中要求做到电路清晰明了，结构简单，能够把电路中各部件的主要功能分析透彻。3、进行电路原理图设计，用PROTEL等电路设计软件，用multisim 进行仿
10、真。4、进行PCB印制电路板设计，用PROTEL 等电路设计软件。2 系统的组成2.1 系统的组成总体框图根据闹钟的基本功能拟出方案的原理方框图如下图所示：响铃系统时钟信号发生系统倒计时控制系统键盘输入系统图表 1图（2.1）方案原理方框图2.2 各部分系统的功能时钟信号发生系统：振荡器产生周期为1Hz振荡的矩形波信号；倒计时控制系统：接收时钟信号以及键盘的输入，并且完成倒计时的工作；键盘输入系统：完成所需倒计时的时间输入；响铃系统：发出响铃，提醒用户。2.3 方案可行性分析与仿真调试此方案是否可行关键在于这四个部分的电路能否同时合理有效地工作。2.3.1时钟信号发生系统时钟信号发生系统的电路
11、可用简单的555多谐振荡电路来实现，根据NE555频率计算软件计算如下：图（2.3.1.1）555频率计算结果得知其中：R1=50k，R2=47k，C=10F其原理图如下：图（2.3.1.2）时钟信号发生原理图通过multisim软件仿真以及调试可知：我们能够通过简单的555多谐振荡电路产生倒计时控制系统所需的时钟信号：图（2.3.1.3）时钟信号发生仿真图2.3.2按键输入系统该系统主要由09九个拨动按键以及两片为83线优先编码器组成，编码器的输入端由第一片优先编码器的八位输入端跟第二片优先编码器前二位输入端组成。输出端的低三位分别由两片优先编码器的A0非,A1非，A2非相与而成，第四位输出
12、端取自第一片优先编码器的GS非端。通过扩展两片为83线优先编码器可实现十种不同输入状态编码出倒计时系统所需的四位输入端。图（2.3.2.1）按键输入原理图根据优先编码器的功能表，当优先编码器其中一个输入端输入低电平，其他输入端为高电平时，优先编码器就能将09输入端地址位译码成四位二进制码，通过multisim软件仿真以及调试结果如下：在multisim中用一个数码管接到该系统的四位输出端，调试该电路得知：在开关09全部闭合的情况下，然后当打开其中任何一个开关，两片组合成的编码器的输入端为低电平，这时它的输出为对应打开开关端口数字。图（2.3.2.2）按键输入仿真图应该考虑到开关输入优先性问题，
13、根据优先编码器的功能表得知D7端的优先性最高。根据设计，在输入数字时只能打开需要输入数字相应的开关，应避免同时打开两个或两个以上的开关，否则可能会出现输入无效的情况。2.3.3 倒计时与响铃系统倒计时系统由两片十进制可逆计数器、两片BCD-7段数码管译码器驱动器、两片共阳数码管组成。系统的的信号输入取自555信号发生系统的输出的方波信号，信号直接输入第一片74LS192计数器的DWN非减计数输入端，UP非端接高电平，这样就能实现减计数功能。计数器的扩展：第一片计数器的进位输出端BRW非接到第二位计数器的DWN非减计数输入端，两片计数器的输出端分别接到段数码管译码器驱动器的输入端，通过数码管译码
14、器驱动器译码，这样就能实现在共阳数码管显示两位数的倒计数效果：图（2.3.3.1）倒计时原理图通过multisim软件仿真以及调试结果如下：当第一位计数器的DOWN非端接入1Hz占空比位50%的方波信号源，第一片计数器的进位输出端BO非接到第二位计数器的DOWN非减计数输入端，分别在两片计数器的输出端接入数码管，数码管便会进行每秒一次的进位减计数显示：图（2.3.3.2）倒计时仿真图响铃系统主要由电平保持电路和蜂鸣器组成。由于计数器进位输出信号仅为一瞬间的电平变化，而闹铃需要保持响着，这就需要一个电平保持电路。为了能够让这个系统自动停止闹钟，这个电路可由一片十进制可逆减计数器简单构成：当这个计数器UP非端接收到倒计时系统的一个初始的进位信号，一个闹铃周期内，这个计数器的QA非端由低电平变为高电平，这样就能驱动蜂鸣器发出声音，当下一个周期到来的时候再由高电平变为低电平，这样就实现了闹钟的自动停止。图（2.3.3.3）响铃系统原理图通过multisim软件仿真以及调试结果如下：multisim示波器中蓝色的线条为方波信号源模拟计数器输出的进位信号，
