电子钟设计方案xin 2.docx
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电子钟设计方案xin 2.docx
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电子钟设计方案xin2
数字电子钟设计报告
二、功能概述:
2.1基本功能特点:
1、能够正确显示时、分、秒、日、月、星期、闹钟开关状态,并且可以设置。
2、具有5个闹钟,其中闹钟1可以设为整点报时。
3、带背光开关。
4、倒计时功能,精确到秒。
5、四个按键完成全部设定及功能。
6、具有备忘闹铃,能设定闹铃时间间隔。
7、具有掉电不失。
2.2发挥功能:
1、可调节背光亮度。
2、实现24小时制和12小时制的可交替转换。
3、测试,显示周围温度。
2.3构思其他功能:
1、实现秒表功能,精确到毫秒。
2、带双时钟功能,秒同步。
3、实现与国际标准时间同步,尽量减小误差。
4、选择闹铃音乐。
5、尽量降低能耗,降低生产成本。
三、系统总体设计
3.1、系统工作过程
系统上电自检后,实时实现小时、分钟、秒以及日历的显示和闹钟开关等指示信息的显示,通过按键可实现校对时间、设置闹钟时间等功能。
当闹钟时间到时,单片机通过晶体管、蜂鸣器来实现提醒。
3.2、系统框图
四、方案论证与选择
4.1.1总体方案论证与选择
方案一:
纯硬件电路系统,各功能采用分离的硬件电路模块实现。
用时序逻辑电路实现时钟功能,用555定时器实现闹钟的设定。
但这种实现方法可靠性差、控制精度低,灵活性小、线路复杂、安装调试不方便,而且不方便实现对系统的扩展。
方案二:
采用AT89C52单片机作为系统的控制核心。
时钟功能采用单片集成的时钟芯片DS1302来实现,可以使用液晶显示时间、日历及闹铃,有着智能化的人机界面。
由于使用了单片机,整个系统可编程,系统的灵活性大大增加了。
DS1302的精度可达到一天只差一秒,(当然在常温下,其精度取决于你的晶振的精度。
)而DS18B20的测温精度是0.0625度。
所以整个系统的精度还是很高的。
另外,本方案可以方便的实现其他功能的扩展。
经过以上的比较论证,选用方案二来完成项目设计的要求。
4.2.1时钟模块
方案一:
由单片机实现时钟功能
单片机内部具有定时器,可方便实现定时功能。
通过计算可知,使定时器每25ms产生一次中断,当产生40次中断后秒单元将加一,以此类推,从而实现时、分、秒的走时,并加以显示。
但由于系统晶振误差、温漂、中断响应时间的不确定性及定时器重新装载时间常数所带来的误差,决定它不能用来作为时钟的时间基准。
方案二:
专用时钟芯片
目前市场上已有很多实时时钟芯片。
如DS12887、DS1302、DS1307、PCF8563、X1227等,芯片内都集成了时钟/日历功能,给时钟系统设计带来很多方便。
因此计时功能以选专用时钟芯片为宜,时钟模块采用方案二来实现。
4.2.2按键模块
方案一:
采用独立式按键电路
每个键单独占有一根I/O接口线,每个I/O口的工作状态互不影响,此类键盘采用端口直接扫描方式。
但是当按键较多时占用单片机的I/O数目较多。
方案二:
采用阵列式键盘
此类键盘是采用行列扫描方式,当按键较多时可以降低占用单片机的I/O口数目。
由于本系统所使用的按键不多(4个按键足以满足设置要求)因此采用1*4键盘,采用独立式按键电路。
4.2.3显示模块
方案一:
使用多个数码管LED显示。
LED数码管是利用二极管发光显示数字和字母,具有亮度大、接口设计比较容易,价格相对较便宜等优点。
但是由于它工作电流较大、不能显示汉字,显示的信息量有限,若在此题目中应用就会受到很大的限制。
方案二:
采用液晶显示。
液晶特别是具有汉字显示功能的液晶显示器,来实现显示功能,不仅可以实现基本的显示信息,而且可以显示丰富的符号指示信息以及文字指示信息,信息量丰富且直观易懂。
而且液晶显示有功耗低,体积小,重量轻,寿命长,不产生电磁辐射污染等优点。
系统采用方案二,设计选用1062液晶板。
4.3.1系统运行流程图
4.3.2程序源代码(部分源代码):
}
五:
进度估计(大概):
第一阶段:
构思,编写程序
第二阶段:
硬件设计
第三阶段:
系统测试
第四阶段:
作品跟进,研究,改进。
第五阶段:
实现焊接,作品基本完成。
第六阶段:
完成最后的总结。
通过传感器探头感受光线、温度、压力等参数,如果参数变化值(模拟量或数字量)超过报警预先设定值,则报警器的报警电路接通发出声光警报信号,比如温度升高到一定程度后,感温元件发生热力形变导致接通电路或者因感温元件电阻值发生变化导致相关继电器发生动作,发出报警。
火灾报警电路的设计
1设计目的
(1)掌握模拟IC器件的应用。
(2)掌握电子系统的一般设计方法。
(3)了解LM7805KC的使用方法及性能指标。
(4)熟悉常用电子设备,了解电路的设计与调试。
(5)学会multisim11.0的使用。
2设计思路
设计一个火灾报警电路:
(1)温度控制电路中以滑动变阻器阻值的变化代替热敏电阻随着温度的升高
电阻减小的变化来控制温度控制电路的输出电压。
(2)以单门电压比较器的特性来控制继电器,从而实现控制声光报警电路。
(3)报警电路导通后报警灯亮,蜂鸣器响。
3设计过程
3.1方案论证
该火灾报警电路是由温度控制电路、电压比较器和报警电路组成,该报警电路的框图如下:
图一火灾报警电路框图
温度控制电路
单限电压比较器
声光报警电路
它的工作原理:
首先通过温度的变化,使温度控制电路中电阻产生变化,(在此是滑动变阻器模拟热敏电阻的变化)从而使其输出的电压变化,再有控制单门限电压比较器的工作,而达到使声光报警器报警。
3.2电路设计
(1)温度控制电路的设计与选择
从家庭用电线路接220V、50HZ的家庭用电,通过变压器降压,和单相桥式整流电路整流,再又经过滤波电路滤波,通过三端稳压器稳压,从而实现从交流到直流电的转变;在这一过程中,通过电阻阻值的大小,来实现对输入电压的控制。
图二:
温度控制电路
(2)单门限电压比较器的设计与选择
由于没有引入反馈,并且工作在开环状态,故构成单限电压比较器。
输出的直流电压作用于输入端,如果输出的电压大于单限电压比较器的阈值电压,则就可以通过单限电压比较器,然后作用在继电器上,从而使发光二极管LED灯和蜂鸣器工作。
但如果差分放大器输出的电压小于阈值电压,则电流不会通过单限电压比较器,此时二极管工作在低电平状态,就不会有任何警报。
(3)声光报警电路的设计与选择
由于声光报警电路的控制开关是继电器,所以声光报警电路比较独立,当继电器导通的时候电路闭合,因此电路工作。
(4)整体电路的设计与分析
由上面各部分电路的设计方案的论证以及所选择的电路可设计出如图所示的火灾报警器的电路图如下:
图四:
火灾报警电路
在第一部分的电路中,我们可以得到稳定大小可变的直流电压来控制电压比较器,由于电压比较器的两个输入端存在电位差,因此会出现图三的输出情况,
UO1
UO
进而控制继电器的开闭。
4调试与结果
(1)仿真电路图:
图五:
仿真电路图
(2)由上图可得,通过滑动变阻器R4和R1的电阻大小调试从而的到一定范围
的稳定的变化直流电压。
(3)运行multisim11.0,并且闭合开关J1,从而使得LED1亮,同时蜂鸣器响,
达到报警的效果。
5主要仪器与设备
交流电源220V一个,变压器一个,1B4B42一个,开关按键一个,LM7805KC一个红色发光二级管一个,蜂鸣器一个,继电器一个,LM324AD一个;电容:
0.33uF电容一个,550uF电容一个,100nF电容一个;电阻:
200Ω的电阻一个;
滑动变阻器:
1kΩ的滑动变阻器两个;
6设计体会与建议
6.1设计体会
对于火灾报警器电路的设计,在开始做的时候会感到很迷茫,不知从何下手,此次火灾报警电路课程设计让我解和认识得到了多方面的锻炼。
一使得我对模拟电子技术专业知识有了进一步的掌握并熟悉了更多电子仪器的使用方法,掌握电子电路的测试方法,了解常用电子器件的类型和特性,同时掌握如何合理选用电子器件的原则。
应用知识更为得新应手,熟练自如。
有了更多对模拟电子技术综合性训练的机会。
也通过实用型模拟电子电路设计、安装、调试等各环节,培养了我运用课程中所学的理论与实践紧密结合,独立地解决实际问题的能力。
当你真正愿意发时间去研究它的时候,它会变得很简单,因此,在以后的学习中,生活中,我会尽量养成勤于思考,勤于动手,不怕困难的好习惯,我们在平时的时候要注重理论和实践的关系。
6.2对设计的建议
这次由于是我们初次接触课程设计的时候,由于是第一次接触,老师就是我们的引路人,希望老师多花点时间指导我们一下;在这次设计中,通过与同学的交流是我受益良多,知道实践的重要性,空洞的理论是永远也比不上实际技能的掌握的,让我们自己去解决问题,能更好的培养自己独立思考的能力;但开始的时候也不免有点不知所措,要是老师能够多给我们一点指导就能使我们少做点弯路,在这个上面所花的时间就会减少好多,从而效率就能够得到提高,这样我们就会有更充足的时间去学习其他知识,让自己的知识面更广泛。
其次,我觉得学校要尽量多给我们这样的机会,因为一旦这样的机会多起来,我们学到的就不只是理论上的东西了,最重要的是我们的逻辑思维能够得到很好的提高。
八路数字抢答器答
1
八路数字抢答器
一、 设计目的及任务 1.设计的目的
通过八路数字抢答器的设计实验,要求大家回顾所学数字电子技术的基础理论和基础实验,掌握组合电路、时序电路、编程器件和任意集成电路的综合使用及设计方法,熟悉掌握优先编码器、触发器、计数器、单脉冲触发器、555电路、译码/驱动电路的应用方法,熟悉掌握时序电路的设计方法。
达到数字实验课程大纲所要求掌握的基本内容。
2.设计的任务及要求
(1)基本功能
①设计一个智力竞赛抢答器,可同时供8名选手或8个代表队参赛,他们的选号分别是0、1、2、3、4、5、6、7,各用一个抢答按钮,按钮的编号对应分别是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。
②给节目主持人设置一个控制开关,用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢答器的开始。
③抢答器具有数据锁存和显示的功能。
抢答开始后,若有选手按动抢答按钮,编号立即锁存,并在LED数码管上显示出选手的编号。
此外,要封锁输入电路,禁止其他选手抢答。
优先抢答选手的编号一直保持主持人将系统清零为止。
(2)扩展功能
①抢答器具有定时抢答的功能,且一次抢答的时间可以由主持人设定(如30秒)。
当节目支持人启动“开始”键后,要求定时器立即减计时,并用显示器显示。
②参加选手在设定的时间内抢答,抢答有效,定时器停止工作,显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间,并保持到主持人将系统清零为止。
③如果定时抢答的时间已到,却没有选手抢答时,本次抢答无效,系统短暂报警,并封锁输入电路,禁止选手超时后抢答,时间显示器上显示00。
二、 电路设计总方案及原理框图
1. 设计思路
(1)本题的根本任务是准确判断出第一抢答者的信号并将其锁存。
实现这一功能可选择使用触发器或锁存器等。
在得到第一信号之后应立即将电路的输入封锁,即使其他组的抢答信号无效。
同时还必须注意,第一抢答信号应该在主持人发出抢答命令之后才有效。
2
(2)当电路形成第一抢答信号之后,用编码、译码及数码显示电路显示出抢答者的组别,也可以用发光二极管直接指示出组别。
(3)在主持人没有按下开始抢答按钮前,参赛者的抢答开关无效;当主持人按下开始抢答按钮后,开始进行30秒倒计时,此时,若有组别抢答,显示该组别并使抢答指示灯亮表示“已有人抢答”;当计时时间到,仍无组别抢答,则计时指示灯灭表示“时间已到”,主持人清零后开始新一轮抢答。
2.总电路框图
电路总体框图如图1所示:
图1 总电路框图
三、单元电路工作原理
1.显示电路
此部分电路主要完成的功能是实现8路选手抢答并进行锁存,同时有相应发光二极管点亮和数码显示。
使用优先编码器 74LS148 和锁存器 74LS297 来完成。
该电路主要完成两个功能:
一是分辨出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,同时译码显示电路显示编号(显示电路采用七段数字数码显示管);二是禁止其他选手按键,其按键操作无效。
工作过程:
开关S 置于"清除"端时,RS 触发器的 R、S 端均为0,4 个触发器输出置0,使74LS148 的优先编码工作标志端= 0,使之处于工作状态。
当开关S 置于"开始"时,抢答器处于等待工作状态,当有选手将抢答按键按下时(如按下S5),74LS148 的输出经RS 锁存后,CTR=1,RBO =1, 七段显示电路74LS48 处于工作状态,4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。
此外,CTR =1,使74LS148 优先编码工作标志端=1,处于禁止状态,封锁其他按键的输入。
3
当按键松开即按下时,74LS148 的 此时由于仍为CTR=1,使优先编码工作标志端=1, 5 所以74LS148 仍处于禁止状态,确保不会出二次按键时输入信号,保证了抢答者的优先性。
只要有一组选手先按下抢答器,就会将编码器锁死,不再对其他组进行编码。
通过74LS48译码器使抢答组别数字显示0-7。
如有再次抢答需由主持人将S 开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答。
抢答模块原理图如图2所示:
图 2 抢答模块原理图
(1)RS触发器:
①保持状态。
当输入端接入S=R=1的电平时,如果基本SR触发器现态Q=1、Q=0,则触发器次态Q=1、Q=0;若基本SR触发器的现态Q=0、Q=1,则触发器次态Q=0、Q=1。
即S=R=1时,触发器保持原状态不变。
② 置0状态。
当S=1,R=0时,如果基本SR触发器现态为Q=1、Q=0,因R=0,会使Q=1,而Q=1与S=1共同作用使Q端翻转为0;如果基本SR触发器现态为Q=0、Q=1,同理会使Q=0,Q=1。
只要输入信号S=1,R=0,无论基本SR触发器的输出现态如何,均会使输出次态置为0态。
③置1状态。
当S=0、R=1时,如果触发器现态为Q=0、Q=1,因S=0,会使G1的输出端次态翻转为1,而Q=1和R=1共同使G2的输出端Q=0;同理当Q=1、Q=0,也会使触发器的次态输出为Q=1、Q=0;只要S=0、R=1,无论触发器现态如何,均会将触发器置1。
④不定状态。
当S=R=0时,无论触发器的原状态如何,均会使Q=1,Q=1。
当脉冲去掉后,S和R同时恢复高电平后,触发器的新状态要看G1 和G2两个门翻转速度快慢,所以称S=R=0是不定状态,在实际电路中要避免此状态出现。
4
(2)74LS148优先编码器:
表1 74LS148真值表
74LS148的输入端和输出端低电平有效。
如表174LS148真值表所示:
0I~7
I是输入信号,2Y~0Y为三位二进制编码输出信号,SI=1时,编码器禁止编码,当SI=0时,允许编码。
SY是技能输出端,只有在SI=0,而0I~7I均无编码输入信号时为0。
EXY为优先编码输出端,在SI=0而0I~7I的其中之一有信号时,
EXY=0。
0I~7I各输入端的优先顺序为:
7I级别最高,0I级别最低。
如果7I=0(有信号),则其它输入端即使有输入信号,均不起作用,此时输出只按7I编
码,2Y1Y0Y=000。
优先编码被广泛用于计算机控制系统中,当有多个外设申请中断时,优先编码器总是给优先级别高的设备先编码。
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